JP6983307B2 - 遺伝子パネルに基づいた塩基配列の変異検出方法およびこれを用いた塩基配列の変異検出デバイス - Google Patents
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Description
以下では、図4aおよび4bを参照して、本発明の一実施形態による塩基配列の変異検出方法と従来の検出方法に対して癌パネルに適用した結果を説明する。本評価で、従来の検出方法は、Single、Intersection、BAMergeおよびUnionを用いた。具体的に、Singleは、一回の塩基配列分析方法を用いた塩基配列変異検出方法である。Intersectionは、複数回の塩基配列分析後、交差する遺伝子座に基づいて塩基配列変異を決定する検出方法を示すことができる。さらに、BAMergeは、複数回の塩基配列分析結果を合して、これに基づいて塩基配列変異を決定する検出方法を示すことができる。説明の簡明さのために、本発明の一実施形態による塩基配列の変異検出方法を適用した癌パネルに対する評価を実施例1、Singleを適用した癌パネルに対する評価を比較例1、Intersectionを適用した癌パネルに対する評価を比較例2、BAMergeを適用した癌パネルに対する評価を比較例3、Unionを適用した癌パネルに対する評価を比較例4と示して説明する。本評価では、35個の癌パネルホットスポット突然変異を含む標準物質および突然変異を含まない参照標準物質が用いられた。この時、標準物質が含む突然変異は、NRAS遺伝子のp.Q61H、p.Q61L、p.Q61Rおよびp.Q61K突然変異、ALK遺伝子のp.F1174L突然変異、IDH1遺伝子のp.R132Hおよびp.R132C突然変異、PIK3CA遺伝子のp.E542Kおよびp.E545K突然変異、PDGFRA遺伝子のp.D842V突然変異、KIT遺伝子のp.D816V突然変異、EGFR遺伝子のp.T790M、p.L858Rおよびp.L861Q突然変異、MET遺伝子のp.Y1253D突然変異、BRAF遺伝子のp.V600Gおよびp.V600M突然変異、JAK2遺伝子のp.V617F突然変異、GNAQ遺伝子のp.Q209L突然変異、ABL1遺伝子のp.T315I突然変異、FGFR2遺伝子のp.S252W突然変異、KRAS遺伝子のp.A146T、p.Q61H、p.Q61L、p.G12A、p.G12D、p.G12V、p.G12C、p.G12Rおよびp.G12S突然変異、FLT3遺伝子のp.D835Y突然変異、MEK1/MAP2K1遺伝子のp.P124L突然変異、IDH2遺伝子のp.R172Kおよびp.R140Q突然変異とGNA11遺伝子のp.Q209L突然変異である。標準物質は3回、参照標準物質は1回塩基配列分析した。その結果で、実施例およびそれぞれの比較例では3個の標準物質に対する塩基配列分析データ(Rep.1、Rep.2およびRep.3)が用いられた。具体的に、以下では、Rep.1とRep.2を組み合わせた(a)、Rep.1とRep.3を組み合わせた(b)、Rep.2とRep.3を組み合わせた(c)とRep.1、Rep.2およびRep.3を組み合わせた(d)の分析結果が示される。
以下では、図5を参照して、本発明の一実施形態による塩基配列の変異検出方法と従来の検出方法を複数の分析プラットフォームに適用した結果を説明する。本評価で、従来の検出方法はBAMerge、UnionおよびIntersectionを用いた。BAMergeおよびIntersectionは実施例1の評価に用いられた方法と同一な塩基配列変異検出方法であり、Unionは複数の塩基配列分析データの和集合に基づいて、塩基配列変異を決定する検出方法であり得る。説明の簡明さのために、本発明の一実施形態による塩基配列の変異検出方法を適用した癌パネルに対する評価を実施例1、BAMergeを適用した癌パネルに対する評価を比較例1、Unionを適用した癌パネルに対する評価を比較例2、Intersectionを適用した癌パネルに対する評価を比較例3と示して説明する。実施例1、比較例1〜比較例3では検出の精密度、リコール(Recall)、検出の正確率および再現率と関連があるF−点数が評価された。
以下では、図6a、6bおよび図6cを参照して、従来の塩基配列の変異検出方法を説明する。
以下、本発明の実施形態を示す。
(1)複数の目的遺伝子に対するプローブ(probe)を含む遺伝子パネル(gene
panel)を用いて、一つの対象サンプルに対して前記複数の目的遺伝子を獲得する段階;
次世代塩基配列分析(NGS、next generation sequencing)を用いて、前記複数の目的遺伝子それぞれを複数回塩基配列分析して、前記複数の目的遺伝子それぞれに対する同一な塩基配列または同一でない塩基配列を含む、複数個の塩基配列を収集する段階;
