CN113444783A - 通过分析预示性基因集诊断亚临床和临床的急性排异的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及通过分析预示性基因集诊断亚临床和临床的急性排异的方法。本文公开的是通过分析预示性基因集来诊断异体移植物的急性细胞排异(ACR)的方法,以及用于实践这些方法的试剂盒。
Description
本申请是中国专利申请201580045324.X的分案申请,原申请201580045324.X的申请日为2015年06月26日,其名称为“通过分析预示性基因集诊断亚临床和临床的急性排异的方法”。
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年6月26日提交的美国申请No.62/017,784的权益,通过引用将其全部合并在本文中。
政府拨款条款
本发明是在美国国立卫生研究院授予的款项no.1U01AI070107-01的政府支持下做出的。在本发明中政府拥有某些权利。
技术领域
本发明涉及通过分析预示性基因集(predictive gene set)来诊断异体移植物(allograft)的急性细胞排异(acute cellular rejection,ACR)的方法,以及用于实践这些方法的试剂盒。所述方法包括通过测定含有至少7个预选基因的基因标记集(genesignature set)的表达水平来分析肾脏异体移植物受者的血液,以鉴定和治疗这样的患者。与对照中的相同基因相比,在异体移植物受者的血液中一种或更多种基因的改变的表达水平表明该患者有异体移植物排异风险。改变的水平越大,排异风险越高。逻辑回归拟合模型可以应用于标准化了的表达值(例如,来自下一代测序技术的基因的读取结果计数)来得出统计模型,从所述统计模型中可以对每个患者计算急性细胞排异风险概率评分(probability score)。
背景技术
肾脏异体移植物排异的现有测试是繁琐和昂贵的。这样的测试通常需要从患者获得活检样本。经常在认识到排异时已经太晚而不能做任何事。血清肌酸酐的提高或尿液中蛋白质的提高可能是排异的警告,但不完全是预示性的。本领域中需要一种改进的分析,其易于进行,消除了活检的需求,对于肾脏异体移植物排异或纤维化的风险是更为预示性的。
当前的表达谱(expression profile)测试解决了这一需求,并提供了一种容易对移植患者(transplant patient)重复实施的基于血液的分析。在移植之后肾脏移植患者由他们的医师非常频繁地检查,大多数情况下第一个月每周两次,到每周一次,然后每隔一周一次,在4到5个月后每月一次,此后就诊的时间间隔逐步提高。在这期间,监视患者的肾脏功能和免疫抑制水平。如果移植后的过程没有并发症并且患者没有高免疫学风险,到手术后3个月,类固醇逐渐减少到5mg,到6-12个月,他克莫司(tacrolimus,一种抑制免疫系统的药物,被用于预防移植器官的排异)水平逐渐降低到稳定水平。可以采用下文描述的基因表达谱作为标准测试来在临床就诊时进行。阳性测试结果(即,相比对照,患者以改变的水平表达这些基因)表明患者有排异移植器官的风险,将通过提高免疫抑制药物的剂量和通过中止免疫抑制药物的惯常的渐减来治疗。重复测试(其可以经济地进行,因为所述分析优选地是基于血液的测试)将指导免疫抑制渐减的重新开始。因而,例如如果2次随后的测试是阴性的,泼尼松(prednisone)剂量可以降低2.5或5mg,或者他克莫司的目标水平可以降低0.5mg/dl。如果在肌酸酐升高的情况下谱测试是阳性的,这将表明临床急性排异,以肾脏损伤作为证据。在这种情况下,取决于个体的总体免疫学风险,患者将用高剂量的类固醇或抗淋巴细胞剂来治疗。
发明内容
一方面,提供了鉴定有异体移植物排异或失功风险的肾脏异体移植物受者的方法,通过从肾脏异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中预选的基因标记集的表达水平,比较所述样本中所述预选的基因标记集的表达水平与对照中所述预选的基因标记集的表达水平,如果相比所述对照中的表达水平,所述样本中所述基因标记集的表达水平改变,确定所述异体移植物受者有排异异体移植物的提高风险。
另一方面,提供了鉴定有异体移植物排异或失功风险的肾脏异体移植物受者的方法,通过从肾脏异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中预选的基因标记集的表达水平,比较所述样本中所述预选的基因标记集的表达水平与对照中所述预选的基因标记集的表达水平,如果相比所述对照中所述基因标记集中的一种或更多种基因的表达水平,所述样本中所述基因标记集中的一种或更多种基因的表达水平改变,确定所述异体移植物受者有排异异体移植物的提高风险。
另一方面,提供了治疗有异体移植物排异或失功风险的肾脏异体移植物受者的方法,通过从肾脏异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中预选的基因标记集的表达水平,比较所述样本中所述预选的基因标记集的表达水平与对照样品中所述预选的基因标记集的表达水平,如果相比所述对照中所述预选的基因标记集的表达水平,所述样本中所述基因标记集的表达水平改变,确定所述异体移植物受者有排异异体移植物的提高风险,以及治疗被确定有排异风险的受者。
另一方面,提供了治疗有异体移植物排异或失功风险的肾脏异体移植物受者的方法,通过从肾脏异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中预选的基因标记集的表达水平,比较所述样本中所述预选的基因标记集的表达水平与对照样品中所述预选的基因标记集的表达水平,如果相比所述对照中所述基因标记集中的一种或更多种基因的表达水平,所述样本中所述基因标记集中的一种或更多种基因的表达水平改变,确定所述异体移植物受者有排异异体移植物的提高风险,以及治疗被确定有排异风险的受者。
在另一个实施方式中,提供了治疗肾脏异体移植物受者的方法,通过从所述异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中选定的基因集的表达水平,比较所述样本中所述基因集的表达水平与对照患者的表达水平,如果相比所述对照中所述基因集的表达水平,所述样本中所述基因集的表达水平改变,确定所述受者有排异异体移植物的风险,以及治疗被确定有排异风险的受者。
在另一个实施方式中,提供了治疗肾脏异体移植物受者的方法,通过从所述异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中选定的基因集的表达水平,比较所述样本中所述基因集的表达水平与对照的表达水平,如果相比所述对照中所述基因标记集的一个或多个成员的表达水平,所述样本中所述基因集的一个或多个成员的表达水平改变,确定所述受者有排异异体移植物的风险,以及治疗被确定有排异风险的受者。
另一个实施方式提供了治疗肾脏异体移植物受者的方法,通过从所述异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中选定的基因集的表达水平,比较所述样本中所述基因集的表达水平与对照的表达水平,如果相对于所述对照中所述基因集的表达水平,所述样本中所述基因集的表达水平改变,确定所述患者有排异异体移植物的风险,以及通过向所述受者施用免疫抑制药物或通过施用高剂量类固醇或抗淋巴细胞剂来治疗被确定有排异风险的受者。
另一个实施方式提供了治疗肾脏异体移植物受者的方法,通过从所述异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中选定的基因集的表达水平,比较所述样本中所述基因集的表达水平与对照中所述基因集的表达水平,如果相对于所述对照中所述基因集的一个或多个成员的表达水平,所述样本中所述基因集的一个或更多个基因的表达水平改变,确定所述患者有排异异体移植物的风险,以及通过向所述受者施用免疫抑制药物或通过施用高剂量类固醇或抗淋巴细胞剂来治疗被确定有排异风险的受者。
另一个方面,提供了用于确定异体移植物受者是否有ACR风险的试剂盒。所述试剂盒包含用于预选的基因标记集的分析、用于预选的基因标记集的引物、缓冲液、阳性和阴性对照以及使用说明书。
一方面,提供了测序面板,其包含来自基因SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1的至少7个基因。
另一个方面,提供了测序面板,其包含基因ANXA5、TSC22D1、AP1M1、CLK1、EFTUD2、SENP6和SENP7。
另一个方面,提供的测序面板,其包含基因TSC22D1、ANKA5、EFTUD2、AP1M1、MAP1A、C1GALT1C1、SENP6、CLK1和SENP7。
