TW202307218A - 用於疾病偵測的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明尤其提供用於癌症偵測(例如篩檢)之方法及與其相關之組成物。在各種具體實例中,本發明提供用於大腸直腸及/或晚期腺瘤偵測(例如篩檢)之方法及與其相關之組成物。在各種具體實例中,本發明提供用於篩檢之方法,其包括分析一或多種甲基化生物標記之甲基化狀態;及與該等方法相關之組成物。在各種具體實例中,本發明提供用於偵測(例如篩檢)之方法,其包括偵測(例如篩檢)cfDNA中,例如ctDNA中之一或多種甲基化生物標記之甲基化狀態。在各種具體實例中,本發明提供用於篩檢之方法,其包括使用次世代定序技術偵測(例如篩檢)cfDNA中,例如ctDNA中之一或多種甲基化生物標記之甲基化狀態。
Description
本發明大體上係關於用於識別用以偵測疾病或病狀(諸如癌症)之生物標記的方法及系統。
疾病偵測為預防疾病進展、診斷及治療之重要組成部分。舉例而言,早期偵測大腸直腸癌(colorectal cancer;CRC)已顯示,經由對CRC之早期治療,能大幅度改善罹患CRC之患者的結果。然而,儘管當前工具可用於篩檢及診斷CRC及其他癌症,但每年仍有數百萬個體死於可經由早期干預及偵測來治療的諸如CRC之疾病。當前用以篩檢及診斷疾病之工具不足。
DNA甲基化為影響多種細胞過程(包括例如細胞分化)之控制機制。因此,甲基化失調可導致包括癌症之疾病。DNA甲基化之累積變化(例如高甲基化或低甲基化),尤其當該等變化位於關鍵基因中時,可產生癌性細胞。甲基化狀態之此等變化若得到偵測,則可用於預測個體對罹患癌症之易感性,以及癌症及潛在其他疾病之產生或存在。
用於分析給定生物體之全基因體甲基化狀態之最常見方法係全基因體亞硫酸氫鹽定序(whole genome bisulfite sequencing;WGBS)。在此方法中,樣品DNA中之單胞嘧啶之甲基化狀態係藉由首先用亞硫酸氫鈉處理DNA(例如呈片段化形式),之後進行定序來測定。DNA甲基化最多地在CpG二核苷酸處存在於哺乳動物中—CpG二核苷酸為DNA區,其中沿著其5' → 3'方向在鹼基之線性序列中胞嘧啶核苷酸後緊接著鳥嘌呤核苷酸。在WGBS中,亞硫酸氫鈉用於將未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶,而胞嘧啶之甲基化形式(例如5-甲基胞嘧啶及5-羥甲基胞嘧啶)保持不變。隨後,例如經由次世代定序技術對經亞硫酸氫鹽處理之DNA片段進行定序。需要特定演算法及/或工具,諸如Bismark,以定位序列讀段及在CpG、CHG及CHH情形下以單鹼基解析度進行甲基化識別(methylation calling)。因此,WGBS技術識別全基因體之單胞嘧啶甲基化位點。然而,該方法可能對於特定短基因體區的解析度較低,該等特定短基因體區可在進一步差異甲基化區之分析的情形下用作特定疾病或病狀之生物標記。
晚期腺瘤(Advanced adenoma;AA)為大腸直腸癌(CRC)的前驅疾病,其中約85%散發性癌症源自晚期腺瘤。晚期腺瘤為一組複雜形成,傳統上由包括以下的4種息肉特徵中之任一者之存在定義:直徑≥1.0 cm、絨毛狀構型、鋸齒狀腺瘤伴發育不良及/或高級發育不良。其中,通常認為高級發育不良與進展為癌症最高度相關,使其偵測及移除對於預防大腸直腸癌尤其重要。
若干侵入性極低的篩檢選擇方案,諸如糞便免疫化學測試(fecal immunochemical test;FIT)、Cologuard測試(其組合FIT測試與基於大便的生物標記)、Epiprocolon測試(量測SEPT9基因之甲基化信號的血液測試)可用於大腸直腸癌之早期偵測。FIT及Cologuard測試對大腸直腸癌偵測具有良好靈敏度(分別為92%及74%),但其腺瘤偵測率仍較低,分別為24%及42%(Imperiale TF等人 N Engl J Med 370;14, 2014)。此外,FIT及Cologuard測試需要處置大便及頻繁測試,此使得對於篩檢計劃的依循率較低,僅約65%符合條件的患者進行篩檢,而較大比例的符合條件的患者則未經篩檢。
需要一種具有高靈敏度之簡單、非侵入性的基於血液之CRC篩檢測試,以提高篩檢依循率以及提高晚期腺瘤篩檢率,此將實質上改良CRC控制工作。咸信基於血液之篩檢在基線處具有>90%依循率,但量測單一標記SEPT9甲基化之唯一目前可用的基於血液之測試對兩種大腸直腸癌精確性較低(靈敏度為68%),指示單一標記不足以捕捉大腸直腸癌之複雜性(Potter NT等人 Clinical Chemistry 60:9000–000 (2014))。
此外,用於偵測晚期腺瘤患者之SEPT9靈敏度僅為22% (Potter NT等人 Clinical Chemistry 60:9000–000 (2014)),指示此癌前期病況的複雜度較高。存在導致腺瘤形成之3種不同生物路徑:鋸齒狀路徑、絨毛狀路徑及管狀路徑。此等路徑中之各者對於腺瘤形成需要發生一組獨特的初始基因體變異,且對於進展至癌症需要另一組不同變異。此外,可出現此等路徑之組合,從而產生管絨毛狀腺瘤及具有無蒂鋸齒狀及傳統鋸齒狀亞型的鋸齒狀腺瘤,此意味著需要多重標記集合來捕捉此複雜性。
因此,需要用於分析DNA之甲基化狀態及識別甲基化生物標記之改良方法、系統及設備。特定言之,需要用於診斷及/或分類大腸直腸贅瘤之方法。
本發明提供研發此類測試之前景,該測試相比於現今可用之任何工具,針對晚期腺瘤偵測具有顯著較高的54%總體靈敏度(54%對比Cologurad測試之42%靈敏度,使得真陽性率提高13%)。此外,由於本發明使用基於血液之標記,順應率之總體差異從而產生甚至更顯著的結果。
本發明尤其提供用於識別用以偵測疾病或病狀之生物標記之各種系統、方法及設備。本文所論述之疾病或病狀可為例如晚期腺瘤、大腸直腸癌、其他癌症或與異常甲基化狀態相關聯之其他疾病或病狀(例如,神經退化性疾病、腸胃道病症及其類似者)。
在各種具體實例中,本發明提供用於偵測大腸直腸癌及/或晚期腺瘤之方法,其包括分析個體之cfDNA (例如ctDNA)中之一或多種甲基化生物標記。在各種具體實例中,本發明提供用於大腸直腸癌及/或晚期腺瘤偵測之方法,其包括使用次世代定序(next generation sequencing;NGS)技術(例如靶向NGS技術、基於雜合捕獲之NGS技術)測定DNA(例如cfDNA)中之一或多種甲基化生物標記之甲基化狀態。本文所提供之各種方法適用於藉由分析個體之可獲取組織樣品,例如作為血液或血液組分(例如cfDNA,例如ctDNA)之組織樣品進行大腸直腸癌及/或晚期腺瘤篩檢。
在各種具體實例中,本文所描述之方法包括篩檢cfDNA(例如ctDNA)中之一或多種突變標記之突變。經由本文所描述之偵測方法識別之突變可用於結合甲基化生物標記之甲基化狀態進一步分類及/或診斷疾病或病狀。舉例而言,可在對單個樣品進行之同一分析(例如NGS分析)中獲取(例如同時)是否存在突變標記之突變及甲基化標記之甲基化狀態的情況。在同一分析中獲得對應於甲基化及突變標記之資訊允許藉由不必進行單獨分析來降低成本及增加效率。另外或可替代地,突變標記可允許進一步分類疾病或病狀(例如癌症)。針對一或多種突變之存在及/或不存在,亦可允許識別或建議治療該疾病及/或病狀之療法。
在各種具體實例中,本發明係關於用於識別個體(例如人類個體)之cfDNA中甲基化生物標記之甲基化狀態及/或基於一或多種已知生物標記之甲基化狀態偵測(例如篩檢)疾病及/或病狀(例如癌症)的方法及/或系統。
在某些具體實例中,獲自甲基化生物標記讀數之依讀段(read-wise)甲基化值用於例如使用分類模型來識別或診斷疾病。在某些具體實例中,甲基化生物標記之依讀段甲基化值可基於未受疾病及/或病狀影響之對照DNA樣品(例如來自「健康」個體之cfDNA、白血球層DNA、來自「健康」組織之DNA)之多個甲基化讀數與受疾病或病狀影響之病理性DNA樣品(例如cfDNA,例如ctDNA)之多個甲基化讀數相比的比較。
本發明係關於一種偵測人類個體之晚期腺瘤之方法,該方法包含:測定表15、表16、表17及/或圖3之DMR中之各者之至少一部分的甲基化狀態;在來自從該個體獲得之樣品的DNA中鑑定,且至少部分地基於表15、表16、表17及/或圖3中之DMR之至少一部分的經測定甲基化狀態相比於來自未感染該疾病之個體的參考樣品時更高或更低,來判定該個體是否患有晚期腺瘤癌症。
在某些具體實例中,表15、表16、表17及/或圖3之DMR中之各者係包含至少一部分之甲基化基因座,該至少一部分包含至少三(3)個CpG,且該甲基化基因座各自的長度等於或小於5000 bp。
在各種具體實例中,本發明係關於使用NGS定序資料獲得一或多種目標生物標記(例如DMR)之依讀段甲基化值的方法及/或系統。儘管應理解個別標記之甲基化狀態可能改變罹患疾病之個體之DNA,但當前用於識別異常甲基化之基於生物資訊之工具不足以精確偵測異常甲基化模式。舉例而言,當前工具對於對照與疾病病狀之間的甲基化狀態變化不夠敏感,無法偵測到甲基化標記之顯著甲基化變化。另外,此類工具之訊號雜訊比較高,尤其當如在某些疾病中使用cfDNA作為樣品源時,樣品中之cfDNA之量在血液或血漿樣品中可為較小的。甲基化之依讀段評估允許更適當地識別及評估甲基化。
在各種具體實例中,本發明係關於用於在DNA,例如cfDNA之樣品上進行次世代定序法(NGS)之方法及/或系統。DNA樣品上之NGS定序典型地使用標準組製造套組及技術進行。然而,標準NGS技術可能不足以覆蓋目標區,尤其當區之GC含量可能在區與區之間變化較大。舉例而言,甲基化標記可能具有高GC含量,而突變標記可能具有低GC含量。在某些NGS定序條件下,GC含量變化可導致具有高GC含量之區過表現及/或低GC含量區過低表現。增加高GC含量區之GC覆蓋度所採用的步驟可轉而減少低GC含量區之覆蓋度(或反之亦然)。另外,當前NGS定序技術缺乏足以用於測定樣品資料品質之方式。
在某些具體實例中,本文所揭示之方法及系統可改良NGS定序資料品質。在某些具體實例中,低GC含量區之覆蓋度可藉由改變探針設計及/或與DNA樣品處理相關之實驗參數來改善。舉例而言,具有低CG含量之突變標記之定序可藉由增加探針平鋪密度及/或在低GC含量區中重疊探針來改善。在某些具體實例中,GC丟棄(dropout)率用作品質控制值以評估NGS定序覆蓋度。GC丟棄率指示高GC含量目標區(例如,具有大於50% GC含量之區)之覆蓋度。在某些具體實例中,需要具有低GC丟棄率(例如,6%或更小)之定序資料。
在某些具體實例中,DNA之轉化率用於定量評估NGS資料品質。舉例而言,DNA之對照序列(例如刺入(spike-in)對照)之轉化可用於評估未甲基化及/或甲基化胞嘧啶至尿嘧啶之轉化(例如亞硫酸氫鹽或酶轉化)率。當例如亞硫酸氫鹽或酶處理DNA時,未甲基化胞嘧啶至尿嘧啶之高轉化效率為合乎需要的。當研究經定序、經轉化DNA之資料時,未經轉化之胞嘧啶典型地識別為甲基化的。在某些具體實例中,甲基化胞嘧啶至尿嘧啶之低轉化率為合乎需要的。在某些具體實例中,改變與DNA轉化相關之參數以提高或改變轉化率。舉例而言,提高亞硫酸氫鹽試劑與DNA之比率可用於改變轉化率。在某些具體實例中,改變包括多個循環(例如,多個變性及轉化步驟)、循環中之步驟時間、循環之溫度或其組合之熱循環步驟可經調節以影響轉化率。
在一個態樣中,本發明係針對一種方法,其包含:將樣品中之複數個DNA片段之未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶以產生複數個經轉化DNA片段,其中該複數個DNA片段係獲自生物樣品;且對該複數個經轉化DNA片段進行定序以產生複數個序列讀段,其中各序列讀段對應於經轉化DNA片段。
在某些具體實例中,轉化複數個DNA片段之未甲基化胞嘧啶包含對複數個DNA片段進行亞硫酸氫鹽處理。在某些具體實例中,複數個DNA片段包含雙股DNA片段且亞硫酸氫鹽處理包含:(i)使樣品中之複數個DNA片段變性以產生複數個單股DNA片段,及(ii)將複數個單股DNA片段之未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶以產生複數個經轉化DNA片段。在某些具體實例中,在90℃-97℃之溫度下執行(i)之變性步驟。在某些具體實例中,執行(i)之變性步驟小於10分鐘、小於5分鐘、或小於2分鐘(例如,若重複步驟(i),則每次重複亦如此)。在某些具體實例中,在55℃-65℃之溫度下執行(ii)之轉化步驟。在某些具體實例中,執行(ii)之轉化步驟小於5小時、小於4.5小時、小於4小時、小於3小時、小於2小時、小於1小時、小於30分鐘、或小於15分鐘、小於5分鐘(例如,若重複步驟(i),則每次重複亦如此)。在某些具體實例中,在93℃至97℃範圍內之溫度下(例如,在約95℃下)執行(i)之變性步驟約1分鐘,且在58℃至62℃範圍內之溫度下(例如,在60℃下)執行(ii)之轉化步驟約10分鐘。在某些具體實例中,重複(i)之變性步驟及(ii)之轉化步驟。在某些具體實例中,重複(i)之變性步驟及(ii)之轉化步驟至少五次、至少十次、至少十五次或至少20次。
在某些具體實例中,轉化複數個DNA片段之未甲基化胞嘧啶包含對複數個DNA片段進行酶處理。
在某些具體實例中,轉化複數個DNA片段之未甲基化胞嘧啶包含使複數個DNA片段變性(例如使用甲醯胺,使用氫氧化鈉)。
在某些具體實例中,在對複數個DNA片段進行酶處理之前,對複數個DNA片段執行變性。
在某些具體實例中,酶處理包含使複數個DNA片段與脂蛋白元B mRNA編輯催化多肽樣(Apolipoprotein B mRNA Editing Catalytic Polypeptide-like;APOBEC)家族(例如APOBEC-1、APOBEC-2、APOBEC-3A、APOBEC-3B、APOBEC-3C、APOBEC-3D、APOBEC-3E、APOBEC-3F、APOBEC-3G、APOBEC-3H、APOBEC-4及/或活化誘導性(胞苷)去胺酶(Activation-induced deaminase;AID))之成員接觸(例如,其中複數個DNA片段與APOBEC(例如APOBEC反應緩衝液)接觸)。
在某些具體實例中,對複數個DNA片段進行酶處理係執行小於4小時、小於3小時、小於2小時、小於1小時、小於30分鐘或小於15分鐘(例如,其中複數個DNA片段經受APOBEC處理約2至約4小時,例如約3小時)。
在某些具體實例中,複數個DNA片段包含複數個無細胞DNA(cell-free DNA;cfDNA)片段。
在某些具體實例中,複數個DNA片段包含細胞DNA片段。
在某些具體實例中,複數個DNA片段(總計)包含至少1 ng、至少5 ng、至少10 ng或至少20 ng DNA。