参照塩基配列と前記複数個の塩基配列をマッチング(matching)する段階;
前記複数個の塩基配列のうち、前記複数の目的遺伝子に対して前記参照塩基配列とマッチングされない塩基配列を決定する段階;および
前記マッチングされない塩基配列の統計的分析によって補正された算出方式で算出された、前記マッチングされない塩基配列内の一致しない遺伝子座(locus)に対する突然変異確率値に基づいて、前記対象サンプル内の前記複数の目的遺伝子に対する塩基配列変異候補を決定する段階を含む、塩基配列の変異検出方法。
(2)予め決定された塩基配列変異を獲得する段階;および
前記塩基配列変異候補と予め決定された塩基配列変異をマッチングすることによって、前記塩基配列変異候補と前記予め決定された塩基配列変異の一致有無の情報を提供する段階をさらに含む、(1)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(3)前記塩基配列変異候補が前記予め決定された塩基配列変異と異なり、前記塩基配列変異候補の遺伝子座が前記予め決定された塩基配列変異の遺伝子座と異なる場合、
前記予め決定された塩基配列変異と異なる前記塩基配列変異候補およびその遺伝子座に関する情報を提供する段階をさらに含む、(2)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(4)前記次世代塩基配列分析は、複数の分析プラットフォームによる次世代塩基配列分析であり、
前記複数個の塩基配列を収集する段階は、前記複数の分析プラットフォームによって行われ
前記同一な塩基配列または同一でない塩基配列それぞれは互いに異なる分析プラットフォームで分析された、複数個の塩基配列を収集する段階を含む、(1)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(5)前記目的遺伝子が癌連関遺伝子である場合、前記塩基配列変異候補を決定する段階は、癌治療効果に対する前記塩基配列変異候補と抗ガン剤の相関関係を確認する段階をさらに含む、(1)に記載のい塩基配列の変異検出方法。
(6)前記相関関係を確認する段階は、前記抗ガン剤の作用の対象になる標的塩基配列変異を確認する段階を含む、(5)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(7)前記塩基配列変異候補を決定する段階は、
前記マッチングされない塩基配列の統計的分析によって補正された算出方式で算出された、前記マッチングされない塩基配列内の一致しない遺伝子座に対する突然変異確率値および分析エラー確率値に基づいて、前記対象サンプル内の前記目的遺伝子に対する塩基配列変異候補を決定する段階をさらに含む、(1)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(8)前記分析エラー確率値は、
前記遺伝子パネルの分析プラットフォーム(platform)類型によって塩基配列の変異類型別分析エラーおよび前記分析エラーのbase call quality点数を含む分析エラープロファイルを決定し、
前記分析エラープロファイルに基づいて、少なくとも一つの塩基配列の変異類型に対する分析エラー確率値が補正された、(7)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(9)前記分析エラープロファイルは、
前記一致しない遺伝子座の前、後に存在する塩基配列の情報をさらに含む、(8)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(10)前記分析プラットフォーム類型がIllumina塩基配列分析プラットフォームである場合、前記塩基配列の変異類型別分析エラーのうちのAからGへの変異、Tから
Cへの変異、AからTへの変異、TからAへの変異、CからTへの変異およびGからAへの変異、CからAへの変異およびGからTへの変異類型に対する分析エラーの確率は、残り塩基配列の変異類型の分析エラーの確率より高い、(8)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(11)前記分析プラットフォーム類型がIonTorrent塩基配列分析プラットフォームである場合、前記塩基配列の変異類型のうちのAでGに変異、TからCへの変異、CからAへの変異、GからTへの変異、GからAへの変異およびCからTへの変異類型に対する分析エラーの確率は、残り塩基配列の変異類型の分析エラーの確率より高い、(8)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(12)前記塩基配列変異候補を決定する段階は、前記一致しない遺伝子座の前記分析エラー確率値に対する前記突然変異確率値の比率に基づいて、前記対象サンプル内の前記目的遺伝子に対する塩基配列変異候補を決定する段階をさらに含む、(7)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(13)前記比率は、下記数式1で算出される、(12)に記載の塩基配列の変異検出方法:
[数式1]
(14)前記目的遺伝子は、
ABL1、AKT1、ALK、APC、ATM、BRAF、CDH1、CDKN2A、CSF1R、CTNNB1、EGFR、ERBB2、ERBB4、FBXW7、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FLT3、GNA11、GNAQ、GNAS、HNF1A、HRAS、IDH1、IDH2、JAK2、JAK3、KDR、KIT、KRAS、MET、MLH1、MPL、NOTCH1、NPM1、NRAS、PDGFRA、PIK3CA、PTEN、PTPN11、RB1、RET、SMAD4、SMARCB1、SMO、SRC、STK11、TP53またはVHL遺伝子のうちの少なくとも一つである、(1)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(15)前記塩基配列変異は、低頻度体細胞突然変異である、(1)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(16)前記参照塩基配列は、前記対象サンプルと同一な目的遺伝子座に対して、塩基配列変異を含まない塩基配列である、(1)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(17)前記統計的分析は、前記複数個の塩基配列それぞれに対する一致しない遺伝子座のBAF値の標準偏差および平均値のうちの少なくとも一つを用いる、(1)に記載の塩基配列の変異検出方法。
(18)通信部と動作可能に連結されたプロセッサーを含み、
前記プロセッサーは、前記通信部を通じて複数の目的遺伝子に対するプローブを含む遺伝子パネルを用いて、一つの対象サンプルに対して前記複数の目的遺伝子を獲得し、
次世代塩基配列分析を用いて、前記複数の目的遺伝子それぞれを複数回塩基配列分析して、前記複数の目的遺伝子それぞれに対する同一な塩基配列または同一でない塩基配列を含む、複数個の塩基配列を収集し、
参照塩基配列と前記複数個の塩基配列をマッチングし、
前記複数個の塩基配列のうち、前記複数の目的遺伝子に対して前記参照塩基配列とマッチングされない塩基配列を決定し、
前記マッチングされない塩基配列の統計的分析によって補正された算出方式で算出された、前記マッチングされない塩基配列内の一致しない遺伝子座に対する突然変異確率値に基づいて、前記対象サンプル内の前記目的遺伝子に対する塩基配列変異候補を決定するように構成された、塩基配列の変異検出デバイス。
(19)前記プロセッサーは、前記塩基配列変異候補と予め決定された塩基配列変異をマッチングすることによって、前記塩基配列変異候補と前記予め決定された塩基配列変異の一致有無の情報をさらに提供するように構成された、(18)に記載の塩基配列の変異検出デバイス。
(20)前記プロセッサーは、前記塩基配列変異候補が前記予め決定された塩基配列変異と異なり、前記塩基配列変異候補の遺伝子座が前記予め決定された塩基配列変異の遺伝子座と異なる場合、
前記予め決定された塩基配列変異と異なる前記塩基配列変異候補およびその遺伝子座に関する情報をさらに提供するように構成された、(19)に記載の塩基配列の変異検出デバイス。
(21)前記プロセッサーは、前記マッチングされない塩基配列の統計的分析によって補正された算出方式で算出された、前記マッチングされない塩基配列内の一致しない遺伝子座に対する突然変異確率値および分析エラー確率値に基づいて、前記対象サンプル内の前記複数の目的遺伝子に対する塩基配列変異候補を決定するように構成された、(18)に記載の塩基配列の変異検出デバイス。
(22)前記プロセッサーは、前記一致しない遺伝子座の前記分析エラー確率値に対する前記突然変異確率値の比率に基づいて、前記対象サンプル内の前記目的遺伝子に対する塩基配列変異候補を決定するようにさらに構成された、(21)に記載の塩基配列の変異検出デバイス。
(23)前記比率は、下記数式1で算出される、(22)に記載の塩基配列の変異検出デバイス:
[数式1]
110:通信部
120:入力部
130:表示部
140:保存部
150:プロセッサー
S210:獲得する段階
S220:収集する段階
S230:マッチングする段階
S240:マッチングされない塩基配列を決定する段階
S250:塩基配列変異候補を決定する段階
S310:分析エラープロファイルを決定する段階
S320:分析エラー確率値を補正する段階
Claims (23)
- 複数の目的遺伝子それぞれに対するプローブ(probe)の混成化反応(hybridization)を用いて、一つの対象サンプルに対して前記複数の目的遺伝子を獲得する段階であって、プローブが付着された前記複数の目的遺伝子は増幅されることで、塩基配列分析のためのライブラリーが製作されるものである、前記段階;