另一个方面,提供了测序面板,其包含基因CCDC82、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1和C1GALT1C1。
另一个方面,提供了测序面板,其包含基因SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1。
又一个方面是用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功(allograft loss)风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集至少包含基因ANXA5、TSC22D1、AP1M1、CLK1、EFTUD2、SENP6和SENP7),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
又一个方面是用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集至少包含基因TSC22D1、ANKA5、EFTUD2、AP1M1、MAP1A、C1GALT1C1、SENP6、CLK1和SENP7),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
又一个方面是用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集至少包含基因CCDC82、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1和C1GALT1C1),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
另一个方面是用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集至少包含基因SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
本发明的另一个方面是用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集包含选自以下组成的组的基因:SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
进一步的方面提供了鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的方法,包括步骤:提供来自肾脏异体移植物受者的血液样本,从所述血液样本分离mRNA,从所述mRNA合成cDNA,用MiSEQ测序系统(Illumina,Inc.San DiegoCalifornia)、Nanostring(miRNA Expression Assay-NanostringTechnologies,Inc.Seattle Washington)或qPCR测量包含预选的基因标记集的基因面板的表达水平。基因集分析的结果与对照比较。基因表达结果可以用于在移植患者中预测异体移植物排异应答的发作、诊断异体移植物排异应答和/或表征异体移植物排异应答。如果相对于对照中的表达水平,患者以改变的水平表达所述基因标记集,所述患者有排异风险。患者的基因标记集表达水平相比对照改变越大,排异风险越大。
另一个方面,分析的结果被应用于惩罚逻辑回归拟合模型(log(p(x))/(1-p(x))=β*0+β*1g1+β*igi+....+β*ngn(其中p(x)是ACR的概率,β*i是惩罚系数,gi是基因i的读取结果计数),其可以用于计算每个患者的急性排异概率评分。
另一个方面,本发明提供了评估患者中肾脏移植排异的可能性的方法,通过测定来自所述患者的样品中预选基因集的表达水平(所述基因集至少含有基因ANXA5、TSC22D1、AP1M1、CLK1、EFTUD2、SENP6和SENP7),比较所述样品中所述预选基因集基因的表达水平与对照中所述预选基因集基因的表达水平,来评估所述患者中肾脏移植排异的可能性。
另一个方面,本发明提供了评估患者中肾脏移植排异的可能性的方法,通过测定来自所述患者的样品中预选基因集的表达水平(所述基因集至少含有基因TSC22D1、ANKA5、EFTUD2、AP1M1、MAP1A、C1GALT1C1、SENP6、CLK1和SENP7),比较所述样品中所述预选基因集基因的表达水平与对照中所述预选基因集基因的表达水平,来评估所述患者中肾脏移植排异的可能性。
另一个方面,本发明提供了评估患者中肾脏移植排异的可能性的方法,通过测定来自所述患者的样品中预选基因集的表达水平(所述基因集至少含有基因CCDC82、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1和C1GALT1C1),比较所述样品中所述预选基因集基因的表达水平与对照中所述基因集基因的表达水平,来评估所述患者中肾脏移植排异的可能性。
另一个方面,本发明提供了评估患者中肾脏移植排异的可能性的方法,通过测定来自所述患者的样品中预选基因集的表达水平(所述基因集至少含有基因SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1),比较所述样品中所述预选基因集基因的表达水平与对照中所述预选基因集基因的表达水平,来评估所述患者中肾脏移植排异的可能性。
另一个方面,本发明提供了确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的方法,通过评估来自所述接受了异体移植物的患者的样品中基因集的表达水平(所述基因集至少包含基因ANXA5、TSC22D1、AP1M1、CLK1、EFTUD2、SENP6和SENP7),以及比较所述样品中所述基因集表达水平与对照中所述基因集基因的表达水平,来评估所述患者中肾脏移植排异的可能性。
另一个方面,本发明提供了确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的方法,通过评估来自所述接受了异体移植物的患者的样品中基因集的表达水平(所述基因集至少包含基因TSC22D1、ANKA5、EFTUD2、AP1M1、MAP1A、C1GALT1C1、SENP6、CLK1和SENP7),以及比较所述样品中所述基因集表达水平与对照中所述基因集基因的表达水平,来评估所述患者中肾脏移植排异的可能性。
另一个方面,本发明提供了确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的方法,通过评估来自所述接受了异体移植物的患者的样品中基因集的表达水平(所述基因集至少包含基因CCDC82、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1和C1GALT1C1),以及比较所述样品中所述基因集表达水平与对照中所述基因集基因的表达水平,来评估所述患者中肾脏移植排异的可能性。
另一个方面,本发明提供了评估患者中肾脏移植排异的可能性的方法,通过测定来自所述患者的样品中预选基因集的表达水平(所述基因集至少含有基因SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1),比较所述样品中所述预选基因集基因的表达水平与对照中所述基因集基因的表达水平,来评估所述患者中肾脏移植排异的可能性。
另一个方面,本发明提供了确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的方法,通过评估来自所述接受了异体移植物的患者的样品中基因集的表达水平,所述基因集至少包含基因TSC22D1、ANKA5、EFTUD2、AP1M1、C1GALT1C1、SENP6、CLK1和SENP7。
另一个方面,本发明提供了确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的方法,通过评估来自所述接受了异体移植物的患者的样品中十一成员基因集(eleven member gene set)的表达水平,所述十一成员基因集至少包含基因CCDC82、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1和C1GALT1C1。
另一个方面,本发明提供了确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的方法,通过评估来自所述接受了异体移植物的患者的样品中17成员基因集的表达水平,所述基因集至少包含基因SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1。
另一个方面,本发明提供了用于确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的试剂盒,其在一个或更多个容器中包含用于预选基因集的引物对、阳性和阴性对照、缓冲液和使用说明书。