在某些具體實例中,複數個DNA片段基本上由各自長度在100 bp至600 bp範圍內(例如,約125 bp至約200 bp,或約140 bp至約160 bp(例如,對於cfDNA))(例如,約150 bp至約350 bp,或約200 bp至約300 bp(例如,對於剪切DNA))的DNA片段組成。
在某些具體實例中,複數個DNA片段基本上由各自長度在1000 bp至200,000 bp範圍內[例如,平均長度為約10,000 bp(例如,對於基因體DNA,例如,來自包含組織或白血球層之樣品)]的DNA片段組成。
在某些具體實例中,複數個序列讀段為至少50 bp、至少100 bp、至少150 bp、至少200 bp、至少300 bp、至少400 bp、至少500 bp或更長。
在某些具體實例中,定序步驟包含成對末端定序。
在某些具體實例中,定序步驟包含單端定序。
在某些具體實例中,生物樣品包含血液、血清、尿液、血漿或大便。
在某些具體實例中,生物樣品包含大腸直腸細胞、息肉細胞、腺細胞或癌細胞。
在某些具體實例中,生物樣品為來自哺乳動物之生物樣品。
在某些具體實例中,生物樣品為來自人類之生物樣品。
在某些具體實例中,該方法進一步包含自生物樣品片段化DNA以產生複數個DNA片段。
在某些具體實例中,該方法包含將轉接子附接至複數個經轉化DNA片段(例如,在定序步驟之前)。在某些具體實例中,該方法包含將轉接子附接至複數個經轉化DNA片段之5'端及3'端兩者。在某些具體實例中,執行附接步驟以使得至少40%、至少50%、至少60%、至少70%之經轉化DNA片段附接至轉接子。在某些具體實例中,轉接子包含樣品索引(sample index)。在某些具體實例中,轉接子包含片段條碼。在某些具體實例中,附接轉接子包含連接。在某些具體實例中,附接轉接子包含PCR。在某些具體實例中,執行附接步驟以使得至少40%、至少50%、至少60%、至少70%之經轉化DNA片段具有在5'端及3'端處附接之轉接子。在某些具體實例中,經轉化單股DNA片段之5'端、3'端或兩者處的轉接子包含樣品索引。在某些具體實例中,經轉化單股DNA片段之5'端、3'端或兩者處的轉接子包含片段條碼。在某些具體實例中,經轉化單股DNA片段中之各者上的片段條碼為不同的。在某些具體實例中,經轉化單股DNA片段中之至少兩者上的片段條碼相同,其中至少兩個經轉化單股DNA片段在生物樣品中不與彼此成沃森-克里克(Watson-Crick)配對。
在某些具體實例中,該方法包含擴增已附接有轉接子之複數個經轉化DNA片段(例如,其中該方法包含擴增使用經轉化DNA片段製備之庫)。
在某些具體實例中,該方法進一步包含富集經轉化DNA片段。在某些具體實例中,富集包含選擇性富集。在某些具體實例中,選擇性富集包含擴增。在某些具體實例中,選擇性富集包含雜合捕獲。在某些具體實例中,雜合捕獲包含用捕獲探針捕獲經轉化DNA片段之子集,該等捕獲探針靶向所關注之基因體中之一或多個基因體區(例如DMR)。
在某些具體實例中,一或多個基因體區包含有包含一或多個CpG位點之區。
在某些具體實例中,一或多個基因體區包含具有高GC含量(例如約70%至約80% GC含量)或低GC含量(例如約30%至約40% GC含量)之區。
在某些具體實例中,一或多個基因體區包含GC含量介於約50%至約60% GC含量範圍內的區。
在某些具體實例中,一或多個基因體區包含一或多個基因體突變。在某些具體實例中,一或多個基因體區包含(i)包含一或多個CpG位點之區及(ii)已知包括一或多個基因體突變之區。
在某些具體實例中,一或多個基因體突變包含單核苷酸變異體、反轉、缺失、插入、顛換、易位、融合、截短、擴增或其組合。
在某些具體實例中,一或多個基因體區包含NRAS基因、PTEN基因、PIK3CA基因、STK11基因、TP53基因、KIT基因、MET基因、KRAS基因、BRAF基因或EGFR基因之至少一部分。
在某些具體實例中,捕獲探針為重疊捕獲探針(例如其中捕獲探針平鋪)。在某些具體實例中,捕獲探針重疊至少10 bp、至少20 bp、至少30 bp、至少40 bp、至少50 bp、至少60 bp、至少70 bp、至少80 bp、至少90 bp或至少100 bp。
在某些具體實例中,捕獲探針之長度為約50 bp至約200 bp(例如長度為約120 bp)。
在某些具體實例中,捕獲探針包含至少一個靶向完全甲基化基因體區之捕獲探針。
在某些具體實例中,捕獲探針包含至少一個靶向完全未甲基化基因體區之捕獲探針。
在某些具體實例中,捕獲探針包含至少一個靶向部分甲基化基因體區(例如其中至少1個CpG位點經甲基化)之捕獲探針。
在某些具體實例中,靶向基因體區(例如完全甲基化區、部分甲基化區、完全未甲基化區)之捕獲探針不捕獲與靶向序列確切對應之DNA片段。捕獲探針可與DNA片段結合(例如雜合)且在一些鹼基對(例如非沃森-克里克鹼基配對)之間形成錯配鍵。舉例而言,在某些具體實例中,當捕獲探針與DNA片段(例如與DNA片段雜合)結合時,可容許至多8個錯配(例如非沃森-克里克鹼基配對)。錯配允許例如靶向完全甲基化基因體區之捕獲探針與可部分甲基化之DNA片段雜合。
在某些具體實例中,捕獲探針包含至少一個靶向編碼股之捕獲探針。
在某些具體實例中,捕獲探針包含至少一個靶向模板股(例如非編碼股)之捕獲探針。
在某些具體實例中,捕獲探針包含靶向一或多個基因體區中之至少一者的捕獲探針之群組,其中捕獲探針之群組包含:(i)至少一個靶向基因體區之完全甲基化模板股的捕獲探針;(ii)至少一個靶向基因體區之完全甲基化編碼股的捕獲探針;(iii)至少一個靶向基因體區之完全未甲基化模板股的捕獲探針;及(iv)至少一個靶向基因體區之完全未甲基化編碼股的捕獲探針(例如,其中捕獲探針之群組具有至少四個靶向基因體區之捕獲探針-一個靶向至正向(例如編碼)股之甲基化型式的捕獲探針,一個靶向至正向(例如編碼)股之未甲基化型式的捕獲探針,一個靶向至反向(例如非編碼)股之甲基化型式的捕獲探針及一個靶向至反向(例如非編碼)股之未甲基化型式的捕獲探針)。
在某些具體實例中,靶向所關注的基因體中之一或多個基因體區的捕獲探針靶向與所關注的基因體中之一或多個基因體區不超過1000個相似區、不超過500個相似區、不超過400個相似區、不超過300個相似區、不超過200個相似區、不超過100個相似區、不超過25個相似區、不超過10個相似區、不超過5個相似區(例如,其中靶向一或多個基因體區中之一者的捕獲探針與所關注之靶向區類似的不超過1000個區雜合)(例如,其中使用24bp序列視窗定量目標基因體區與另一類似區之相似度)。
在某些具體實例中,(i)第一組捕獲探針靶向一或多個基因體區,該一或多個基因體區包含有包含一或多個CpG位點的區,且第二組捕獲探針靶向已知包括一或多個基因體突變的一或多個基因體區,及(ii)第一組捕獲探針不包括重疊捕獲探針且第二組捕獲探針包括重疊捕獲探針。在某些具體實例中,重疊探針重疊至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%或更多。
在某些具體實例中,捕獲探針中之至少兩者靶向同一基因體區。
在某些具體實例中,捕獲探針靶向至少2個、至少4個、至少9個、至少10個、至少25個、至少50個、至少75個、至少100個、至少150個、至少200個、至少203個、至少220個基因體區。
在某些具體實例中,捕獲探針為RNA探針。
在某些具體實例中,捕獲探針為DNA探針。
在某些具體實例中,一或多個基因體區中之各者的長度等於或小於5000 bp、4000 bp、3000 bp、2000 bp、1000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp、400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp或10 bp。
在某些具體實例中,一或多個基因體區中之至少一者具有至少5000 bp、4000 bp、3000 bp、2000 bp、1000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp、400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp或10 bp之長度。
在某些具體實例中,該方法進一步包含擴增經轉化DNA片段。在某些具體實例中,擴增步驟係在選擇性富集步驟之後進行。
在某些具體實例中,所定序之該複數個經轉化DNA片段對應於至少30%、至少40%或至少50%的藉由雜合捕獲所捕獲之經轉化DNA片段。
在某些具體實例中,該方法進一步包含添加對照DNA分子至樣品中,其中在添加對照DNA至樣品中之前已測定對照DNA分子之序列、甲基化鹼基之數目及未甲基化鹼基之數目。在某些具體實例中,該方法進一步包含將樣品中之對照DNA分子之未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶以產生經轉化之對照DNA分子;及對經轉化之對照DNA分子進行定序以產生複數個對照序列讀段。在某些具體實例中,同時進行對照DNA分子及DNA片段之未甲基化胞嘧啶之轉化。在某些具體實例中,同時對經轉化對照DNA分子及DNA片段進行定序。在某些具體實例中,該方法進一步包含測定對照DNA分子之未甲基化胞嘧啶轉化為尿嘧啶的數目。
在某些具體實例中,對照DNA分子中至少90%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%之未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶。
在某些具體實例中,該方法進一步包含測定對照DNA分子之甲基化胞嘧啶轉化為尿嘧啶的數目。在某些具體實例中,複數個DNA片段中至多5%、至多4%、至多3%、至多2%或至多1%之甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶。
在另一態樣中,本發明係針對一種方法,其包含:將複數個序列讀段映射(mapping)至參考序列,其中複數個序列讀段對應於樣品(例如,來自個體之cfDNA樣品,未知是否該個體罹患與異常DNA甲基化水準相關之疾病、病症或病狀)中之複數個經轉化DNA片段,其中樣品中複數個DNA片段之未甲基化胞嘧啶已轉化為尿嘧啶以產生複數個經轉化DNA片段,複數個序列讀段包含一或多個(例如共同)映射至一或多個基因體區之序列讀段的子集,且各序列讀段子集包含映射至獨特基因體區(例如DMR)之序列讀段;及測定一或多個序列讀段子集中之各者的甲基化水準[(例如測定各序列讀段子集之甲基化水準)(例如測定各基因體區之甲基化水準)(例如,其中給定子集之甲基化水準對應於子集中多個滿足臨限條件之序列讀段(例如按庫大小標準化),例如其中該臨限條件包含最小總CpG計數及最小甲基化CpG計數(例如經甲基化之最小CpG%))(例如,其中DMR之給定讀段不必覆蓋整個DMR)]。
在某些具體實例中,該方法進一步包含:將複數個序列讀段映射至參考序列,其中複數個序列讀段對應於樣品中之複數個經轉化DNA片段,其中樣品中複數個DNA片段之未甲基化胞嘧啶已轉化為尿嘧啶以產生複數個經轉化DNA片段,複數個序列讀段包含一或多個(例如共同)映射至一或多個基因體區之序列讀段的子集,且各序列讀段子集包含映射至獨特基因體區(例如DMR)之序列讀段;及測定一或多個序列讀段子集中之各者的甲基化水準[(例如測定各序列讀段子集之甲基化水準)(例如各基因體區之甲基化水準)(例如,其中給定子集之甲基化水準對應於子集中多個滿足臨限條件之序列讀段(例如按庫大小標準化),例如其中該臨限條件包含最小總CpG計數及最小甲基化CpG計數(例如經甲基化之最小CpG%))(例如,其中DMR之給定讀段不必覆蓋整個DMR)]。
在某些具體實例中,一或多個基因體區中之各者的長度等於或小於5000 bp、4000 bp、3000 bp、2000 bp、1000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp、400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp或10 bp。
在某些具體實例中,一或多個基因體區中之至少一者具有至少5000 bp、4000 bp、3000 bp、2000 bp、1000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp、400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp、10 bp或8 bp之長度。
在某些具體實例中,一或多個基因體區包含至少2個、至少4個、至少9個、至少10個、至少25個、至少50個、至少75個、至少100個、至少150個、至少200個、至少203個、至少220個基因體區。
在某些具體實例中,參考序列為經亞硫酸氫鹽轉化之基因體。
在某些具體實例中,參考序列為經亞硫酸氫鹽轉化之人類基因體。
在某些具體實例中,測定一或多個序列讀段子集中之各者的甲基化水準包含:針對給定序列讀段,測定CpG位點之總數及甲基化CpG位點之總數。在某些具體實例中,測定一或多個序列讀段子集中之各者的甲基化水準包含:對給定序列讀段指定一定值(例如二進位值),其中該值藉由比較(i)讀段中之CpG位點之總數或讀段中之甲基化CpG位點之總數或按讀段中之CPG位點之總數及甲基化CpG位點之總數計的數目(例如,經甲基化之CpG位點的總數百分比)與(ii)一或多個參考值(例如,CpG位點之總數的臨限值及經甲基化之CpG位點的百分比臨限值)來確定。
在某些具體實例中,測定映射至給定基因體區之序列讀段之給定子集的甲基化水準包含對子集中之序列讀段所指定之值求和,且針對各序列讀段子集重複此測定(例如其中各序列讀段子集映射至獨特DMR,且其中測定各DMR之甲基化水準)。在某些具體實例中,該方法包含至少部分地基於求和值偵測(例如使用機器學習演算法)與異常DNA甲基化水準相關之疾病、病症或病狀。
在某些具體實例中,該方法包含至少部分地基於一或多個序列讀段子集中之各者之甲基化水準偵測(例如使用機器學習算法)與異常DNA甲基化水準相關之疾病、病症或病狀。
在某些具體實例中,該方法進一步包含去重定序讀段。
在某些具體實例中,在測定一或多個序列讀段子集中個別序列讀段之甲基化水準之前進行去重定序讀段。
在某些具體實例中,去重序列讀段包括去重光學重複序列讀段。在某些具體實例中,光學重複序列讀段共用影像塊(例如用於NGS之流動槽上之斑點)。在某些具體實例中,光學重複序列讀段之間的距離小於2500 bp、小於2000 bp、小於1500 bp、小於1000 bp、小於500 bp、小於100 bp。
在某些具體實例中,去重序列讀段包括去重PCR重複定序讀段及/或過度定序重複序列讀段。在某些具體實例中,若兩個或更多個序列讀段具有(1)5'端座標,(2)3'端座標且(3)讀段上之各給定特定CpG位置之甲基化狀態相同(例如,對讀段上之各給定特定CpG位置指定之二進位值相同),則該兩個或更多個序列讀段視為PCR重複定序讀段及/或過度定序重複序列讀段,其中序列讀段之5'端座標及3'端座標分別對應於映射至參考序列之序列讀段的最5'(5'-most)核苷酸及最3'(3'-most)核苷酸處的位置。