前記複数の目的遺伝子を用いたライブラリー製作を実施する段階;
次世代塩基配列分析(NGS、next generation sequencing)を用いて、前記複数の目的遺伝子それぞれを複数回塩基配列分析して、前記複数の目的遺伝子それぞれについての複数個の塩基配列を産生する段階であって、前記複数個の塩基配列は、ライブラリー製作で発生した分析エラー及び塩基配列分析エラーに起因して、前記複数の目的遺伝子それぞれに対する同一な塩基配列又は同一でない塩基配列を含む、前記段階;
前記複数の目的遺伝子それぞれについての参照塩基配列と前記複数個の塩基配列をマッチング(matching)して、前記複数個の塩基配列のうち、前記複数の目的遺伝子それぞれについての前記参照塩基配列とマッチングされない塩基配列、及び前記マッチングされない塩基配列における一致しない遺伝子座(gene locus)を決定する段
階であって、マッチングされないことは、前記複数個と前記参照塩基配列との間で検出される、前記段階;及び
前記マッチングされない塩基配列内の前記一致しない遺伝子座に対する突然変異確率値及び分析エラー確率値に基づいて、前記対象サンプル内の前記複数の目的遺伝子に対する塩基配列変異候補を決定する段階であって、前記確率値は、前記マッチングされない塩基配列の統計的分析によって補正された算出方式で算出されたものである、前記段階、
を含み、
前記塩基配列変異は、1%以下の低頻度体細胞突然変異である、
塩基配列の変異検出方法。 - 予め決定された塩基配列変異を獲得する段階;及び
前記塩基配列変異候補と予め決定された塩基配列変異をマッチングすることによって、前記塩基配列変異候補と前記予め決定された塩基配列変異の一致有無の情報を提供する段階、
をさらに含む、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。 - 前記塩基配列変異候補が前記予め決定された塩基配列変異と異なり、又は前記塩基配列変異候補の遺伝子座が前記予め決定された塩基配列変異の遺伝子座と異なる場合に、前記予め決定された塩基配列変異及びその遺伝子座と異なる前記塩基配列変異候補及びその遺伝子座に関する情報を提供する段階をさらに含む、請求項2に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記次世代塩基配列分析は、異なる分析プラットフォームで行われる、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記目的遺伝子が癌連関遺伝子である場合、前記塩基配列変異候補を決定する段階は、癌治療効果に対する前記塩基配列変異候補と抗癌剤の相関関係を確認する段階をさらに含む、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記分析エラー確率値は、塩基配列の変異類型を考慮して補正された値で提供される、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 分析エラープロファイルを、分析エラー及び塩基配列の変異類型あたりの塩基配列分析エラーを含む全体のエラーに対する分析エラーの比率に基づいて決定する、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記突然変異確率値は、所与の一致しない遺伝子座が真正の体細胞突然変異を有することであり、且つ、前記分析エラー確率値は、マッチングされない塩基を有する一致しない遺伝子座がライブラリー製作で発生した分析エラーから発生されることである、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記一致しない遺伝子座についての分析エラー確率値は、
分析プラットフォーム類型によって塩基配列の変異類型別分析エラー及び前記分析エラーのbase call quality点数を含む分析エラープロファイルを決定し、
前記分析エラープロファイルに基づいて、前記マッチングされない塩基配列のそれぞれの塩基配列の変異類型に対して補正されたものである、請求項8に記載の塩基配列の変異検出方法。 - 前記分析エラープロファイルは、前記一致しない遺伝子座の前、後に存在する塩基配列の情報をさらに含む、請求項9に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記分析プラットフォーム類型がIllumina hybrid−capture塩基配列分析プラットフォームである場合、前記塩基配列の変異類型別分析エラーのうちのCからAへの変異及びGからTへの変異類型に対する分析エラー確率値は、残り塩基配列の変異類型の分析エラー確率値より高い、請求項9に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記分析プラットフォーム類型がIllumina amplicon塩基配列分析プラットフォームである場合、前記塩基配列の変異類型別分析エラーのうちのAからGへの変異、TからCへの変異、AからTへの変異、TからAへの変異、CからTへの変異、GからAへの変異類型に対する分析エラー確率値は、残り塩基配列の変異類型の分析エラー確率値より高い、請求項9に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記分析プラットフォーム類型がIonTorrent amplicon塩基配列分析プラットフォームである場合、前記塩基配列の変異類型のうちのAからGへの変異、T
からCへの変異、CからAへの変異、GからTへの変異、GからAへの変異及びCからTへの変異類型に対する分析エラー確率値は、残り塩基配列の変異類型の分析エラー確率値より高い、請求項9に記載の塩基配列の変異検出方法。 - 前記統計的分析は、前記複数個の塩基配列それぞれに対する一致しない遺伝子座のBAF値の標準偏差及び平均値のうちの少なくとも一つを用いる、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記塩基配列変異候補を決定する段階は、前記一致しない遺伝子座の前記分析エラー確率値に対する前記突然変異確率値の比率に基づいて行われる、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 前記参照塩基配列は、前記対象サンプルと同一な目的遺伝子に対して、塩基配列変異を含まない塩基配列である、請求項1に記載の塩基配列の変異検出方法。
- 通信部と動作可能に連結されたプロセッサーを含み、
前記プロセッサーは、
前記通信部を通じて複数の目的遺伝子それぞれに対するプローブの混成化反応を用いて、一つの対象サンプルに対して前記複数の目的遺伝子を獲得し、ここで、プローブが付着された前記複数の目的遺伝子は増幅されることで、塩基配列分析のためのライブラリーが製作されるものであり、
前記複数の目的遺伝子を用いたライブラリー製作を実施し、
次世代塩基配列分析(NGS)を用いて、前記複数の目的遺伝子それぞれを複数回塩基配列分析して、前記複数の目的遺伝子それぞれについての複数個の塩基配列を産生し、ここで、前記複数個の塩基配列は、ライブラリー製作で発生した分析エラー及び塩基配列分析エラーに起因して、前記複数の目的遺伝子それぞれに対する同一な塩基配列又は同一でない塩基配列を含み、
前記複数の目的遺伝子それぞれについての参照塩基配列と前記複数個の塩基配列をマッチングして、前記複数個の塩基配列のうち、前記複数の目的遺伝子それぞれについての前記参照塩基配列とマッチングされない塩基配列、及び前記マッチングされない塩基配列における一致しない遺伝子座を決定し、ここで、マッチングされないことは、前記複数個と前記参照塩基配列との間で検出されるものであり、且つ、
前記マッチングされない塩基配列内の前記一致しない遺伝子座に対する突然変異確率値及び分析エラー確率値に基づいて、前記対象サンプル内の前記複数の目的遺伝子に対する塩基配列変異候補を決定する、ここで、前記確率値は、前記マッチングされない塩基配列の統計的分析によって補正された算出方式で算出されたものである、
ように構成されたものであり、
前記塩基配列変異は、1%以下の低頻度体細胞突然変異である、
塩基配列の変異検出デバイス。 - 前記プロセッサーは、前記塩基配列変異候補と予め決定された塩基配列変異をマッチングすることによって、前記塩基配列変異候補と前記予め決定された塩基配列変異の一致有無の情報をさらに提供するように構成されたものである、請求項18に記載の塩基配列の変異検出デバイス。
- 前記プロセッサーは、前記塩基配列変異候補が前記予め決定された塩基配列変異と異なり、又は前記塩基配列変異候補の遺伝子座が前記予め決定された塩基配列変異の遺伝子座と異なる場合、前記予め決定された塩基配列変異及びその遺伝子座と異なる前記塩基配列変異候補及びその遺伝子座に関する情報をさらに提供するように構成されたものである、請求項19に記載の塩基配列の変異検出デバイス。
- 前記突然変異確率値は、所与の一致しない遺伝子座が真正の体細胞突然変異を有することであり、且つ、前記分析エラー確率値は、マッチングされない塩基を有する一致しない遺伝子座がライブラリー製作で発生した分析エラーから発生されることである、請求項18に記載の塩基配列の変異検出デバイス。
- 前記プロセッサーは、前記一致しない遺伝子座の前記分析エラー確率値に対する前記突然変異確率値の比率に基づいて、塩基配列変異候補を決定するようにさらに構成されたものである、請求項18に記載の塩基配列の変異検出デバイス。
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