另一个方面,本发明提供了用于确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的试剂盒,其在一个或更多个容器中包含用于17成员基因集的引物对、阳性和阴性对照、缓冲液和使用说明书。
另一个方面,本发明提供了用于确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的试剂盒,其在一个或更多个容器中包含用于11成员基因集的引物对、阳性和阴性对照、缓冲液和使用说明书。
另一个方面,本发明提供了用于确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的试剂盒,其在一个或更多个容器中包含用于9成员基因集的引物对、阳性和阴性对照、缓冲液和使用说明书。
另一个方面,本发明提供了用于确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的试剂盒,其在一个或更多个容器中包含用于7成员基因集的引物对、阳性和阴性对照、缓冲液和使用说明书。
另一个方面,本发明提供了针对治疗选择肾脏异体移植物受者来降低肾脏异体移植物排异风险的方法,其包括
(a)提供来自所述肾脏异体移植物受者的血液样本;
(b)测定所述样本中预选基因集的表达水平;
(c)比较所述样本中所述预选基因集基因的表达水平和对照中所述预选基因集基因的表达水平,以及
(d)如果相比所述对照中一个或更多个所述基因集基因的表达水平,所述样本中所述基因集中一个或更多个基因的表达水平改变,选择所述受者用于治疗异体移植物排异。
另一个方面,本发明提供了针对治疗选择肾脏异体移植物患者来降低肾脏异体移植物排异或异体移植物失功风险的方法,其包括比较获自所述患者的预选基因集的表达水平与获自不患有异体移植物排异的异体移植物受者的对照样品中所述预选基因集的表达水平,如果相比所述对照中一个或更多个所述预选基因集基因的表达水平,来自所述患者的所述预选基因集中一个或更多个基因的表达水平改变,选择所述患者用于治疗异体移植物排异或失功。
在以下附图和说明中将阐述本发明的一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图,以及根据权利要求书,本发明的其他特征、目的和益处将是明显的。
具体实施方式
定义
如本文使用的,术语“约”或“大约”通常是指处于值的类型和测量方法的可接受的误差范围内。例如,它可以指在给定值或范围的20%之内,更优选的10%之内,再最优选的在5%之内。可选地,特别是在生物系统中,术语“约”是指在约一个log(即,一个数量级)之内,优选的在给定值的两个因数(指数,factor)之内。
本文使用的“ACR”是指急性细胞排异。
根据本发明,可以采用本领域技术人员能力之内的常规的分子生物学、微生物学、重组DNA、免疫学、细胞生物学和其他相关的技术。参见,例如,Sambrook et al.,(2001)Molecular Cloning:A Laboratory Manual.3rd ed.Cold Spring Harbor LaboratoryPress:Cold Spring Harbor,N.Y.;Sambrook et al.,(1989)Molecular Cloning:ALaboratory Manual.2nd ed.Cold Spring Harbor Laboratory Press:Cold SpringHarbor,N.Y.;Ausubel et al.,eds.(2005)Current Protocols in MolecularBiology.John Wiley and Sons,Inc.:Hoboken,N.J.;Bonifacino et al.,eds.(2005)Current Protocols in Cell Biology.John Wiley and Sons,Inc.:Hoboken,N.J.;Coligan et al.,eds.(2005)Current Protocols in Immunology,John Wiley and Sons,Inc.:Hoboken,N.J.;Coico et al.,eds.(2005)Current Protocols in Microbiology,John Wiley and Sons,Inc.:Hoboken,N.J.;Coligan et al.,eds.(2005)CurrentProtocols in Protein Science,John Wiley and Sons,Inc.:Hoboken,N.J.;Enna etal.,eds.(2005)Current Protocols in Pharmacology John Wiley and Sons,Inc.:Hoboken,N.J.;Hames et al.,eds.(1999)Protein Expression:A PracticalApproach.Oxford University Press:Oxford;Freshney(2000)Culture of AnimalCells:A Manual of Basic Technique.4th ed.Wiley-Liss;等等。上文列出的当前手册(Current Protocols)每年更新几次。
术语“降低”、“降低的”、“减少的”、“减少”或“下调的”在本文中一般全部用于指统计学显著量的减少。然而,为了避免疑惑,“减少的”、“减少”、“下调”、“降低的”或“降低”是指与参考水平相比减去至少10%,例如减去至少约20%、或至少约30%、或至少约40%、或至少约50%、或至少约60%、或至少约70%、或至少约80%、或至少约90%或多达并包括100%的降低(即与参考样品相比没有水平),或与参考水平相比10-100%之间的任何降低,或与参考水平相比至少约0.5倍、或至少约1.0倍、或至少约1.2倍、或至少约1.5倍、或至少约2倍、或至少约3倍、或至少约4倍、或至少约5倍、或至少约10倍降低,或1.0倍到10倍之间的任何降低或更多。
术语“提高的”、“提高”或“上调”在本文中一般全部用于指统计学显著量的增加;为了避免任何疑惑,术语“提高的”或“提高”是指与参考水平相比提高至少10%,例如提高至少约20%、或至少约30%、或至少约40%、或至少约50%、或至少约60%、或至少约70%、或至少约80%、或至少约90%或多达并包括100%的提高,或与参考水平相比10-100%之间的任何提高,或与参考水平相比至少约0.5倍、或至少约1.0倍、或至少约1.2倍、或至少约1.5倍、或至少约2倍、或至少约3倍、或至少约4倍、或至少约5倍、或至少约10倍提高,或1.0倍到10倍之间的任何提高或更多。
如本文使用的,“测定表达的水平”、“测定表达水平”或“检测表达水平”,以及例如“测定基因的表达水平”是指定量样品中存在的mRNA的数量。检测特定mRNA的表达可以利用本领域已知的或本文描述的任何方法实现。一般地,mRNA检测方法涉及序列特异性检测,例如,通过RT-PCR。可以利用核酸序列设计mRNA特异性引物和探针,这是本领域已知的。
在整个申请和附随的权利要求中,应当理解的以及希望被理解的是,术语“药物”、“药品”、“剂、试剂(agent)”和“治疗剂”是可互换的表述,限定了相同的或相似的实体。“药物”一般是指化合物、小分子、或其他生物学组合物,例如,反义化合物、抗体、蛋白酶抑制剂、激素、趋化因子或细胞因子,当向受试者正确施用时,能够诱导期望的治疗或预防效果。
如本文使用的,病状(state)、紊乱(disorder)或病况(condition)的“治疗(treating)”或“治疗(treatment)”包括:(1)预防或延迟哺乳动物中发生的病状、紊乱或病况的临床或亚临床症状的出现,所述哺乳动物可能受扰于或倾向于所述病状、紊乱或病况,但还没有经历或显示所述病状、紊乱或病况的临床或亚临床症状(例如,肾脏异体移植物的纤维化和/或异体移植物失功);和/或(2)抑制所述病状、紊乱或病况,即,阻碍(arrest)、降低或延迟疾病的发生(development)或其复发(在维持治疗的情况下),或其至少一种临床或亚临床症状;和/或(3)减轻疾病,即,引起病状、紊乱或病况,或者其临床或亚临床症状的至少一种的减退;和/或(4)引起疾病的一种或更多种症状的严重度方面的降低。对被治疗的受试者的益处是统计学上显著的,或至少对于患者或医师是可感觉到的。
如本文使用的,术语疾病或病况(例如,ACR和/或异体移植物失功)的“抑制”是指,例如,通过例如患者或患者的医生,在出现或可检测之前停止受试者中疾病的一种或更多种症状的发生。优选地,所述疾病或病况根本不发生,即,没有可检测的疾病症状。然而,其还可以引起疾病的一种或更多种症状的发生的延迟或减缓。