在某些具體實例中,去重序列讀段不包含移除在特定CpG位置處具有不同甲基化狀態之重複序列讀段。
在某些具體實例中,去重序列讀段包括對與在生物樣品中彼此成沃森-克里克配對之股對應的序列讀段去重。
在某些具體實例中,該方法包含在映射之前自複數個序列讀段中之各者之一或兩個末端移除一或多個核酸鹼基(例如其中一或多個核酸鹼基對應於轉接子序列、索引及/或條碼)。
在某些具體實例中,該方法進一步包含測定各序列讀段子集之GC丟棄率。在某些具體實例中,GC丟棄率小於6%。
在某些具體實例中,將複數個序列讀段映射至參考序列進一步包含確定中靶比率(例如百分比),其中中靶比率為複數個序列讀段之中靶及/或近靶(near-target)鹼基之數目與複數個序列讀段之所映射鹼基之總數的比率。在某些具體實例中,中靶比率為至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、至少99%。
在某些具體實例中,將複數個序列讀段映射至參考序列進一步包含確定脫靶比率(例如百分比),其中脫靶比率為複數個序列讀段之脫靶鹼基之數目與複數個序列讀段之所映射鹼基之總數的比率。在某些具體實例中,脫靶比率小於95%、小於90%、小於85%、小於80%、小於70%、小於60%、小於50%、小於40%、小於30%、小於20%、小於10%、小於5%。
在某些具體實例中,將複數個序列讀段映射至參考序列進一步包含確定複數個所映射序列讀段中之各者的映射品質評分,其中映射品質評分為對應於序列讀段錯位(例如其中序列讀段之映射位置不正確)之機率的值(例如其中映射品質評分為序列讀段錯位之機率之對數的函數)。
在某些具體實例中,該方法包含:若序列讀段之映射品質評分為至少10、至少15、至少20、至少25、至少30,則測定一或多個子集中之序列讀段之甲基化水準。
在某些具體實例中,映射品質評分為單一末端映射品質評分。
在某些具體實例中,映射品質評分為成對末端映射品質評分。
在某些具體實例中,該方法進一步包含基於來自複數個序列讀段之序列資訊偵測是否存在一或多個突變。在某些具體實例中,一或多個基因體突變包含單核苷酸變異體、反轉、缺失、插入、顛換、易位、融合、截短、擴增或其組合。在某些具體實例中,一或多個突變存在於NRAS基因、PTEN基因、PIK3CA基因、STK11基因、TP53基因、KIT基因、MET基因、KRAS基因、BRAF基因及EGFR基因中之一或多者中。
在某些具體實例中,一或多個基因體區中之一者為甲基化基因座,其包含選自圖2或圖3之DMR的差異甲基化區(DMR)之至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)。
在某些具體實例中,一或多個基因體區包含在基因DLX6-AS1內之甲基化基因座;及在基因GDF6內之甲基化基因座。
在某些具體實例中,一或多個基因體區包含在基因ZAN內之甲基化基因座。在某些具體實例中,一或多個基因體區進一步包含[chr14:97412990-97413410](SEQ ID NO: 374)內之甲基化基因座。
在某些具體實例中,一或多個基因體區中之各者的長度等於或小於5000 bp、4000 bp、3000 bp、2000 bp、1000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp、400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp或10 bp。
在某些具體實例中,一或多個基因體區中之至少一者具有至少5000 bp、4000 bp、3000 bp、2000 bp、1000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp、400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp或10 bp之長度。
在某些具體實例中,該方法為偵測一或多種與癌症有關之生物標記的方法。
在某些具體實例中,該方法為偵測一或多種與晚期腺瘤有關之生物標記的方法。
在某些具體實例中,該方法為偵測一或多種與大腸直腸癌有關之生物標記的方法。
在某些具體實例中,該方法為偵測一或多種與疾病、病症或病狀有關之生物標記的方法,該疾病、病症或病狀與異常DNA甲基化水準有關。在某些具體實例中,該疾病、病症或病狀為或包含腸胃道病症或神經退化性病症。
在另一態樣中,本發明係針對一種偵測(例如篩檢)人類個體之大腸直腸癌的方法,該方法包含:測定來自從個體獲得之樣品的DNA中所識別之至少兩種或更多種標記中之各者的甲基化狀態,及至少部分地基於該等兩種或更多種標記中之各者的經測定甲基化狀態,判定該個體是否患有大腸直腸癌,其中該等兩種或更多種標記中之各者為甲基化基因座,該甲基化基因座包含選自圖2之DMR的差異甲基化區(DMR)之至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)。
在某些具體實例中,該方法包含測定以下DMR中之各者的至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)之甲基化狀態:
表8:CRC之2-DMR組別(panel)
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 96997902 | 96999222 | SEQ ID NO.: 92 |
8 | 96145538 | 96145718 | SEQ ID NO.: 108 |
在某些具體實例中,該方法包含測定以下DMR中之各者的至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)之甲基化狀態:
表9:CRC之4-DMR組別
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 96997902 | 96999222 | SEQ ID NO.: 92 |
8 | 96145538 | 96145718 | SEQ ID NO.: 108 |
2 | 100322218 | 100322818 | SEQ ID NO.: 28 |
2 | 29115776 | 29116791 | SEQ ID NO.: 17 |
在某些具體實例中,該方法包含測定以下DMR中之各者的至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)之甲基化狀態:
表10:CRC之9-DMR組別
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 96997902 | 96999222 | SEQ ID NO.: 92 |
8 | 96145538 | 96145718 | SEQ ID NO.: 108 |
2 | 100322218 | 100322818 | SEQ ID NO.: 28 |
2 | 29115776 | 29116791 | SEQ ID NO.: 17 |
2 | 88765502 | 88766042 | SEQ ID NO.: 25 |
4 | 153249541 | 153249721 | SEQ ID NO.: 55 |
2 | 86790271 | 86790811 | SEQ ID NO.: 24 |
2 | 176094518 | 176094878 | SEQ ID NO.: 35 |
3 | 37453325 | 37453874 | SEQ ID NO.: 41 |
在某些具體實例中,樣品為組織樣品(例如大腸直腸組織,例如息肉、腺瘤)、血液樣品、大便樣品或血液產物樣品(例如血漿樣品)。
在某些具體實例中,樣品包含自人類個體之血液或血漿分離之DNA。
在某些具體實例中,DNA為人類個體之無細胞DNA(cfDNA)。
在某些具體實例中,該方法包含使用次世代定序(NGS)測定一或多種標記中之各者之甲基化狀態。
在某些具體實例中,該方法包含使用一或多個富集目標區之捕獲誘餌來捕獲一或多個相應甲基化基因座。
在某些具體實例中,各甲基化基因座之長度等於或小於5000 bp。
在某些具體實例中,該方法進一步包含藉由測定(例如同時測定)自個體獲得之樣品中所識別之一或多種突變標記存在突變(例如單核苷酸變異)的方法,測定個體患有大腸直腸癌。
在某些具體實例中,一或多種突變標記包含以下基因中之一或多者之至少一部分:NRAS、PTEN、KRAS、PIK3CA、EGFR、BRAF、STK11、TP53、KIT及MET。
在某些具體實例中,該方法進一步包含基於突變標記中之一或多個所識別之突變的存在,對大腸直腸癌進行分類。在某些具體實例中,分類包含至少部分地基於突變標記中之一或多個所識別之突變,識別大腸直腸癌可藉由特定療法(例如治療劑、藥物等)治療。
在另一態樣中,本發明係針對一種偵測人類個體之大腸直腸癌之方法,該方法包含:測定來自人類個體之樣品的脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid;DNA)中以下兩者之甲基化狀態:(i)基因DLX6-AS1內之甲基化基因座;及(ii)基因GDF6內之甲基化基因座;及至少基於該經測定之甲基化狀態診斷人類個體中之大腸直腸癌。
在某些具體實例中,該方法包含測定基因DLX6-AS1內之甲基化基因座之甲基化狀態,其中基因DLX6-AS1內之甲基化基因座包含[chr7:96997902- 96999222](SEQ ID NO.: 92)之至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)。
在某些具體實例中,該方法包含測定基因GDF6內之甲基化基因座之甲基化狀態,其中基因GDF6內之甲基化基因座包含[chr8:96145538- 96145718](SEQ ID NO.: 108)之至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)。
在某些具體實例中,該方法進一步包含識別以下基因中之一或多者中是否存在一或多個突變(例如單核苷酸變異):NRAS、PTEN、KRAS、PIK3CA、EGFR、BRAF、STK11、TP53、KIT及MET。
在某些具體實例中,該方法進一步包含至少部分地基於所識別之一或多個突變對大腸直腸癌進行分類。在某些具體實例中,分類包含至少部分地基於所識別之一或多個突變,識別大腸直腸癌可藉由特定療法(例如治療劑、藥物等)治療。
在某些具體實例中,DNA為人類個體之無細胞DNA。
在某些具體實例中,該方法包含測定甲基化狀態,其係使用次世代定序(NGS)測定。
在某些具體實例中,DNA係自人類個體之血液或血漿分離。
在某些具體實例中,各甲基化基因座之長度等於或小於5000 bp。
在某些具體實例中,甲基化狀態為依讀段甲基化值。
在另一態樣中,本發明係針對一種偵測(例如篩檢)人類個體之晚期腺瘤的方法,該方法包含:測定來自從個體獲得之樣品的DNA中所識別之至少兩種或更多種標記中之各者的甲基化狀態,及至少部分地基於該等兩種或更多種標記中之各者的經測定甲基化狀態,判定該個體是否患有晚期腺瘤,其中該等兩種或更多種標記中之各者為甲基化基因座,該甲基化基因座包含選自圖3(例如220標記表)之DMR的差異甲基化區(DMR)之至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)。
在某些具體實例中,該方法包含測定以下DMR中之各者的至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)之甲基化狀態:
表15:AA之2-DMR組別
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 100785927 | 100786167 | SEQ ID NO.: 221 |
14 | 97412990 | 97413410 | SEQ ID NO.: 374 |
在某些具體實例中,該方法包含測定以下DMR中之各者的至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)之甲基化狀態:
表16:AA之4-DMR組別
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 100785927 | 100786167 | SEQ ID NO.: 221 |
14 | 97412990 | 97413410 | SEQ ID NO.: 374 |
20 | 3083167 | 3083587 | SEQ ID NO.: 411 |
8 | 37797956 | 37798676 | SEQ ID NO.: 329 |
在某些具體實例中,該方法包含測定以下DMR中之各者的至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)之甲基化狀態:
表17:AA之10-DMR組別
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 100785927 | 100786167 | SEQ ID NO.: 221 |
14 | 97412990 | 97413410 | SEQ ID NO.: 374 |
20 | 3083167 | 3083587 | SEQ ID NO.: 411 |
8 | 37797956 | 37798676 | SEQ ID NO.: 329 |
16 | 57091834 | 57092014 | SEQ ID NO.: 387 |
4 | 7940020 | 7940200 | SEQ ID NO.: 287 |
19 | 40811045 | 40811585 | SEQ ID NO.: 403 |
1 | 154567391 | 154567691 | SEQ ID NO.: 246 |
14 | 105364294 | 105364612 | SEQ ID NO.: 376 |
9 | 61862430 | 61863030 | SEQ ID NO.: 338 |
在某些具體實例中,樣品為組織樣品(例如大腸直腸組織,例如息肉、腺瘤)、血液樣品、大便樣品或血液產物樣品(例如血漿樣品)。
在某些具體實例中,樣品包含自人類個體之血液或血漿分離之DNA。
在某些具體實例中,DNA為人類個體之無細胞DNA(cfDNA)。
在某些具體實例中,該方法包含使用次世代定序(NGS)測定一或多種標記中之各者之甲基化狀態。