如本文使用的,与参考水平或对照水平相比mRNA的“改变”的表达水平是至少0.5倍(例如,至少1倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、15倍、20倍、30倍、40倍、50倍、75倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、2000倍、5000或10000倍)改变的mRNA表达水平。要理解的是,所述改变可以是提高或降低。可选地,改变的表达水平被定义为,利用根据训练患者组建立的逻辑回归模型中的参数,将概率评分与从训练集得出的截止值(cutoff)比较,急性排异概率评分的提高。
“对照”被定义为从接受了异体移植物移植、不患有急性细胞排异的患者获得的样品。
现在已经确定的是,基因预选集的增强的转录可以用于在患者显现任何明显症状之前预测肾脏异体移植物受者将排异移植的肾脏的可能性。该分析也可以用于诊断肾脏移植患者是否经历急性排异。基因集的过量表达可以用于鉴定有急性排异风险的患者。
如果患者以相对于对照改变的水平表达预选基因,所述患者有排异风险。与对照相比预先的基因的表达水平的改变越大,排异风险越大。所述分析获得的信息也可以应用于惩罚逻辑回归拟合模型(log(p(x))/(1-p(x))=β*0+β*1g1+β*igi+....+β*9g9(其中p(x)是ACR的概率,β*i是惩罚系数,gi是基因i的读取结果计数),其可以对每个患者计算急性排异概率评分。在一个实施方式中,更高的评分表明患者处于排异移植的器官的高风险之中。
当前,急性排异的诊断需要肾脏异体移植物活检,其由存在肾脏损伤的情况下的肌酸酐升高而触发。患者活检样品的采集和分析是费时和昂贵的。当前的分析技术是生物学的组织分析,优选避免需要活检样本的基于血液的分析。所述分析可以用于在患者显现任何明显症状之前预测肾脏异体移植物受者将排异移植的肾脏的可能性。该分析也可以用于诊断肾脏移植患者是否经历急性排异。该分析是便宜的、高精确性的、可重复的和非侵入性的。
已经鉴定了外周血标记,其使用包含至少7个以及多达17个预选基因的基因标记集。这些预选基因集可以用于精确地诊断肾脏异体移植物的亚临床排异,以及鉴定有随后的组织学和功能降低风险以及移植排异风险的肾脏异体移植物。
在实践本文公开的方法中有用的基因标记集选自以下基因:SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1。
本发明的七基因外周血标记集是ANXA5、TSC22D1、AP1M1、CLK1、EFTUD2、SENP6和SENP7。
本发明的九基因外周血标记是:TSC22D1、ANKA5、EFTUD2、AP1M1、MAP1A、C1GALT1C1、SENP6、CLK1和SENP7。
本发明的11-基因外周血标记是:CCDC82、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1和C1GALT1C1。
本发明的17-基因外周血标记是:SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1。
这些血液标记集的每一个可以用于实践本发明。然而,11基因血液标记集是优选的实施方式。
本发明提供了鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的方法,包括步骤:提供来自肾脏异体移植物受者的血液样本,从所述血液样本分离mRNA,从所述mRNA合成cDNA,用MiSEQ测序系统(Illumina,Inc.San DiegoCalifornia)、Nanostring(miRNA Expression Assay-NanostringTechnologies,Inc.Seattle Washington)或qPCR测量包含选定的基因标记集的基因面板的表达水平。基因集分析的结果与对照比较。基因表达结果可以用于在移植患者中预测异体移植物排异应答的发作、诊断异体移植物排异应答、和/或表征异体移植物排异应答。如果相对于对照中的基因标记集基因的表达水平,患者以改变的水平表达基因标记集,所述患者有排异风险。患者的基因标记集表达水平相比对照改变越大,排异风险越大。
一方面,提供了治疗肾脏异体移植物受者的方法,通过从所述肾脏异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中预选的基因标记集的表达水平,比较所述样本中所述预选的基因标记集的表达水平与对照样品中所述基因标记基因的表达水平,如果相对于所述对照中所述基因标记集的水平,所述样本中所述基因标记集的水平改变,确定所述异体移植物受者有异体移植物的急性T细胞介导的排异的提高风险。
在另一个实施方式中,提供了治疗肾脏异体移植患者的方法,通过从所述异体移植患者获得生物样本,测量所述样本中选定的基因集的表达水平,比较所述样本中所述基因集的表达水平与对照患者的表达水平,如果相对于所述对照中所述基因集的表达水平,所述样本中所述基因集的表达水平改变,确定所述患者有排异异体移植物的风险,以及治疗被确定有排异风险的患者来预防排异。
另一个实施方式提供了治疗肾脏异体移植物受者的方法,通过从所述异体移植物受者获得生物样本,测量所述样本中预选基因集的表达水平,比较所述样本中所述基因集的表达水平与对照的表达水平,如果相对于所述对照中所述基因集的表达水平,所述样本中所述基因集的表达水平改变,确定所述患者有排异风险,以及通过向所述受者施用免疫抑制药物或通过施用高剂量类固醇或抗淋巴细胞剂来治疗被确定有排异风险的受者。
在又一个实施方式中,提供了一种用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集至少包含基因ANXA5、TSC22D1、AP1M1、CLK1、EFTUD2、SENP6和SENP7),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
在又一个实施方式中,提供了一种用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集至少包含基因TSC22D1、ANKA5、EFTUD2、AP1M1、MAP1A、C1GALT1C1、SENP6、CLK1和SENP7),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
又一个方面是用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集至少包含基因CCDC82、F13A1、TUBB1、TSC22D1、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、and C1GALT1C1),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
又一个方面是用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的分析试剂盒,包含处于一个或更多个独立容器中的:用于基因标记集的分析(所述基因标记集至少包含基因SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1),缓冲液,阳性和阴性对照以及使用说明书。
在进一步的实施方式中,本发明提供了鉴定患有亚临床和临床的急性排异以及有移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的方法,包括步骤:提供来自肾脏异体移植物受者的血液样本,从所述血液样本分离mRNA,从所述mRNA合成cDNA,用MiSEQ测序系统(Illumina,Inc.San Diego California)、NanostringmiRNA ExpressionAssay-Nanostring Technologies,Inc.Seattle Washington)或qPCR测量包含选定的九基因标记集的基因面板的表达水平。基因集分析的结果与对照中所述标记集基因的表达水平比较。基因表达结果可以用于在移植患者中预测异体移植物排异应答的发作、诊断异体移植物排异应答、和/或表征异体移植物排异应答。如果患者以相对于对照改变的水平表达基因标记集,所述患者有排异标记集基因的风险。患者的基因标记基因的表达水平相比对照改变(提高和/或降低)越大,排异风险越大。
在另一个实施方式中,分析的结果被应用于惩罚逻辑回归拟合模型(log(p(x))/(1-p(x))=β*0+β*1g1+β*igi+....+β*ngn(其中p(x)是ACR的概率,β*i是惩罚系数,gi是基因i的读取结果计数),其可以用于计算每个患者的急性排异概率评分。如果患者的概率评分高于对照的概率评分,则患者有急性细胞排异风险。.
在另一个实施方式中,本发明提供了确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的方法,通过评估来自所述接受了异体移植物的患者的样品中17成员基因集的表达水平,所述基因集至少包含基因SPCS3、ZMAT1、ETAA1、ZNF493、CCDC82、NFYB、F13A1、TUBB1、TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1、CLK1、MAP1A和C1GALT1C1。
在本文的某些方法中,希望的是检测和定量样品中存在的mRNA。RNA表达的检测和定量可以通过许多本领域公知的方法的任一种来实现。利用RNA家族成员的已知序列,视情况可以设计特异性探针和引物用于下文描述的检测方法中。
在某些情况下,RNA表达的检测和定量需要从样品例如细胞或组织样品分离核酸。核酸,包括RNA和具体的mRNA,可以利用本领域已知的任何适合的技术来分离。例如,基于苯酚的提取是分离RNA的常见方法。基于苯酚的试剂含有变性剂与RNase抑制剂的组合,用于破坏细胞和组织以及随后从污染物中分离RNA。基于苯酚的分离过程可以回收10-200个核苷酸范围的RNA物种(例如,前体和成熟miRNA,5S和5.8S核糖体RNA(rRNA),和U1小核RNA(snRNA))。此外,提取过程例如利用TRIZOLTM或TRI REAGENTTM的那些过程将纯化所有RNA,大的和小的,并且是从含有miRNA和小干扰RNA(siRNA)的生物样品中分离总RNA的高效方法。提取过程例如使用QIAGEN-ALLprep试剂盒的那些过程也是期待的。
在某些实施方式中,使用定量性RT-PCR是期望的。定量RT-PCR(qRT-PCR)是用于快速测量聚合酶链式反应的产物数量的聚合酶链式反应的改进。qRT-PCR通常用于确定遗传序列是否存在于样品中的目的,以及如果存在,确定样品的中的拷贝数。可以测定核酸分子包括mRNA的表达的任何PCR方法落入当前公开内容的范围内。存在着本领域已知的QRT-PCR方法的几种变体,下文描述其中三种。
在另一个实施方式中,本发明提供了用于确定接受了异体移植物的患者是否经历异体移植物急性排异的试剂盒,其在一个或更多个容器中包含用于17成员基因集的引物对、阳性和阴性对照、缓冲液和使用说明书。
在典型的实施方式中,临床实验室将利用患者的样品获得表达值并发送给患者的医生。医生然后将这一值传递给他的基于web的服务提供者。服务提供者将在生物信息学系统中输入该值,所述系统已具有预选基因集的每个基因的惩罚系数,以及来自训练集的逻辑回归模型的截止值。生物信息学系统将使用这些信息来计算患者的概率评分。计算出的评分将反映患者的ACR状态。
下文使用九基因标记作为非限制性实例描述了ACR诊断中应用基因标记的总体过程。
1)选择训练组:仔细地选一组具有平衡的ACR和没有ACR(对照)病情(总数N=~100)的肾脏移植患者。训练组将具有良好表征的人口统计资料和临床指标,其已经由至少两位病理学家检视。
2)测量9个基因的表达:来自训练组中每位患者的移植后血液样品的9个基因的表达水平可以使用任何技术来测量,优选地通过MiSEQ、RT-PCR或Nanostring技术。这些技术的运用在以下的实施例1-3中描述。
3)建立回归模型和截止值:然后,使用logistf R程序包(一种可以获自r-project.org的统计程序包)的惩罚逻辑回归拟合模型将应用于9个基因的表达值来得出统计模型,从所述统计模型中将得到每个基因的β*值,根据以下方程计算每位患者的急性排异概率评分:
(log(p(x))/(1-p(x))=β*0+β*1g1+β*igi+....+β*9g9
(其中p(x)是ACR的概率,β*i是惩罚系数,gi是基因i的读取结果计数)
根据概率评分,将确定预测统计,例如预测真阳性率对比假阳性的ROC(受者工作特征)曲线的AUC(曲线下面积)、敏感性/特异性、阳性值(PPV)和阴性预测值(NPV)。在给定的特异性(90%)下建立概率评分截止值,其最好地检测急性排异的存在。预计的是,这可以清楚地截止为两个组,如果患者处于顶部组,他们有更高的可能性具有急性排异,并且测试被确定为阳性,如果他们处于底部,他们有极低的可能具有急性排异,测试被确定为阴性。
可选的是,将根据如上确定的他们的概率评分将患者置入三分位(tertiles)。在这种情况下,如果患者处于(1)顶部三分位,他们具有很高可能性具有急性排异,测试被确定为阳性;(2)他们处于第二三分位或中间组,他们的风险不能被精确地确定;以及(3)如果他们处于底部,他们有极低的可能具有急性排异,测试被确定为阴性。
来自训练组的系数(β*值)和截止值将被输入和保存在基于web的生物信息学计算机系统中,其可以由临床实验室/医生办公室通过互联网访问。
4)新病例的诊断:对于新的患者,9基因集的表达水平将在临床实验室中通过用于训练集的相同技术来测量。通过使用基于web的生物信息学系统,通过9个基因的表达值(gi)乘以从训练集得出的它们的β*值,对它们求和计算出概率评分。概率评分与截止值比较来确定ACR状态。患者的概率评分相对于对照的概率评分的提高表明患者有异体移植物排异的提高的风险。临床实验室将该测试结果发送给医生。
本文公开的方法精确地诊断亚临床和临床的排异,精确地鉴定有随后的组织学和功能降低风险的异体移植物,以及有移植物失功风险的异体移植物受者。
当鉴定出这样的异体移植物受者时,本发明包括治疗这样的患者的方法。所述方法包括,无限制地,增加施用免疫抑制药物,即钙调磷酸酶抑制剂(CNI,calcineurininhibitor)例如,环孢霉素(cyclosporine)或他克莫司,或减少产生纤维的免疫抑制药物,例如吗替麦考酚酯(mycophenolate mofetil,MMF)或西罗莫司。免疫抑制剂的主要类别有钙调磷酸酶抑制剂(CNI),其包括他克莫司(和/Astagraf XL(Astellas Pharma Inc.)以及的仿制药(generics))和环孢霉素(和(Novartis AG)和仿制药)。类固醇例如泼尼松也可以施用,来治疗有移植物失功或功能下降风险的患者。抗增殖剂例如吗替麦考酚酯、麦考酚钠和硫唑嘌呤(Azathioprine)在这样的治疗中也是有用的。免疫抑制可以用许多不同的药物实现,包括类固醇、靶向抗体和CNI样他克莫司。在这些之中,就抑制免疫系统而言他克莫司是更有效的之一,施用高剂量的类固醇或抗淋巴细胞剂取决于存在或是不存在肌酸酐升高。临床排异的当前优选的治疗方案是高剂量的类固醇或抗淋巴细胞剂。另一种优选试剂是(贝拉西普,Bristol-Myers Squibb),一种输注的生物制剂。
试剂盒
在某些实施方式中,提供试剂盒用于测定肾脏异体移植物受者的异体移植物失功风险。
所述试剂盒将含有如下文实施例5所列的17成员基因标记集的引物(用于Nanostring分析),用于2个持家基因、β肌动蛋白(ACTB)和3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)的引物,以及对照探针,18S核糖体RNA(用于qPCR分析)。
试剂盒可以进一步含有一种或更多种mRNA提取试剂和/或用于cDNA合成的试剂。在其他实施方式中,所述试剂盒可以包含一个或更多个容器,生物制剂放入其中,优选地适当等分地(aliquotted)放入。试剂盒的成分可以包装在水性介质中或以冻干形式包装。所述试剂盒也可以包含一种或更多种药学上可接受的赋形剂、稀释剂和/或载体。药学上可接受的赋形剂、稀释剂和/或载体的非限制性实例包括无RNAse的水、蒸馏水、缓冲的水、生理盐水、PBS、Ringer's溶液、葡萄糖溶液、反应缓冲液、标记缓冲液、洗涤缓冲液和杂交缓冲液。
本发明的试剂盒可以采取多种形式。一般地,试剂盒将包括适合于测定样品中的基因集表达水平(例如,本文公开的那些)的试剂。任选地,试剂盒可以含有一个或更多个对照样品。此外,在某些情况下,试剂盒将包括提供参考(例如,预定值)的书面信息(标识),其中受试者中的基因表达水平和参考(预定值)之间的比较是临床状态的指示。
在某些情况下,试剂盒包含对于与参考比较基因集表达水平或出现有用的软件(例如,预测模型)。通常,所述软件将以计算机可读形式提供,例如,盘,但也可以通过互联网下载获得。然而,所述试剂盒不受此限制,其他变体对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。
根据基因集的表达水平(例如,本文公开的那些),当前的方法也可以用于选择对受试者的治疗和/或确定对受试者的治疗计划。
表达水平和/或参考表达水平可以保存在适合的数据存储媒介(例如,数据库)中,因而对于未来的诊断也是可用的。这也容许有效地诊断疾病的发病率,因为一旦确认(将来)获取相应参考样品的受试者发生异体移植物的纤维化和/或经历异体移植物排异,适合的参考结果可以在数据库中鉴定。
如本文使用的,“数据库”包含适合的存储媒介上采集的数据(例如,被分析物和/或参考水平信息和/或患者信息)。此外,所述数据库可以进一步包含数据库管理系统。所述数据库管理系统优选地是基于网络的、分层的或面向对象的数据库管理系统。更优选的,所述数据库将作为分布的(联合的)系统,例如作为客户端-服务器-系统来实现。更优选的,所述数据库是结构化的,以容许搜索算法来比较测试数据集和通过数据采集包含的数据集。具体地,通过使用这样的算法,可以检索所述数据库中表现肾脏异体移植物排异风险的相似或相同的数据集。因而,如果在所述数据采集中可以鉴定相同或相似的数据集,所述测试数据集将与肾脏异体移植物排异风险相关联。因此,从数据采集获得的信息可以用于诊断异体移植物受者的异体移植物失功风险,或基于从受试者获得的测试数据集。更优选的,数据采集包含所有被分析物的特征值,所述被分析物被上文引述的组的任一个所包含。
本发明进一步提供了分析结果或诊断或这两者与例如技术员、医师或患者的通信。在某些实施方式中,计算机将用于将分析结果或诊断或这两者通知给当事人,例如,医师和他们的患者。
在某些实施方式中,本文公开的方法进一步包含修改受者的临床记录来鉴定有发生ACR和/或异体移植物失功风险的受者。所述临床记录可以保存在任何适合的数据存储媒介中(例如,计算机可读媒介)。
在本发明的某些实施方式中,根据本文提供的方法的诊断在获得诊断之后尽可能快地通知给异体移植物受者。所述诊断可以由所述受者的治疗医师通知给受者。可选地,所述诊断可以通过电子邮件发送给受者,或通过电话通知受试者。所述诊断可以以报告的形式发送给受者。计算机可以用于通过电子邮件或电话来通知所述诊断。在某些实施方式中,利用通信领域技术人员熟悉的计算机硬件和软件的组合,含有诊断测试结果的信息可以产生并自动发送给受者。
本发明的方面包括计算机程序产品,用于鉴定经历肾脏异体移植物并有急性排异风险的受试者,其中所述计算机程序产品在加载到计算机上时被配置以采用来自受试者得到的样品的基因表达结果,来确定经历肾脏异体移植的受试者是否有异体移植物排异风险,其中所述基因表达结果包含至少一个基因标记集的表达数据。
还提供的是以下之一的表型的参考表达谱:(a)急性排异低风险;或(b)高风险;其中所述表达谱被记录在计算机可读媒介上,所述计算机可读媒介可被用户访问,例如,以用户可读取的形式。在某些实施方式中,所述表达谱包括。在某些实施方式中,所述表达谱是低风险的表型的谱。在某些实施方式中,所述表达谱是高风险的表型谱。