在某些具體實例中,該方法包含使用一或多個富集目標區之捕獲誘餌來捕獲一或多個相應甲基化基因座。
在某些具體實例中,各甲基化基因座之長度等於或小於5000 bp。
在某些具體實例中,該方法進一步包含藉由測定(例如同時測定)自個體獲得之樣品中所識別之一或多種突變標記存在突變(例如單核苷酸變異)的方法,測定個體患有晚期腺瘤。
在某些具體實例中,一或多種突變標記包含以下基因中之一或多者之至少一部分:NRAS、PTEN、KRAS、PIK3CA、EGFR、BRAF、STK11、TP53、KIT及MET。
在某些具體實例中,該方法進一步包含基於突變標記中之一或多個所識別之突變的存在,對晚期腺瘤進行分類。在某些具體實例中,分類包含至少部分地基於突變標記中之一或多個所識別之突變,識別晚期腺瘤可藉由特定療法(例如治療劑、藥物等)治療。
在另一態樣中,本發明係針對一種偵測人類個體之晚期腺瘤之方法,該方法包含:測定來自人類個體之樣品的脫氧核糖核酸(DNA)中以下兩者之甲基化狀態:(i)基因ZAN內之甲基化基因座;及(ii)包含[chr14:97412990-97413410](SEQ ID NO.: 374)之至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)的甲基化基因座;及至少基於該經測定之甲基化狀態診斷人類個體中之晚期腺瘤。
在某些具體實例中,該方法包含測定基因ZAN內之甲基化基因座之甲基化狀態,其中基因ZAN內之甲基化基因座包含[chr7:100785927-100786167](SEQ ID NO.: 221)之至少一部分(例如至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或至少95%)。
在某些具體實例中,該方法進一步包含識別以下基因中之一或多者中是否存在一或多個突變(例如單核苷酸變異):NRAS、PTEN、KRAS、PIK3CA、EGFR、BRAF、STK11、TP53、KIT及MET。
在某些具體實例中,該方法進一步包含至少部分地基於所識別之一或多個突變對晚期腺瘤進行分類。在某些具體實例中,分類包含至少部分地基於所識別之一或多個突變,識別晚期腺瘤可藉由特定療法(例如治療劑、藥物等)治療。
在某些具體實例中,DNA為人類個體之無細胞DNA。
在某些具體實例中,該方法包含測定甲基化狀態,其係使用次世代定序(NGS)測定。
在某些具體實例中,DNA係自人類個體之血液或血漿分離。
在某些具體實例中,各甲基化基因座之長度等於或小於5000 bp。
在某些具體實例中,甲基化狀態為依讀段甲基化值。
在另一態樣中,本發明係針對一種系統,其包含:計算裝置之處理器;及具有儲存於其上之指令的記憶體,其中該等指令在由該處理器執行時使得該處理器執行本文所描述之方法中之任一者的一或多個步驟。
在各種態樣中,本發明之方法及組成物可與所屬領域中已知之生物標記組合使用,例如,如美國專利第10,006,925號及美國專利第63, 011,970號中所揭示,該等美國專利以全文引用之方式併入本文中。
在其他態樣中,本發明係針對一種用於執行前述段落中所提及之方法中之任一者的系統,該系統包含:處理器;及其上具有指令之記憶體,該等指令在由該處理器執行時使得該處理器執行該方法之一或多個(至多所有)步驟。
定義
一(
A或
An):冠詞「一(a/an)」在本文中用以指冠詞之一個或多於一個(亦即至少一個)文法對象。藉助於實例,「一要素(an element)」係指一個要素或多於一個要素。
約:當在本文中關於一個值使用時,術語「約(about)」係指在上下文中對於所參考之值而言類似的值。一般而言,在熟悉上下文的情況下,所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解由該上下文中之「約」所涵蓋的相關變化程度。舉例而言,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,術語「約」可涵蓋在參考值之25%、20%、19%、18%、17%、16%、15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%或分數%內的值範圍。
晚期腺瘤 :如本文所用,術語「晚期腺瘤(advanced adenoma)」典型地係指係指展現相對異常、不可控及/或自主生長之第一適應症但尚未歸類為癌變化之細胞。在結腸組織之情形下,「晚期腺瘤」係指贅生性生長,其展示具有高分級發育不良及/或>=10mm之大小及/或絨毛狀(villious)組織類型及/或鋸齒狀組織類型伴任何類型之發育不良的病徵。
投予 :如本文所用,術語「投予(administration)」典型地係指向個體或系統投予組成物以例如達成本身為該組成物、包括於該組成物中或以其他方式藉由該組成物遞送之藥劑的遞送。
藥劑:如本文所用,術語「藥劑(agent)」係指實體(例如小分子、肽、多肽、核酸、脂質、多醣、複合物、組合、混合物、系統或現象,諸如熱量、電流、電場、磁力、磁場等)。
改善 :如本文所用,術語「改善(amelioration)」係指預防、減輕、緩和或改良個體之病況。改善包括(但不要求)疾病、病症或病狀之完全恢復或完全預防。
擴增子或擴增子分子 :如本文所用,術語「擴增子(amplicon)」或「擴增子分子(amplicon molecule)」係指藉由自模板核酸分子轉錄產生的核酸分子,或具有與其互補的序列的核酸分子,或包括任何此類核酸分子之雙股核酸。轉錄可自引子起始。
擴增 :如本文所用,術語「擴增(amplification)」係指模板核酸分子與各種試劑組合用於自模板核酸分子產生其他核酸分子,該等其他核酸分子可與模板核酸分子之區段及/或與其互補之序列一致或類似(例如與其至少70%一致,例如至少75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%一致)。
擴增反應混合物:如本文所用,術語「擴增反應混合物(amplification reaction mixture)」或「擴增反應(amplification reaction)」係指模板核酸分子以及足以擴增模板核酸分子之試劑。
生物樣品:如本文所用,術語「生物樣品(biological sample)」典型地係指獲自或源自如本文中所描述的所關注生物源(例如,組織或生物體或細胞培養物)的樣品。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物源為或包括諸如動物或人類之生物體。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物樣品為或包括生物組織或液體。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物樣品可為或包括細胞、組織或體液。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物樣品可為或包括血液、血球、無細胞DNA、游離漂浮核酸、腹水、活檢樣品、手術試樣、含細胞體液、痰液、唾液、糞便、尿液、腦脊髓液、腹膜液、胸膜液、淋巴、婦科液、分泌物、排泄物、皮膚拭子、陰道拭子、口腔拭子、鼻拭子、洗液或灌洗液(諸如導管灌洗液或支氣管肺泡灌洗液)、抽吸物、刮屑、骨髓。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物樣品為或包括自單一個體或複數個個體獲得之細胞。樣品可為直接獲自生物源之「初級樣品」,或可為「經處理之樣品」。生物樣品亦可稱為「樣品」。
生物標記 :如本文所用,與其在所屬技術領域中之用途一致之術語「生物標記(biomarker)」係指一種實體,其存在、水準或形式與所關注之特定生物事件或狀況相關,以使得其被視為該事件或狀況之「標記」。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解例如在DNA生物標記之情形下,生物標記可為或包括基因座(諸如一或多個甲基化基因座)及/或基因座之狀態(例如一或多個甲基化基因座之狀態)。僅給出生物標記之幾個實例,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物標記可為或包括特定疾病、病症或病狀之標記,或可為例如個體中可產生、出現或復發特定疾病、病症或病狀之定性或定量機率的標記。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物標記可為或包括特定治療結果或其定性或定量機率之標記。因此,在各種具體實例中,例如如本文所闡述,生物標記可為所關注之相關生物事件或狀況之預測、預後及/或診斷。生物標記可為任何化學物質類別之實體。舉例而言,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物標記可為或包括核酸、多肽、脂質、碳水化合物、小分子、無機藥劑(例如金屬或離子)或其組合。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物標記為細胞表面標記。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物標記為細胞內的。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物標記發現於細胞外部(例如被分泌或以其他方式產生或存在於細胞外部,例如體液中,諸如血液、尿液、淚液、唾液、腦脊髓液及其類似物中)。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,生物標記為甲基化基因座之甲基化狀態。在一些情況下,例如如本文所闡述,生物標記可稱為「標記」。
僅給出生物標記之一個實例,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,術語係指由基因編碼之產物之表現,該產物之表現為特定腫瘤、腫瘤子類別、腫瘤分期等之特徵。或者或另外,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,特定標記之存在或水準可與特定信號傳導路徑之活性(或活性水準)相關,例如該信號傳導路徑之活性為特定腫瘤類別之特徵。
所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,生物標記可個別地確定所關注之特定生物事件或狀況,或可代表或有助於確定所關注之特定生物事件或狀況的統計機率。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,標記之特異性及/或敏感性可隨著與所關注之特定生物事件或狀況相關而不同。
血液組分:如本文所用,術語「血液組分(blood component)」係指全血之任何組分,包括紅血球、白血球、血漿、血小板、內皮細胞、間皮細胞、上皮細胞及無細胞DNA。血液組分亦包括血漿組分,包括蛋白質、代謝物、脂質、核酸及碳水化合物,及可例如由於妊娠、器官移植、感染、損傷或疾病而存在於血液中之任何其他細胞。
癌症:如本文所用,術語「癌症(cancer)」、「惡性腫瘤(malignancy)」、「贅瘤(neoplasm)」、「腫瘤(tumor)」及「癌瘤(carcinoma)」可互換使用以指其中細胞展現或展現出相對異常、不可控及/或自主生長以使得該等細胞展示或展示出異常升高之增殖速率及/或異常生長表型的疾病、病症或病狀。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,癌症可包括一或多個腫瘤。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,癌症可為或包括癌變前(例如良性)、惡性、轉移前、轉移性及/或非轉移性細胞。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,癌症可為或包括實體腫瘤。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,癌症可為或包括血液腫瘤。一般而言,所屬領域中已知的不同類型癌症之實例包括例如大腸直腸癌;造血癌症,包括白血病、淋巴瘤(霍奇金(Hodgkin)氏及非霍奇金氏)、骨髓瘤及骨髓增生病症;肉瘤;黑素瘤;腺瘤;實體組織癌瘤;口腔、咽喉、喉部及肺之鱗狀細胞癌;肝癌;生殖泌尿癌症,諸如前列腺癌、子宮頸癌、膀胱癌、子宮癌及子宮內膜癌及腎細胞癌;骨癌;胰臟癌;皮膚癌;皮膚或眼內黑素瘤;內分泌系統癌;甲狀腺癌;副甲狀腺癌;頭頸癌;乳癌;胃腸癌及神經系統癌;良性病灶,諸如乳頭狀瘤;及其類似癌症。