所述表达谱及其数据库可以以各种媒介提供来促进它们的应用。“媒介”是指含有本发明的表达谱信息的产品。本发明的数据库可以被记录在计算机可读媒介上,例如,可由用户利用计算机直接读取和访问的任何媒介。这样的媒介包括,但不限于:磁存储媒介,例如,软磁盘、硬磁盘存储媒介和磁带;光存储媒介,例如CD-ROM;电子存储媒介,例如,RAM和ROM;和这些类别的杂合物,例如,磁/光存储媒介。本领域技术人员可以容易地理解,任何当前已知的计算机可读媒介如何用于产生包含当前数据库信息记录的产品。
“记录”是指使用本领域已知的这样的方法将信息存储在计算机可读媒介上的过程。根据用于访问存储的信息的手段,可以选择任何方便的数据存储结构。多种数据处理器程序和格式可以用于存储,例如,字处理文本文件、数据库格式,等等。因而,受试者表达谱数据库可以被用户访问,即,数据库文件以用户可读形式保存(例如,计算机可读形式,其中用户控制所述计算机)。
如本文使用的,“基于计算机的系统”是指用于分析本发明的信息的硬件装置、软件装置和数据存储装置。本发明的基于计算机的系统的最小硬件包括中央处理器(CPU)、输入装置、输出装置和数据存储装置。熟练的技术人员可以容易地理解,任一种当前可用的基于计算机的系统适合在本发明中使用。数据存储装置可以包含任何产品,其包含如上所述的信息的记录,或存储器存取装置,其可以访问这样的产品。
输入和输出装置的各种结构形式可以用于在本发明的基于计算机的系统中输入和输出信息,例如,往返于用户。输出装置的一种形式将具有与参考表达谱不同程度相似性的表达谱排序。这样的呈现为熟练的技术人员提供了相似性的排序,并鉴定出测试表达谱中含有的相似性程度。
在以下实施例中描述本发明,其是为了进一步描述本发明而不是限制其范围。
如下文的实施例中描述的,发现了预测肾脏异体移植物急性细胞排异的发生/发展(progression)的分子标记。数据表明以下用途,使用外周mRNA谱来监视和分层有纤维化和移植物失功风险的患者,避免异体移植物活检的需要,并鉴定出可以受益于早期介入来预防慢性异体移植物失功的那些人。
在以下实施例中,使用了以下材料和方法:
实施例1:MiSEQ分析
1)常规分析(用于9基因面板,包括持家基因面板的带条码的探针集)
MiSEQ实验
使用QIAGEN试剂盒提取总RNA。使用RNA样品制备试剂盒v2通过以下的厂家方案产生序列文库:简要地,首先从总RNA纯化含有polyA的mRNA并片段化。使用随机六聚体引物和逆转录酶进行第一链cDNA合成,随后是第二链cDNA合成。在将突出端转化为cDNA的钝末端的末端修复过程之后,多个索引衔接子(indexingadapters)添加到双链cDNA的末端,利用特异于基因面板和持家基因的引物对进行PCR来富集目标。最后,索引化的文库进行验证,标准化并集中,用于在MiSEQ测序仪上测序。
MiSEQ数据处理
MiSEQ测序仪产生的未加工的RNAseq数据将使用以下过程处理:使用BWA1比对算法,优质的读取结果首先与包括hg19人类基因组、外显子、剪接接点的几个人类参考数据库,以及包括核糖体和线粒体RNA序列的污染数据库比对。在滤除了映射到(mapped to)污染数据库的读取结果之后,具有与期望的扩增子(即,来自配对引物的PCR产物)区域最大2个碱基错配而独特比对的读取结果作为相应基因的表达水平进行计数,在使用R统计学程序log2变换之后进一步进行样品间的分位数标准化(quantile normalization)。
实施例2:Nanostring分析
1)常规的CodeSet(用于9基因面板的条码化探针集,包括3个持家基因和Nanostring提供的阴性对照)。
Nanostring实验:
通过以下的厂家方案使用QIAGEN试剂盒提取总RNA;使用主试剂盒在65℃的溶液中使条码探针与总RNA退火。捕获探针将捕获被固定用于数据的目标。在杂交之后,将样品转移到nCounter Pre Station,探针/目标固定在nCouter Cartridge上,然后通过nCounter Digital Analyzer对探针计数。
mRNA转录组数据分析
来自Nanostring分析仪的未加工的计数数据使用以下过程处理,未加工的计数数据首先相对于持家基因的计数进行标准化,计数低于阴性对照计数的中值加3标准偏差的mRNA将被滤出。由于来自试剂批次的数据变异,来自不同试剂批次的每种mRNA的计数将通过乘以不同试剂批次上样品的平均计数之比例的因数来校准。来自不同实验分批的校准的计数将进一步通过ComBat程序包来调整。
实施例3:qPCR分析
1)引物容器(16个试管,12个基因,包括9基因面板和2个持家基因(ACTB和GAPDH)以及对照探针18S核糖体RNA,每个试管一个qPCR分析)。分析(assay)从LifeTech订购。
4)Agilent AffinityScript QPCR cDNA合成试剂盒:用于最高效率地转化RNA为cDNA,是为实时定量PCR(QPCR)应用完全优化的。
使用Allprep试剂盒(QIAGEN-ALLprep试剂盒,Valencia,CA USA)从异体移植物活检样品中提取总RNA。用寡聚dt引物(Agilent Inc.Santa Clara,CA)使用AffinityScriptRT试剂盒合成cDNA。9基因集、2个持家基因(ACTB、GAPDH)和18S的TaqManq PCR分析购自ABILife Technology(Grand Island,NY)。使用TAQMAN通用混合物对cDNA进行qPCR实验,使用ABI7900HT系统监视和获取PCR反应。样品将测量三次。将产生预测基因集以及2个持家基因的周期时间(Cycle Times,CT)值。通过从每个基因的CT值中减去持家基因的平均CT值来计算每个基因的ΔCT值。
实施例4:对移植患者的分析性能
研究群体
利用基因表达谱研究了八十位成年人肾脏移植患者,来确定他们的活检物上亚临床急性排异的存在。受者主要是男性(80%),平均年龄49.7岁,从19到75岁。受者种族是55%白人,22.5%非裔美国人,11.25%亚洲人,11.25%西班牙人。供体是40%活供体,60%死亡供体。供体平均年龄41.5岁,从岁3到75岁。百分之三十的患者接受抗-IL-2受体阻断剂用于诱导,27.5%接受抗胸腺细胞球蛋白(Thymoglobulin),27.5%没有接受诱导,0.5%接受Campath-1H。所有患者接受泼尼松、普乐可复(prograf)和吗替麦考酚酯。
方法
在移植后从80位肾脏移植物受者采集10cc外周血,保存在Paxgene试管中。血液保存在4℃冷柜中;如果不能立即进行分析,则分析可以在第二天进行。如果血液要保存更久,应当保存在-80℃。
如上文实施例1中描述的进行MiSEQ分析。
预测分析
然后将获自MiSEQ分析的表达数据输入伴随试剂盒的计算机程序产品,用于监视接受了异体移植物的受试者的急性排异(AR)应答。这个计算机程序产品当加载于计算机上时,被配置以采用来自每一受试者的样品的基因表达结果,来测定评分,并将这一ACR评分以用户可读形式提供给用户。ACR评分基于从参考实验得出的概率评分,从所述参考实验中已经验证了诊断性参考范围。
ACR阴性:ACR概率评分低于0.16。
ACR阳性:ACR概率评分高于0.5。
结果在此处附上的表1和2中显示。
以下结果是基于MiSEQ分析的9个基因中7个基因的定量。这7个基因是:ANXA5、TSC22D1、AP1M1、CLK1、EFTUD2、SENP6和SENP7。
如表1中所示,80名患者中,28人患者具有0.16以下的评分,18人具有0.5以上的评分。三十二名患者处于中间范围,因而被分类为不确定的。
与常规诊断方法比较,具体的病理显示,通过外周血分析被诊断为无ACR的28名患者(组1)中仅一人有活检物上的急性排异的任何证据(表)。然而,这名患者患有BK肾病,其引起其他原因之外的活检物上的炎症。这一诊断的患者是过度免疫抑制的,具有与ACR不同的外周血谱。这个数据显示,使用所要求权利的分析,BK炎症可以在外周血上与ACR炎症区分。18名ACR患者中的四人在活检上没有发现ACR;然而,这些患者中的2人接下来患上ACR,因而该分析正确地将他们鉴定为高风险的。
中间的32名患者(组2)中,发现11名患者有被怀疑的活检物(n=7)或ACR的活检物(n=4)。
诊断患有ACR的18名患者(组3)中,4人被诊断为没有ACR,但这些患者中的2人在后来的时间点患上ACR。
利用基于这些结果的参考范围,分析的敏感性和特异性分别是1和.875,NPV和PPV分别为1和0.78。
患者的管理
患者组1(ACR评分阴性)继续标准的免疫抑制渐减方案,其中如果患者仍然服用,患者降低为泼尼松0.5mg,普乐可复目标水平是降低到5-7mg/dl和吗替麦考酚酯。
患者组2(ACR不确定的),方案将由治疗医师决定。可能的方案包括:
a.免疫抑制将不会进一步渐减,将不间断监视患者,如果他们的测试变为阳性,将进行治疗。
b.进行活检来确认或排除ACR的存在。
患者组3(ACR评分阳性),患者将接受短疗程的高剂量类固醇,例如500mg泼尼松3天。在服完类固醇之后一周重复分析,来确定ACR谱现在是否正常。如果不正常,可确保活检
实施例5:引物
17个基因的引物对如下:
本发明不能被限定于本文描述的具体实施方式的范围中。实际上,除此处描述的之外本发明的各种修改根据上述的说明书和附图对本领域技术人员而言是显而易见的。这种修改也将落在附随的权利要求的范围之中。
进一步要理解的是,所有的数值是近似的,是为了描述而提供的。整个本申请中引用的专利、专利申请、出版物、产品说明书和方案为了所有的目的通过完全引用将其公开内容合并在本文中。
表1
序列表
<110> 西奈山伊坎医学院(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)
<120>通过分析预示性基因集诊断亚临床和临床的急性排异的方法
<130> 27527-0135CN2
<150> US 62/017,784
<151> 2014-06-26
<160> 68
<170> FastSEQ for Windows Version 4.0
<210> 1
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸(synthetically generated oligonucleotides)
<400> 1
caatttagag caactactcc ttgctgt 27
<210> 2
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 2
tattcgaagt atacctgcct accttgc 27
<210> 3
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 3
atgaagctca agttgaacaa gatgctc 27
<210> 4
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 4
agaacttaaa tgggggacag atgaaga 27
<210> 5
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 5
gttcgagctc atgtcctacc gtctcaa 27
<210> 6
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 6
cctttgatat ggatcgagtc ggtgatc 27
<210> 7
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 7
ccacagccgc atcgagtaca tgatcaa 27
<210> 8
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 8
caaaagccag ttcaagcggc ggtcaa 26
<210> 9
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 9
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<210> 10
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 10
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<210> 11
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 11
cctgaaatat gctggagtat ttgcaga 27
<210> 12
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 12
tgcagaagat gctgatggaa aagatg 26
<210> 13
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 13
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<212> DNA
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 14
agaaacagtg gaaagaattt tcaggcg 27
<210> 15
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 15
ttctctttca aatagatttc aggcctc 27
<210> 16
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 16
tcaaccctca cattcaggaa taatttt 27
<210> 17
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 17
ggacctctac caaaacatat gatacag 27
<210> 18
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 18
attttcacca cgatcgatta gactggg 27
<210> 19
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 19
tctgactaca cagaggcgta taatccc 27
<210> 20
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 20
tgatgaacgc accttaataa atccaga 27
<210> 21
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 21
aattcatgat caaaacccgc cgtagg 26
<210> 22
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<212> DNA
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 22
gagcatcagc aaattcttcg atgatcc 27
<210> 23
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 23
aaccataacc gaaccccgag gcaatga 27
<210> 24
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 24
gacccttgaa gttcaatacc acatctg 27
<210> 25
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 25
tgggaaaact tactaggtag tgaacct 27
<210> 26
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 26
aaatatcgac atgcctgaac tctttcc 27
<210> 27
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 27
agtaacccaa atcagactag tgcatca 27
<210> 28
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 28
tctttgatga ttggaatgat ccctcat 27
<210> 29
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 29
ccaatttgat gcaccttttg tttttgc 27
<210> 30
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 30
gcgacctcat ttacattaca gctaaga 27
<210> 31
<211> 28
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 31
tggagtaaca agaccaatga agaagatg 28
<210> 32
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 32
aactccaccg tgcagtggga agaagt 26
<210> 33
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 33
gaaaaagaca aggccctgga acagaa 26
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 34
aagattccag aagagaaaga caaagcc 27
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<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
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ctgaaggcag agaagcgaaa gctgat 26
<210> 36
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
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caaggtaggg aaaaagcacc ttaaaga 27
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cctctgaaat tataccttca gaaattcag 29
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<223> 合成产生的寡核苷酸
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ctatgaaagg agaaaaggga attggtgg 28
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<211> 29
<212> DNA
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 39
tgttatggtt tacacaacat catatcaac 29
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<212> DNA
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 40
tctggtgttc agcaaattca gttttca 27
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<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 41
ggcatttaaa gcctactatc tgtaaac 27
<210> 42
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 42
tatcctactt atggactcac tccgagg 27
<210> 43
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 43
tgagaaggat tttatttttg tacccct 27
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<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 44
cactggtttt tggctgttgt ttgtttc 27
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<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 45
gacactgtct ttgagtgcag aggatt 26
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<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 46
gtaccgagtc gaatatgtca gtaccaa 27
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<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 47
attagaacac tctgtattaa gccagca 27