化學治療劑:如本文所用,與其在所屬技術領域中之用途一致之術語「化學治療劑(chemotherapeutic agent)」係指已知或具有已知治療或促進治療癌症之特徵的一或多種藥劑。特定言之,化學治療劑包括促細胞凋亡劑、細胞生長抑制劑及/或細胞毒性劑。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,化學治療劑可為或包括烷基化劑、蒽環黴素、細胞骨架瓦解劑(例如微管靶向部分,諸如紫杉烷、美登素及其類似物)、埃博黴素(epothilone)、組蛋白脫乙醯基酶抑制劑HDAC)、拓樸異構酶抑制劑(例如拓樸異構酶I及/或拓樸異構酶II之抑制劑)、激酶抑制劑、核苷酸類似物或核苷酸前驅體類似物、肽抗生素、鉑類藥劑、類視黃素、長春花生物鹼及/或具有相關抗增殖活性之類似物。在一些特定具體實例中,例如如本文所闡述,化學治療劑可為或包括放線菌素、全反式視黃酸、奧瑞他汀(Auiristatin)、阿紮胞苷(Azacitidine)、硫唑嘌呤(azathioprine)、博萊黴素、硼替佐米(Bortezomib)、卡鉑(Carboplatin)、卡培他濱(Capecitabine)、順鉑(Cisplatin)、苯丁酸氮芥(Chlorambucil)、環磷醯胺、薑黃素、阿糖胞苷(Cytarabine)、道諾黴素(Daunorubicin)、多西他賽(Docetaxel)、去氧氟尿苷、阿黴素(Doxorubicin)、表柔比星(Epirubicin)、埃博黴素(Epothilone)、依託泊苷(Etoposide)、氟尿嘧啶、吉西他濱(Gemcitabine)、羥基尿素、艾達黴素(Idarubicin)、伊馬替尼(Imatinib)、伊立替康(Irinotecan)、美登素及/或其類似物(例如DM1)氮芥(Mechlorethamine)、巰基嘌呤、甲胺喋呤(Methotrexate)、米托蒽醌(Mitoxantrone)、類美登素、奧沙利鉑(Oxaliplatin)、紫杉醇、培美曲塞(Pemetrexed)、替尼泊苷(Teniposide)、硫鳥嘌呤(Tioguanine)、拓樸替康(Topotecan)、戊柔比星(Valrubicin)、長春鹼(Vinblastine)、長春新鹼(Vincristine)、長春地辛(Vindesine)、長春瑞賓(Vinorelbine)或其組合。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,化學治療劑可用於抗體-藥物結合物之情形下。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,化學治療劑為抗體-藥物結合物中所存在之選自由以下組成之群中之一者:hLL1-阿黴素、hRS7-SN-38、hMN-14-SN-38、hLL2-SN-38、hA20-SN-38、hPAM4-SN-38、hLL1-SN-38、hRS7-Pro-2-P-Dox、hMN-14-Pro-2-P-Dox、hLL2-Pro-2-P-Dox、hA20-Pro-2-P-Dox、hPAM4-Pro-2-P-Dox、hLL1-Pro-2-P-Dox、P4/D10-阿黴素、吉妥珠單抗奧佐米星(gemtuzumab ozogamicin)、本妥昔單抗維多汀(brentuximab vedotin)、曲妥珠單抗恩他新(trastuzumab emtansine)、英妥珠單抗奧佐米星(inotuzumab ozogamicin)、格巴妥莫單抗維多汀(glembatumomab vedotin)、SAR3419、SAR566658、BIIB015、BT062、SGN-75、SGN-CD19A、AMG-172、AMG-595、BAY-94-9343、ASG-5ME、ASG-22ME、ASG-16M8F、MDX-1203、MLN-0264、抗PSMA ADC、RG-7450、RG-7458、RG-7593、RG-7596、RG-7598、RG-7599、RG-7600、RG-7636、ABT-414、IMGN-853、IMGN-529、伏司妥珠單抗馬佛多坦(vorsetuzumab mafodotin)及洛瓦土珠單抗美登素(lorvotuzumab mertansine)。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,化學治療劑可為或包含法呢基-硫代水楊酸(farnesyl-thiosalicylic acid;FTS)、4-(4-氯-2-甲基苯氧基)-N-羥基丁醯胺(4-(4-Chloro-2-methylphenoxy)-N-hydroxybutanamide;CMH)、雌二醇(E2)、四甲氧基芪(tetramethoxystilbene;TMS)、δ-生育三烯醇、鹽黴素或薑黃素。
組合療法:如本文所用,術語「組合療法」係指向個體投予兩種或更多種藥劑或方案,使得兩種或更多種藥劑或方案一起治療個體之疾病、病狀或病症。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,兩種或更多種治療劑或方案可同時、依序或以重疊給藥方案投予。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解組合療法包括但不要求兩種藥劑或方案一起以單一組成物形式投予,亦不同時投予。
可比較:如本文所用,術語「可比較(comparable)」係指兩個或更多個條件、情況、藥劑、實體、群體等之集合內的成員可彼此不一致但充分類似以允許其間的比較,使得所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解到,可基於觀測到之差異或類似性合理地得出結論。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,條件、情況、藥劑、實體、群體等之可比較集合典型地特徵在於複數個基本上一致之特徵及零、一或複數個不同特徵。所屬技術領域中具有通常知識者應理解,在上下文中,需要何種程度之一致性才使集合之成員可比較。舉例而言,所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,條件、情況、藥劑、實體、群體等之集合成員,在藉由足夠數目及類型之實質上一致特徵表徵以保證所觀測到之差異可完全或部分歸因於其不一致特徵之合理結論時彼此可比較。
對應於:如本文所用,術語「對應於(corresponding to)」係指兩個或更多個實體之間的關係。舉例而言,術語「對應於」可用於表示化合物或組成物中之結構元素相對於另一化合物或組成物(例如適當參考化合物或組成物)之位置/身分。舉例而言,在一些具體實例中,聚合物中之單體殘基(例如聚核苷酸中之核酸殘基)可識別為「對應於」適當參考聚合物中之殘基。所屬技術領域中具有通常知識者容易瞭解如何識別「
對應」核酸。舉例而言,所屬技術領域中具有通常知識者將意識到可用以例如識別根據本發明之核酸中之「對應」殘基的各種序列比對策略,包括軟體程式,諸如(例如)BLAST、CS-BLAST、CUSASW++、DIAMOND、FASTA、GGSEARCH/GLSEARCH、Genoogle、HMMER、HHpred/HHsearch、IDF、Infernal、KLAST、USEARCH、parasail、PSI-BLAST、PSI-Search、ScalaBLAST、Sequilab、SAM、SSEARCH、SWAPHI、SWAPHI-LS、SWIMM或SWIPE。所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解,在一些情況下,術語「對應於」可用以描述與另一事件或實體(例如,適當參考事件或實體)共有相關相似性的事件或實體。僅給出一個實例,來自個體之樣品中之DNA片段可描述為「對應於」基因,以便在一些具體實例中指示其展示特定程度之序列一致性或同源性,或共用特定特徵序列元件。
可偵測部分:如本文所用之術語「可偵測部分(detectable moiety)」係指可偵測之任何元素、分子、官能基、化合物、片段或其他部分。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,單獨提供或利用可偵測部分。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,可偵測部分與另一藥劑結合(例如與其連接)提供及/或利用。可偵測部分之實例包括但不限於各種配位體、放射核種(例如
3H、
14C、
18F、
19F、
32P、
35S、
135I、
125I、
123I、
64Cu、
187Re、
111In、
90Y、
99mTc、
177Lu、
89Zr等)、螢光染料、化學發光劑、生物發光劑、光譜可解析的無機螢光半導體奈米晶體(亦即量子點)、金屬奈米粒子、奈米簇、順磁金屬離子、酶、比色標籤、生物素、長葉毛地黃配質(dioxigenin)、半抗原及可獲得抗血清或單株抗體的蛋白質。
診斷:如本文所用,術語「診斷(Diagnosis)」係指判定個體是否患有疾病、病症、病狀或病況及/或將罹患疾病、病症、病狀或病況之定性或定量機率。舉例而言,在癌症診斷中,診斷可包括關於癌症之風險、類型、分期、惡性程度或其他分類的判定。在一些情況下,例如如本文所闡述,診斷可為或包括與預後及/或可能對一或多種一般或特定治療劑或方案起反應相關之判定。
診斷資訊:如本文所用,術語「診斷資訊(diagnostic information)」係指可用於提供診斷之資訊。診斷資訊可包括(不限於)生物標記狀態資訊。
差異甲基化:如本文所用,術語「差異甲基化(differentially methylated)」描述甲基化狀態在第一病狀與第二病狀之間不同的甲基化位點。差異甲基化之甲基化位點可稱為差異甲基化位點。在一些情況下,例如如本文所闡述,DMR係由擴增子定義,該擴增子係使用寡核苷酸引子,例如針對DMR擴增或針對擴增子中存在之所關注之DNA區之擴增選擇的一對寡核苷酸引子進行擴增所產生。在一些情況下,例如如本文所闡述,DMR定義為藉由一對寡核苷酸引子擴增之DNA區,該對寡核苷酸引子包括具有寡核苷酸引子之序列或與寡核苷酸引子互補之序列的區。在一些情況下,例如如本文所闡述,DMR定義為藉由一對寡核苷酸引子擴增之DNA區,該對寡核苷酸引子不包括具有寡核苷酸引子之序列或與寡核苷酸引子互補之序列的區。如本文所用,可藉由相關基因之名稱,繼之以起始位置之三個數位明確地識別特定提供之DMR,使得例如可將ZAN之起始於位置100785927處之DMR識別為ZAN '927。如本文所用,可藉由染色體編號,繼之以DMR之起始及結束位置明確地識別特定提供之DMR。
差異甲基化區:如本文所用,術語「差異甲基化區」(differentially methylated region;DMR)係指包括一或多個差異甲基化位點之DNA區。在所關注之所選病狀,諸如癌症病況下,包括較大數目或頻率之甲基化位點之DMR可稱為高甲基化DMR。在所關注之所選病狀,諸如癌症病況下,包括較小數目或頻率之甲基化位點之DMR可稱為低甲基化DMR。作為大腸直腸癌之甲基化生物標記的DMR可稱為大腸直腸癌DMR。作為晚期腺瘤之甲基化生物標記的DMR可稱為晚期腺瘤DMR。在一些情況下,例如如本文所闡述,DMR可為單核苷酸,該單核苷酸為甲基化位點。在一些情況下,例如如本文所闡述,DMR之長度為至少10個、至少15個、至少20個、至少30個、至少50個或至少75個鹼基對。在一些情況下,例如如本文所闡述,DMR之長度等於或小於5000 bp、4,000 bp、3,000 bp、2,000 bp、1,000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp 400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp或10 bp(例如其中甲基化狀態係使用定量聚合酶鏈反應(quantitative polymerase chain reaction;qPCR),例如甲基化敏感性限制酶定量聚合酶鏈反應(methylation sensitive restriction enzyme quantitative polymerase chain reaction;MSRE-qPCR)測定)(例如其中甲基化狀態係使用次世代定序技術,例如靶向次世代定序測定)。在一些情況下,例如如本文所闡述,作為晚期腺瘤之甲基化生物標記的DMR亦可適用於識別大腸直腸癌,且反之亦然。
DNA 區:如本文所用,「DNA區」係指較大DNA分子之任何連續部分。所屬技術領域中具有通常知識者將熟悉用於基於例如第一DNA區及第二DNA區之序列相似性(例如序列一致性或同源性)及/或情形(例如第一DNA區及第二DNA區上游及/或下游核酸之序列一致性或同源性)確定第一DNA區及第二DNA區是否對應之技術。
除非本文中另外規定,否則人類中所發現或與人類相關之序列(例如與人類DNA雜合)發現於、基於及/或衍生自通常稱為且所屬技術領域中具有通常知識者已知為智人(人類)基因體組裝體GRCh38、hg38及/或基因體參考聯合會(Genome Reference Consortium)人類構建體38的例示性代表性人類基因體序列。所屬技術領域中具有通常知識者應進一步瞭解hg38之DNA區可藉由已知系統提及,包括根據指定編號識別特定核苷酸位置或其範圍。
給藥方案:如本文所用,術語「給藥方案(dosing regimen)」可指投予個體之一或多種相同或不同單位劑量的集合,通常包括複數個單位劑量,各單位劑量之投予與其他單位劑量之投予相隔一段時間。在各種具體實例中,例如如本文所闡述,給藥方案之一或多個或所有單位劑量可相同或可變化(例如隨時間推移增加、隨時間推移減少或根據個體及/或根據行醫者之決定調節)。在各種具體實例中,例如如本文所闡述,各劑量之間的一或多個或所有時間段可相同或可變化(例如隨時間推移增加、隨時間推移減少或根據個體及/或根據行醫者之決定調節)。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,既定治療劑具有推薦給藥方案,其可涉及一或多個劑量。典型地,市售藥物之至少一種推薦給藥方案為所屬技術領域中具有通常知識者已知。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,給藥方案在相關群體中投予時與所需或有益結果相關(亦即為治療給藥方案)。
下游 :如本文所用,術語「下游(downstream)」意謂第一DNA區相對於第二DNA區更接近包括第一DNA區及第二DNA區之核酸之C端。
基因:如本文所用,術語「基因(gene)」係指單一DNA區,例如染色體中之單一DNA區,其包括編碼產物(例如RNA產物及/或多肽產物)之編碼序列,以及有助於調控編碼序列表現的全部、一些DNA序列或無該等DNA序列。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,基因包括一或多個非編碼序列。在一些特定具體實例中,例如如本文所闡述,基因包括外顯子及內含子序列。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,基因包括一或多個調控元件,其例如可控制或影響基因表現(例如,細胞類型特異性表現、誘導型表現等)之一或多個態樣。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,基因包括啟動子。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,基因包括以下中之一者或兩者:(i)在編碼序列上游延伸預定數目個核苷酸之DNA核苷酸及(ii)在編碼序列下游延伸預定數目個核苷酸之DNA核苷酸。在各種具體實例中,例如如本文所闡述,預定數目個核苷酸可為500 bp、1 kb、2 kb、3 kb、4 kb、5 kb、10 kb、20 kb、30 kb、40 kb、50 kb、75 kb或100 kb。
同源性:如本文所用,術語「同源性」係指聚合分子之間,例如核酸分子(例如DNA分子及/或RNA分子)之間及/或多肽分子之間的總體相關性。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,同源性可例如藉由一致性百分比或同源性百分比(序列相似性)來界定。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,若聚合分子之序列至少25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或99%一致,則將該等聚合分子視為彼此「同源」。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,若聚合分子之序列至少25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或99%類似,則將該等聚合分子視為彼此「同源」。
雜合:如本文所用,「雜合」係指第一核酸與第二核酸締合以形成雙股結構,該締合經由互補核苷酸配對進行。所屬技術領域中具有通常知識者將認識到,互補序列以及其他序列可雜合。在各種具體實例中,例如如本文所闡述,雜合可例如在具有至少70%互補性,例如至少75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%互補性之核苷酸序列之間進行。所屬技術領域中具有通常知識者應進一步瞭解,第一核酸與第二核酸之雜合是否發生或不發生可取決於各種反應條件。雜合可進行之條件為所屬技術領域中已知的。
低甲基化:如本文所用,術語「低甲基化(hypomethylation)」係指與參考狀態相比,在所關注狀態下具有至少一個較少甲基化的核苷酸之甲基化基因座的狀態(例如相較於健康對照,大腸直腸癌中至少一個較少甲基化的核苷酸)。
高甲基化:如本文所用,術語「高甲基化(hypermethylation)」係指與參考狀態相比,在所關注狀態下具有至少一個較高甲基化的核苷酸之甲基化基因座的狀態(例如相較於健康對照,大腸直腸癌中至少一個較高甲基化的核苷酸)。
一致性 、 一致:如本文所用,術語「一致性(identity)」及「一致(identical)」係指聚合分子之間,例如核酸分子(例如DNA分子及/或RNA分子)之間及/或多肽分子之間的總體相關性。用於計算如兩個所提供之序列之間的一致性百分比的方法係所屬領域中已知的。舉例而言,兩個核酸或多肽序列之一致性百分比的計算可例如藉由出於最佳比較目的比對兩個序列(或一個或兩個序列之互補序列)來進行(例如可將間隙引入第一及第二序列中之一個或兩個中以便最佳比對,且出於比較目的可忽略非一致序列)。接著比較對應位置處之核苷酸或胺基酸。當第一序列中之一個位置由與第二序列中對應位置相同之殘基(例如核苷酸或胺基酸)佔據時,則分子在彼位置處一致。兩個序列之間的一致性百分比為該等序列共有的一致位置數目的函數,且視情況考慮為了兩個序列的最佳比對而可能需要引入之間隙的數目及各間隙的長度。序列之比較及兩個序列之間的一致性百分比的確定可使用計算演算法,諸如基於局部比對算法的檢索工具(basic local alignment search tool;BLAST)實現。
「
改善」、「
增加」或「
減少」:如本文所用,此等術語或語法上可比的比較術語指示相對於可比參考量測值之值。舉例而言,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,用所關注藥劑實現之評估值可相對於用可比參考藥劑或無藥劑獲得之評估值「改善」。或者或另外,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,所關注個體或系統中之評估值可相對於在不同條件下或在不同時間點(例如在諸如投予所關注藥劑的事件之前或之後)、或在不同、可比個體中(例如在存在所關注的特定疾病、病症或病狀之一或多個指標情況下,或在暴露於條件或藥劑等之前,在與所關注個體或系統不同的可比個體或系統中)在同一個體或系統中獲得之評估值「改善」。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,比較術語係指統計相關差異(例如,足以達成統計相關性之流行率及/或量值的差異)。所屬技術領域中具有通常知識者將意識到,或將能夠容易地在給定情形下測定需要或足以達成此類統計顯著性之差異程度及/或流行率。
甲基化:如本文所用,術語「甲基化(methylation)」包括在(i)胞嘧啶之C5位置;(ii)胞嘧啶之N4位置;及(iii)腺嘌呤之N6位置中之任一者處的甲基化。甲基化亦包括(iv)其他類型之核苷酸甲基化。甲基化之核苷酸可稱為「甲基化核苷酸」或「甲基化核苷酸鹼基」。在某些具體實例中,例如如本文所闡述,甲基化尤其係指胞嘧啶殘基之甲基化。在一些情況下,甲基化尤其係指存在於CpG位點中之胞嘧啶殘基之甲基化。
甲基化分析:如本文所用,術語「甲基化分析(methylation assay)」係指可用於測定甲基化基因座之甲基化狀態的任何技術。
甲基化生物標記:如本文所用,術語「甲基化生物標記(methylation biomarker)」係指作為或包括至少一個甲基化基因座及/或至少一個甲基化基因座之甲基化狀態(例如高甲基化基因座)的生物標記。特定言之,甲基化生物標記為特徵在於在一或多個核酸基因座之甲基化狀態中在第一狀態與第二狀態之間(例如在癌狀態與非癌狀態之間)變化的生物標記。
甲基化基因座:如本文所用,術語「甲基化基因座(methylation locus)」係指包括至少一個差異甲基化區之DNA區。在所關注之所選病狀(諸如癌性病況)下包括較大數目或頻率之甲基化位點的甲基化基因座可稱為高甲基化基因座。在所關注之所選病狀(諸如癌性病況)下包括較小數目或頻率之甲基化位點的甲基化基因座可稱為低甲基化基因座。在一些情況下,例如如本文所闡述,甲基化基因座具有至少10個、至少15個、至少20個、至少30個、至少50個或至少75個鹼基對之長度。在一些情況下,例如如本文所闡述,甲基化基因座具有小於5000 bp、4,000 bp、3,000 bp、2,000 bp、1,000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp、400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp或10 bp之長度(例如其中甲基化狀態係使用定量聚合酶鏈反應(qPCR),例如甲基化敏感性限制酶定量聚合酶鏈反應(MSRE-qPCR)測定)。
甲基化位點:如本文所用,甲基化位點係指在至少一種病狀下甲基化之核苷酸或核苷酸位置。在其甲基化狀態下,甲基化位點可稱為經甲基化之位點。
甲基化狀態:如本文所用,「甲基化狀態(methylation status)」、「甲基化狀況(methylation state)」或「甲基化輪廓(methylation profile)」係指甲基化基因座內甲基化位點處甲基化之數目、頻率或模式。因此,第一狀態與第二狀態之間的甲基化狀態之變化可為或包括甲基化位點之數目、頻率或模式之增加,或可為或包括甲基化位點之數目、頻率或模式之減少。在各種情況下,甲基化狀態隨甲基化值變化而變化。
甲基化值:如本文所用,術語「甲基化值」係指甲基化狀態之數值表示,例如呈表示甲基化基因座之甲基化之頻率或比率的數目形式。在一些情況下,例如如本文所闡述,甲基化值可藉由一種方法產生,該方法包括在用甲基化依賴性限制酶限制消化樣品之後,定量樣品中所存在之完整核酸之量。在一些情況下,例如如本文所闡述,甲基化值可藉由一種方法產生,該方法包括在樣品之亞硫酸氫鹽反應之後比較擴增概況。在一些情況下,例如如本文所闡述,甲基化值可藉由比較經亞硫酸氫鹽處理之核酸及未經處理之核酸之序列而產生。在一些情況下,例如如本文所闡述,甲基化值為、包括或係基於定量PCR結果。在一些情況下,例如如本文所闡述,甲基化值
突變:如本文所用,術語「突變(mutation)」係指生物分子(例如核酸或蛋白)相較於參考生物分子中之遺傳變異。舉例而言,在一些具體實例中,與參考核酸分子相比,核酸中之突變可包含核鹼基取代、一或多個核鹼基之缺失、一或多個核鹼基之插入、兩個或更多個核鹼基之反轉或截短。類似地,相比於參考多肽,蛋白質中之突變可包含胺基酸取代、插入、反轉或截短。額外突變,例如融合及插入/缺失為所屬技術領域中具有通常知識者已知。在一些具體實例中,突變包含與基因產物功能損失相關之基因變異體。功能損失可為功能之完全去除,例如酶之酶活性之去除;或功能之部分損失,例如酶之酶活性降低。在一些具體實例中,突變體包含與功能獲得,例如基因產物中特徵或活性具有負或非所需改變相關之基因變異體。在一些具體實例中,突變體之特徵在於相較於參考,所需水準或活性降低或損失;在一些具體實例中,突變體之特徵在於相較於參考,非所要水準或活性提高或增加。在一些具體實例中,參考生物分子為野生型生物分子。
核酸:如本文所用,術語「核酸(nucleic acid)」在其最廣泛意義上係指併入或可併入寡核苷酸鏈中之任何化合物及/或物質。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸為經由磷酸二酯鍵併入或可併入寡核苷酸鏈中之化合物及/或物質。如將自上下文瞭解,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,術語核酸係指個別核酸殘基(例如,核苷酸及/或核苷),且在一些具體實例中,例如如本文所闡述,係指包含複數個個別核酸殘基之聚核苷酸鏈。核酸可為或包括DNA、RNA或其組合。核酸可包括天然核酸殘基、核酸類似物及/或合成殘基。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸包括天然核苷酸(例如腺苷、胸苷、鳥苷、胞苷、尿苷、脫氧腺苷、脫氧胸苷、脫氧鳥苷及脫氧胞苷)。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸為或包括一或多種核苷酸類似物(例如2-胺基腺苷、2-硫代胸苷、肌苷、吡咯并-嘧啶、3-甲基腺苷、5-甲基胞苷、C-5丙炔基-胞苷、C-5丙炔基-尿苷、2-胺基腺苷、C5-溴尿苷、C5-氟尿苷、C5-碘尿苷、C5-丙炔基-尿苷、C5-丙炔基-胞苷、C5-甲基胞苷、2-胺基腺苷、7-脫氮腺苷、7-脫氮鳥苷、8-側氧基腺苷、8-側氧基鳥苷、0(6)-甲基鳥嘌呤、2-硫代胞苷、甲基化鹼基、插入鹼基及其組合)。
在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸具有編碼功能性基因產物,諸如RNA或蛋白質之核苷酸序列。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸包括一或多個內含子。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸包括一或多個基因。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸藉由以下中之一或多者製備:自天然來源分離、藉由基於互補模板之聚合進行酶合成(活體內或試管內)、在重組細胞或系統中複製及化學合成。
在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸類似物與核酸的不同之處在於該核酸類似物不使用磷酸二酯主鏈。舉例而言,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸可包括一或多種肽核酸,其在所屬技術領域中已知且在主鏈中具有肽鍵代替磷酸二酯鍵。或者或另外,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸具有一或多個硫代磷酸酯及/或5'-N-胺基亞磷酸酯鍵而非磷酸二酯鍵。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,如與天然核酸中之糖相比,核酸包含一或多種經修飾之糖(例如2'-氟核糖、核糖、2'-脫氧核糖、阿拉伯糖及己醣)。
在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸為或包括至少3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、1 10、120、130、140、150、160、170、180、190、20、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000個或更多個殘基。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,核酸為部分或完全單股的,或部分或完全雙股的。
核酸偵測分析:如本文所用,術語「核酸偵測分析(nucleic acid detection assay)」係指測定所關注核酸之核苷酸組成物的任何方法。核酸偵測分析包括但不限於DNA定序方法(例如次世代定序方法)、基於聚合酶鏈反應之方法、探針雜合方法、連接酶鏈反應等。
核苷酸 :如本文所用,術語「核苷酸(nucleotide)」係指聚核苷酸(例如DNA及/或RNA聚合物)之結構組分或建構嵌段。核苷酸包括鹼基(例如腺嘌呤、胸腺嘧啶、尿嘧啶、鳥嘌呤或胞嘧啶)及糖分子及至少一個磷酸酯基。如本文所用,核苷酸可為甲基化核苷酸或未甲基化核苷酸。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,核酸術語,諸如作為實例,「基因座(locus)」或「核苷酸(nucleotide)」可指單個核酸分子之基因座或核苷酸及/或代表該基因座或核苷酸(例如具有相同的一致核酸序列及/或核酸序列背景,或具有基本上一致核酸序列及/或核酸背景)之複數種核酸(例如樣品及/或個體代表中之複數種核酸)內之累積基因座或核苷酸群體。
寡核苷酸引子:如本文所用,術語寡核苷酸引子或引子係指使用、能夠使用或供用於自模板核酸分子產生擴增子之核酸分子。在轉錄容許條件(例如在存在核苷酸及DNA聚合酶之情況下,且在適合溫度及pH下)下,寡核苷酸引子可提供自寡核苷酸引子雜合之模板之轉錄的起始點。典型地,寡核苷酸引子為長度在5與200個核苷酸之間的單股核酸。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,自模板核酸分子產生擴增子之最佳引子長度可隨包括溫度參數、引子組成及轉錄或擴增方法之條件而變化。如本文所用,一對寡核苷酸引子係指一組分別與模板雙股核酸分子之第一股及第二股互補的兩個寡核苷酸引子。一對寡核苷酸引子中之第一及第二成員可稱為分別相對於模板核酸股之「正向」寡核苷酸引子及「反向」寡核苷酸引子,此係因為正向寡核苷酸引子能夠與互補於模板核酸股之核酸股雜合,反向寡核苷酸引子能夠與模板核酸股雜合,且正向寡核苷酸引子相對於模板核酸股之位置為反向寡核苷酸引子序列相對於模板核酸股之5'位置。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,第一及第二寡核苷酸引子分別識別為正向及反向寡核苷酸引子係任意的,因為此等識別符視給定核酸股或其互補序列是否用作模板核酸分子而定。