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<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 48
tcattttcct tgaactacac aatcctg 27
<210> 49
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 49
ttattccatt tgtcttagga aggccca 27
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<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 50
ttacatgtga ctagcaactt tctccac 27
<210> 51
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 51
gtcaaagctt aaaaatcagg tgtgtcc 27
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<211> 27
<212> DNA
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<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 52
gataagcctg cagtcttaac cagacct 27
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<211> 27
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<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
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actgtgcctc tttcttctca aacaatg 27
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 54
tgagagtgac aaaatggtga caggtag 27
<210> 55
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 55
tcacccattt cattgctcgc tgcgaaa 27
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gtgagactga catatgccat tatctct 27
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<212> DNA
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gttctgtcta tccaccagct gattgag 27
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<213> 人工序列
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<223> 合成产生的寡核苷酸
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atgcctgttt ctgcattgac aatgagg 27
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<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 59
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
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gacaagcaaa actaaagaac tgcagtc 27
<210> 61
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
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tgctttcagc ttttatcctg agagtgg 27
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
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cacatgcaag gaagtgaaca tcaaatt 27
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<400> 66
tcacactgaa gagaaatccc acagatg 27
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<223> 合成产生的寡核苷酸
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cagtcctcaa ctcctagtaa acataat 27
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<213> 人工序列
<220>
<223> 合成产生的寡核苷酸
<400> 68
aaaccataca actgtgaaga atgtggc 27
Claims (17)
1.对预选基因集中的基因具有特异性的引物和/或探针在制备在以下方法中使用的试剂盒中的用途,所述方法为鉴定处于异体移植物排异风险的肾脏异体移植物受者的方法并包括以下步骤:
(a)测定获自所述肾脏异体移植物受者的血液样本中预选基因集的表达水平,其中所述预选基因集包含以下7个基因:TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1和CLK1;
(b)比较预选基因的表达水平和对照中预选基因的表达水平,以及
(c)如果所述样本中所述7个基因的表达水平相比所述对照中相同的7个基因集基因的表达水平改变,确定所述受者处于异体移植物排异风险。
2.根据权利要求1所述的用途,其中所述改变包括所述样本中7个所述基因集基因的表达水平相比所述对照中相同的7个基因集基因的表达水平的不同。
3.根据权利要求1所述的用途,其中确定步骤包括将患者的样品中测定的表达水平应用于惩罚逻辑回归拟合模型log(p(x))/(1-p(x))=β*0+β*1g1+β*igi+....+β*9g9来确定异体移植物排异的概率,其中p(x)是排异概率,β*i是惩罚系数,gi是基因i的读取结果计数。
4.对基因标记集中的基因具有特异性的引物和/或探针在制备在以下方法中使用的试剂盒中的用途,所述方法为治疗处于异体移植物排异风险的肾脏异体移植物受者的方法并包括以下步骤:
(a)从获自所述肾脏异体移植物受者的血液样本分离mRNA;
(b)测定所述受者的血液中基因标记集的表达水平,其中所述基因标记集包含以下7个基因:TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1和CLK1;以及
(c)如果所述异体移植物受者的血液样本中基因标记集中7个基因的表达水平与对照血液样本中相同的7个基因的表达水平不同,将所述异体移植物受者诊断为处于异体移植物排异和异体移植物失功的高风险,以及治疗被鉴定为处于高风险的所述受者来预防异体移植物排异或异体移植物失功。
5.根据权利要求4所述的用途,其中所述方法包括向被诊断为处于ACR或移植物失功的高风险的受者施用抗排异药物或高剂量类固醇。
6.根据权利要求5所述的用途,其中所述抗排异药物是免疫抑制剂或抗增殖剂。
7.根据权利要求6所述的用途,其中所述免疫抑制剂是选自以下组成的组的成分:钙调磷酸酶抑制剂CNI、吗替麦考酚酯MMF、西罗莫司、泼尼松、吗替麦考酚酯、麦考酚钠和硫唑嘌呤。
8.根据权利要求7所述的用途,其中所述钙调磷酸酶抑制剂CNI为环孢霉素或他克莫司。
9.根据权利要求1所述的用途,其中所述表达水平通过选自以下组成的组的方法测定:Nanostring、MiSEQ和定量聚合酶链式反应qPCR。
10.一种用于鉴定患有亚临床和临床的急性排异和处于异体移植物失功风险的肾脏异体移植物受者的试剂盒,其在一个或更多个独立的容器中包含用于预选的标记集的引物对SEQ ID NO:1-8、17-24、41-48、53-56,缓冲液,阳性和阴性对照,其中所述预选的标记集包含以下7个基因:TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1和CLK1,并且所述试剂盒中包含使用说明书。
11.根据权利要求10所述的试剂盒,其进一步包含持家基因和用于所述持家基因的引物。
12.根据权利要求4所述的用途,其中所述方法进一步包括使用以下方程计算所述患者的急性排异的概率评分
log(p(x))/(1-p(x))=β*0+β*1g1+β*igi+....+β*4g4
其中p(x)是发生纤维化的概率,β*1是惩罚系数,gi是基因i的表达值。
13.根据权利要求12所述的用途,其中使用基于计算机的系统确定所述概率评分。
14.根据权利要求12所述的用途,其中所述概率评分被用于确定截止值。
15.对预选基因集中的基因具有特异性的引物和/或探针在制备在以下方法中使用的试剂盒中的用途,所述方法为针对治疗选择肾脏异体移植物受者来降低肾脏异体移植物排异风险的方法并包括:
(a)测定由所述肾脏异体移植物受者提供的血液样本中预选基因集的表达水平,其中所述预选基因集包含以下7个基因:TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1和CLK1;
(b)比较所述样本中所述预选基因集基因的表达水平和获自不患有异体移植物排异的异体移植物受者的对照样品中所述预选基因集基因的表达水平,以及
(c)如果所述样本中所述基因集中7个基因的表达水平与所述对照中7个所述基因集基因的表达水平不同,选择所述受者用于治疗异体移植物排异。
16.对预选基因集中的基因具有特异性的引物和/或探针在制备在以下方法中使用的试剂盒中的用途,所述方法为针对治疗选择肾脏异体移植物患者来降低肾脏异体移植物排异或异体移植物失功风险的方法并包括:
比较获自所述患者的预选基因集的表达水平与获自不患有异体移植物排异的异体移植物受者的对照样品中所述预选基因集的表达水平,如果来自所述患者的所述预选基因集中7个基因的表达水平相比所述对照中7个所述预选基因集基因的表达水平改变,选择所述患者用于治疗异体移植物排异或失功,
其中所述预选基因集包含以下7个基因:TSC22D1、SENP6、ANXA5、EFTUD2、SENP7、AP1M1和CLK1。
17.根据权利要求4所述的用途,其中所述方法进一步包括从所述miRNA合成cDNA。
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