重疊:術語「重疊(overlapping)」在本文中參考兩個DNA區使用,該兩個DNA區各自含有與另一區中相同長度之子序列實質上一致的子序列(例如兩個DNA區具有共同子序列)。「實質上一致」意謂兩個一致長的子序列相差少於指定數量的鹼基對。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少20個鹼基對之長度,其彼此相差少於4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少24個鹼基對之長度,其相差少於5、4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少50個鹼基對之長度,其相差少於10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少100個鹼基對之長度,其相差少於20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少200個鹼基對之長度,其相差少於40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少250個鹼基對之長度,其相差少於50、40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少300個鹼基對之長度,其相差少於60、50、40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少500個鹼基對之長度,其相差少於100、60、50、40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,各子序列具有至少1000個鹼基對之長度,其相差少於200、100、60、50、40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個鹼基對(例如,兩個子序列具有至少80%、至少85%、至少90%、至少95%相似性、至少97%相似性、至少98%相似性、至少99%相似性或至少99.5%相似性)。在某些情況下,例如如本文所闡述,兩個DNA區中之第一區的子序列可包含兩個DNA區中之第二區之全部(或反之亦然)(例如共同子序列可含有任一或兩個區之全部)。在某些具體實例中,在甲基化基因座具有包含本文所列之DMR序列之「至少一部分」(例如DMR序列之至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%或至少90%)的序列情況下,甲基化基因座之重疊部分與DMR序列之重疊部分具有至少95%相似性、至少98%相似性或至少99%相似性(例如若重疊部分為100 bp,則甲基化基因座之與DMR之部分重疊的部分相差不超過1 bp、不超過2 bp或不超過5 bp)。在某些具體實例中,在甲基化基因座具有包含本文所列之DMR序列之「至少一部分」的序列情況下,此意謂甲基化基因座具有與DMR序列共同之子序列,該子序列具有覆蓋DMR序列之至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%或至少90%的連續系列之鹼基,例如其中共同的子序列相差不超過1 bp、不超過2 bp或不超過5 bp)。在某些具體實例中,在甲基化基因座具有包含本文所列之DMR序列之「至少一部分」的序列情況下,此意謂甲基化基因座含有與DMR序列內之CpG二核苷酸對應之CpG二核苷酸的至少一部分(例如至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%或至少90%)。
醫藥組成物:如本文所用,術語「醫藥組成物(pharmaceutical composition)」係指活性劑連同一或多種醫藥學上可接受之載劑一起調配的組成物。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,活性劑以適合於向個體投予之單位劑量的量存在於例如治療方案中,該治療方案在向相關群體投予時展示統計學上顯著之實現預定治療功效之機率。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,醫藥組成物可經調配以特定形式(例如以固體形式或液體形式)投予,及/或可特定地經調適用於例如:經口投予(例如,作為浸液(drenche)(水性或非水性溶液或懸浮液)、錠劑、膠囊、丸劑、粉末、顆粒、糊劑等,其可經特定地調配例如用於頰內、舌下或全身性吸收);非經腸投予(例如作為例如無菌溶液或懸浮液或持續釋放調配物等藉由皮下、肌內、靜脈內或硬膜外注射);局部投予(例如,作為例如施加於皮膚、肺或口腔之乳膏、軟膏、貼劑或噴霧劑);陰道內或直腸內投予(例如,作為陰道藥栓、栓劑、乳膏或泡沫);眼部投予;經鼻或經肺投予等。
醫藥學上可接受 :如本文所用,應用於用於調配如本文所揭示之組成物之一或多種或所有組分的術語「醫藥學上可接受(pharmaceutically acceptable)」意謂各組分必須與組成物之其他成分相容且對其接受者無害。
醫藥學上可接受之載劑:如本文所用,術語「醫藥學上可接受之載劑(pharmaceutically acceptable carrier)」係指促進藥劑(例如醫藥劑)調配及/或修飾其生物可用性的醫藥學上可接受之材料、組成物或媒劑,諸如液體或固體填充劑、稀釋劑、賦形劑或溶劑囊封材料。可充當醫藥學上可接受之載劑的物質之一些實例包括:糖,諸如乳糖、葡萄糖及蔗糖;澱粉,諸如玉米澱粉及馬鈴薯澱粉;纖維素及其衍生物,諸如羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素及乙酸纖維素;粉末狀黃蓍;麥芽;明膠;滑石;賦形劑,諸如可可脂(cocoa butter)及栓劑蠟;油,諸如花生油、棉籽油、紅花油、芝麻油、橄欖油、玉米油及大豆油;二醇,諸如丙二醇;多元醇,諸如丙三醇、山梨糖醇、甘露糖醇及聚乙二醇;酯,諸如油酸乙酯及月桂酸乙酯;瓊脂;緩衝劑,諸如氫氧化鎂及氫氧化鋁;褐藻酸;無熱原質水;等張生理食鹽水;林格氏溶液(Ringer's solution);乙醇;pH緩衝溶液;聚酯、聚碳酸酯及/或聚酸酐;及醫藥調配物中所用之其他無毒相容物質。
息肉病症候群:如本文所用之術語「息肉病(polyposis)」及「息肉病症候群(polyposis syndrome)」係指遺傳病狀,包括(但不限於)家族性腺瘤性息肉病(familial adenomatous polyposis;FAP)、遺傳性非息肉性大腸直腸癌(hereditary nonpolyposis colorectal cancer;HNPCC)/林奇(Lynch)症候群、加登納(Gardner)症候群、透克氏(Turcot)症候群、MUTYH息肉病、佩茲-傑格斯(Peutz-Jeghers)症候群、考登氏(Cowden)病、家族性青少年息肉病及增生性息肉病。在某些具體實例中,息肉病包括鋸齒狀息肉病症候群。鋸齒狀息肉病由具有以下之個體分類:具有5個或更多個接近乙狀結腸之鋸齒狀息肉,其中兩個或更多個大小為至少10 mm;在鋸齒狀息肉病家族病史之情況下,具有接近乙狀結腸之鋸齒狀息肉;及/或在整個大腸中具有20個或更多個鋸齒狀息肉。
預防(Prevent或prevention):如本文所用,與疾病、病症或病狀之發生有關的術語「預防(prevent/prevention)」係指降低產生該疾病、病症或病狀之風險;延遲該疾病、病症或病狀之發作;延遲該疾病、病症或病狀之一或多種特徵或症狀之發作;及/或降低該疾病、病症或病狀之一或多種特徵或症狀之頻率及/或嚴重程度。預防可指在特定個體中之預防或對一群個體產生之統計影響。當疾病、病症或病狀之發作已延緩預定時間段時,預防可視為完成。
探針:如本文所用,術語「探針(probe)」、「捕獲探針(capture probe)」或「誘鉺(bait)」係指能夠與互補目標雜合且包括可偵測部分之單股或雙股核酸分子。在某些具體實例中,例如如本文所闡述,探針係限制消化產物或係以合成方式產生之核酸,例如藉由重組或擴增產生之核酸。在一些情況下,例如如本文所闡述,探針係適用於偵測、識別及/或分離目標序列,諸如基因序列之捕獲探針。在各種情況下,例如如本文所闡述,探針之可偵測部分可為例如酶(例如ELISA,以及基於酶之組織化學分析)、螢光部分、放射性部分或與發光信號相關之部分。
預後:如本文所用,術語「預後(prognosis)」係指測定至少一種可能未來結果或事件之定性或定量機率。如本文所用,預後可為個體之疾病、病症或病狀(諸如癌症)之可能病程的測定、關於個體之預期壽命的測定或關於對療法(例如特定療法)之反應的測定。
預後資訊:如本文所用,術語「預後資訊(prognostic information)」係指可用於提供預後之資訊。預後資訊可包括(不限於)生物標記狀態資訊。
啟動子 :如本文所用,「啟動子(promoter)」可指直接或間接(例如經由結合啟動子之蛋白質或物質)與RNA聚合酶結合且參與編碼序列之轉譯起始的DNA調節區。
參考 :如本文所用,描述進行比較所相對於之標準或對照。舉例而言,在一些具體實例中,例如如本文所闡述,將所關注之藥劑、個體(subject)、動物、個人(individual)、群體、樣品、序列或值與參考或對照藥劑、個體、動物、個人、群體、樣品、序列或值進行比較。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,測試及/或測定其參考或特徵與所關注樣品中之特徵之測試或測定基本上同時。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,參考為視情況在有形介質中實施之歷史參考。典型地,如所屬技術領域中具有通常知識者將理解,參考在與經受評估者(例如關於樣品)相當的條件或環境下測定或表徵。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,何時存在足夠類似性以證明對特定可能性參考物或對照物之依賴及/或與其進行之比較。
風險:如本文關於疾病、病症或病狀所用,術語「風險(risk)」係指特定個體將罹患疾病、病症或病狀之定性或定量機率(無論以百分比或以其他方式表示)。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,風險以百分比表示。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,風險為等於或大於0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100%之定性或定量機率。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,風險以相對於參考風險或水準或歸因於參考之相同結果之風險的定性或定量風險水準表示。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,相比於參考樣品,相對風險增加或降低1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個因數。
樣品 :如本文所用,術語「樣品(sample)」典型地係指獲自或源自所關注之來源之材料的等分試樣。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,所關注的來源為生物或環境來源。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,樣品為直接自所關注來源獲得之「初級樣品」。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,如將自上下文瞭解,術語「樣品」係指藉由處理初級樣品(例如藉由移除初級樣品之一或多種組分及/或藉由將一或多種藥劑添加至初級樣品)獲得的製備物。此類「經處理樣品」可包括例如自樣品萃取或藉由使初級樣品經受諸如核酸擴增或反轉錄、分離及/或純化某些組分等技術而獲得之細胞、核酸或蛋白質。
在某些情況下,例如如本文所闡述,經處理樣品可為已擴增(例如,預擴增)之DNA樣品。因此,在各種情況下,例如如本文所闡述,所識別之樣品可指初級形式之樣品或經處理形式之樣品。在一些情況下,例如如本文所闡述,酶消化DNA之樣品可指初級酶消化DNA(酶消化之立即產物)或經進一步處理之樣品,諸如酶消化DNA,其已經受擴增步驟(例如中間擴增步驟,例如預擴增)及/或過濾步驟、純化步驟或修飾樣品以例如在測定甲基化狀態(例如DNA之初級樣品及/或DNA在其原始來源情形下所存在之甲基化狀態)之過程中促進另一步驟的步驟。
篩檢:如本文所用,術語「篩檢(screening)」係指旨在產生診斷資訊及/或預後資訊之任何方法、技術、製程或舉措。因此,所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,術語篩檢涵蓋判定個體是否患有疾病、病症或病狀(例如大腸直腸癌、晚期腺瘤)、可能患有或產生該疾病、病症或病狀、或處於患有或產生該疾病、病症或病狀之風險下的方法、技術、製程或舉措。
特異性:如本文所用,生物標記之「特異性」係指藉由不存在所關注事件或狀況(其中生物標記之量測精確地指示不存在所關注事件或狀況(真陰性率))表徵的樣品之百分比。在各種具體實例中,例如如本文所闡述,陰性樣品之表徵與生物標記無關,且可藉由任何相關量度,例如所屬技術領域中具有通常知識者已知之任何相關量度來達成。因此,特異性反映當在未表徵所關注事件或狀況之樣品中量測時,生物標記偵測到不存在所關注事件或狀況之機率。在所關注事件或狀況為大腸直腸癌之特定具體實例中,例如如本文所闡述,特異性係指生物標記在不患有大腸直腸癌之個體中偵測到不存在大腸直腸癌之機率。大腸直腸癌之不存在可例如藉由組織學測定。
敏感性:如本文所用,生物標記之「敏感性」係指藉由存在所關注事件或狀況(其中生物標記之量測精確地指示存在所關注事件或狀況(真陽性率))表徵的樣品之百分比。在各種具體實例中,例如如本文所闡述,陽性樣品之表徵與生物標記無關,且可藉由任何相關量度,例如所屬技術領域中具有通常知識者已知之任何相關量度來達成。因此,敏感性反映當在表徵存在所關注事件或狀況之樣品中量測時,生物標記偵測到存在所關注事件或狀況之機率。在所關注事件或狀況為大腸直腸癌之特定具體實例中,例如如本文所闡述,敏感性係指在患有大腸直腸癌之個體中生物標記偵測到存在大腸直腸癌之機率。大腸直腸癌之存在可例如藉由組織學測定。
單核苷酸多型性
( Single Nucleotide Polymorphism ; SNP ):如本文所用,術語「單核苷酸多型性(single nucleotide polymorphism)」或「SNP」係指基因體中之特定鹼基位置,在該位置中,已知替代性鹼基將一個對偶基因與另一對偶基因區分開來。在一些具體實例中,一個或幾個SNP及/或CNP足以將複雜的基因變異體彼此區分開來,以使得出於分析目的,一個或一集合SNP及/或CNP可視為特定變異體、性狀、細胞類型、個體、物種等或其集合之特徵。在一些具體實例中,一個或一集合SNP及/或CNP可視為限定特定變異體、性狀、細胞類型、個體、物種等或其集合。
實體腫瘤:如本文所用,術語「實體腫瘤(solid tumor)」係指包括癌細胞之異常組織塊。在各種具體實例中,例如如本文所闡述,實體腫瘤為或包括不含有囊腫或液體區域之異常組織塊。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,實體腫瘤可為良性的;在一些具體實例中,實體腫瘤可為惡性的。實體腫瘤之實例包括癌瘤、淋巴瘤及肉瘤。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,實體腫瘤可為或包括腎上腺、膽管、膀胱、骨骼、腦、乳房、子宮頸、大腸、子宮內膜、食道、眼睛、膽囊、胃腸道、腎臟、喉部、肝臟、肺、鼻腔、鼻咽、口腔、卵巢、陰莖、垂體、前列腺、視網膜、唾液腺、皮膚、小腸、胃、睪丸、胸腺、甲狀腺、子宮、陰道及/或外陰腫瘤。
癌症分期 :如本文所用,術語「癌症分期(stage of cancer)」係指癌症進展程度之定性或定量評估。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,用於確定癌症分期之準則可包括但不限於以下中之一或多者:癌症位於身體中何處、腫瘤大小、癌症是否已擴散至淋巴結、癌症是否已擴散至身體之一或多個不同部分等。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,癌症可使用所謂的TNM系統分期,根據該系統,T係指主要腫瘤(通常稱為原發腫瘤)之大小及範圍;N係指具有癌症之鄰近淋巴結之數目;且M係指癌症是否已轉移。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,癌症可稱為0期(異常細胞存在但未擴散至附近組織,亦稱為原位癌或CIS;CIS不為癌症,但可能變為癌症)、I-III期(癌症存在;數目愈高,腫瘤愈大且擴散至附近組織愈多)或IV期(癌症已擴散至身體之遠端部分)。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,癌症可指定為選自由以下組成之群的分期:原位(異常細胞存在但尚未擴散至鄰近組織);局部(癌症侷限於其開始之位置,沒有其已擴散之跡象);區域(癌症已擴散至鄰近淋巴結、組織或器官):遠端(癌症已擴散至身體之遠端部分);及未知(不存在足夠資訊以識別癌症分期)。
對 …… 易感:對疾病、病症或病狀「易感(susceptible to)」之個體處於罹患該疾病、病症或病狀風險下。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,對疾病、病症或病狀易感之個體不呈現該疾病、病症或病狀之任何症狀。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,對疾病、病症及/或病狀易感之個體尚未經診斷患有該疾病、病症及/或病狀。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,對疾病、病症或病狀易感之個體為已暴露於與疾病、病症或病狀之發展相關之狀況或呈現與該疾病、病症或病狀之發展相關之生物標記狀態(例如甲基化狀態)的個體。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,罹患疾病、病症及/或病狀之風險為基於群體之風險(例如罹患疾病、病症或病狀之個體的家族成員)。
個體 :如本文所用,術語「個體(subject)」係指生物體,典型地指哺乳動物(例如人類)。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,個體罹患疾病、病症或病狀。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,個體對疾病、病症或病狀易感。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,個體呈現疾病、病症或病狀之一或多種症狀或特徵。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,個體未罹患疾病、病症或病狀。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,個體不呈現疾病、病症或病狀之任何症狀或特徵。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,個體為具有一或多個特點之某人,該一或多個特點之特徵在於對疾病、病症或病狀易感或處於疾病、病症或病狀之風險。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,個體為患者。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,個體為已進行診斷及/或已投予療法之個體。在一些情況下,例如如本文所闡述,人類個體可互換稱為「個體」。
治療劑 :如本文所用,術語「治療劑(therapeutic agent)」係指在向個體投予時引發所需藥理學效應之任何藥劑。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,若藥劑在適當群體中展現統計顯著效果,則其被視為治療劑。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,適當群體可為模型生物體群體或人類群體。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,適當群體可由各種準則定義,諸如特定年齡組、性別、遺傳背景、先前存在之臨床病狀等。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,治療劑為可用於治療疾病、病症或病狀之物質。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,治療劑為在可出售以向人類投予之前已經或需要由政府機構批准之藥劑。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,治療劑為醫學處方所需要以用於向人類投予之藥劑。
治療有效量 :如本文所用,術語「治療有效量(therapeutically effective amount)」係指對其所投予者產生所需效應之量。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,術語係指當根據治療給藥方案向罹患疾病、病症及/或病狀或對疾病、病症或病狀易感之群體投予時足以治療該疾病、病症或病狀的量。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,術語治療有效量實際上未必需要在特定個體中達成成功治療。確切而言,治療有效量可為當向需要此類治療之個體投予時在相當大數目之個體中提供特定所需藥理學反應的量。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,提及治療有效量可為提及如在一或多種特定組織(例如受疾病、病症或病狀影響之組織)或流體(例如血液、唾液、血清、汗液、淚液、尿液等)中量測之量。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,在一些具體實例中,治療有效量之特定藥劑可以單次劑量調配及/或投予。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,治療有效之藥劑可以複數個劑量,例如作為多劑量給藥方案之一部分調配及/或投予。
治療:如本文所用,術語「治療(treatment)」(亦為「治療(treat)」或「治療(treating)」)係指投予部分或完全緩解、改善、減輕、抑制特定疾病、病症或病狀之一或多種症狀、特點及/或病因、延遲其發作、降低其嚴重程度及/或降低其發生率,或經投予以便實現任何此類結果的療法。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,此類治療可針對不展現相關疾病、病症或病狀之病徵的個體及/或僅展現疾病、病症或病狀之早期病徵的個體。或者或另外,此類治療可針對展現相關疾病、病症及/或病狀之一或多種經確認之病徵的個體。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,治療可針對已診斷為罹患相關疾病、病症及/或病狀之個體。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,治療可針對已知具有一或多種在統計學上與相關疾病、病症或病狀發展風險增加相關的易感性因素之個體。在各種實例中,治療針對癌症。
上游:如本文所用,術語「上游(upstream)」意謂第一DNA區相對於第二DNA區更接近包括第一DNA區及第二DNA區之核酸之N端。
單位劑量 :如本文所用,術語「單位劑量(unit dose)」係指以單次劑量及/或以醫藥組成物之物理離散單位投予之量。在多個具體實例中,例如如本文所闡述,單位劑量含有預定量之活性劑。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,單位劑量含有整個單次劑量之藥劑。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,投予超過一個單位劑量以達成總單次劑量。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,需要或者認為需要投予多個單位劑量,以便達成既定效應。單位劑量可為例如含有預定量之一或多種治療部分之一定體積的液體(例如可接受之載劑)、預定量之呈固體形式之一或多種治療部分、含有預定量之一或多種治療部分之持續釋放調配物或藥物遞送裝置等。應瞭解,單位劑量可以除治療劑之外亦包括各種組分中之任一者的調配物形式存在。舉例而言,可包括可接受之載劑(例如醫藥學上可接受之載劑)、稀釋劑、穩定劑、緩衝劑、防腐劑等。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,在多個具體實例中,例如如本文所闡述,特定治療劑之總適當日劑量可包含單位劑量之一部分或複數個單位劑量,且可例如由開業醫師在合理的醫學判斷範圍內來決定。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,任何特定個體或生物體之特定有效劑量水準可視多種因素而定,該等因素包括經治療之病症及該病症之嚴重程度;所採用之特定活性化合物之活性;所採用之特定組成物;個體之年齡、體重、總體健康狀況、性別及飲食;投予時間及所採用之特定活性化合物之排泄速率;治療持續時間;與所採用之特定化合物組合或同時使用之藥物及/或其他療法;及醫療技術中熟知之類似因素。
未甲基化:如本文所用,術語「未甲基化(unmethylated)」及「非甲基化(non-methylated)」可互換使用且意謂經識別之DNA區不包括甲基化核苷酸。
變異體 :如本文所用,術語「變異體(variant)」係指顯示與參考實體之顯著結構一致性,但與參考實體相比在一或多個化學部分之存在、不存在或水準方面與參考實體結構上不同的實體。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,變異體亦在功能上與其參考實體不同。一般而言,特定實體是否恰當地視為參考實體之「變異體」係基於其與參考實體之結構一致性的程度。變異體可為與參考相當但不一致之分子。舉例而言,變異體核酸可以核苷酸序列中之一或多個差異不同於參考核酸。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,變異體核酸顯示出的與參考核酸之總體序列一致性為至少85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%或99%。在多個具體實例中,例如如本文所闡述,若所關注核酸具有與參考核酸一致但在特定位置具有少量序列改變的序列,則將所關注核酸視為參考核酸之「變異體」。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,與參考相比,變異體具有10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個經取代之殘基。在一些具體實例中,例如如本文所闡述,與參考相比,變異體具有不超過5、4、3、2或1個殘基添加、取代或缺失。在各種具體實例中,例如如本文所闡述,添加、取代或缺失之數目少於約25、約20、約19、約18、約17、約16、約15、約14、約13、約10、約9、約8、約7、約6,且通常少於約5、約4、約3或約2個殘基。
所主張之發明的系統、架構、裝置、方法及處理意欲涵蓋使用本文中所描述之具體實例之資訊所進行之變化及改編。如此描述所涵蓋,可執行本文中所描述之系統、架構、裝置、方法及處理之改編及/或修改。
在整個實施方式中,其中物品、裝置、系統及架構描述為具有、包括或包含特定組件,或其中處理及方法描述為具有、包括或包含特定步驟,意欲另外存在基本上由所列舉之組件組成或由所列舉之組件組成的本發明之物品、裝置、系統及架構,且存在根據本發明之基本上由所列舉之處理步驟組成或由所列舉之處理步驟組成的處理及方法。
應理解,步驟之次序或用於執行某一動作的次序不重要,只要本發明保持可操作即可。此外,可同時進行兩個或更多個步驟或動作。
本文中提及的任何公開案(例如,在先前技術部分中)並非承認該公開案充當關於本文中存在之申請專利範圍中之任一項的先前技術。先前技術部分是出於清晰性的目的而存在,且並不意謂為對關於任何申請專利範圍的先前技術的描述。
如所指出,文檔以引用之方式併入本文中。當特定術語之涵義存在任何偏差時,由上述定義部分提供之涵義作為控制。
標題係為了方便讀者而提供-標題之存在及/或置放不意欲限制本文所描述之主題的範疇。
使用UDX大腸測試偵測大腸直腸贅瘤中之甲基化
在某些具體實例中,本文所描述之方法、系統及技術用於進行UDX大腸測試。UDX大腸測試係基於次世代定序(next generation sequencing;NGS)之定性試管內診斷,其使用高產量、基於靶向雜合之捕獲及生物資訊處理以偵測DNA(例如人類個體之cfDNA)中超過300個大腸直腸瘤形成(例如大腸直腸癌、晚期腺瘤)相關甲基化基因座中之甲基化。在某些具體實例中,UDX大腸測試利用來自全血血漿之無細胞DNA(cfDNA)以便識別甲基化基因座。
陽性結果可能指示存在大腸直腸癌(colorectal cancer;CRC)或晚期腺瘤(advanced adenoma;AA)。若出現陽性結果,之後可進行診斷大腸鏡檢或其他診斷確認分析。UDX大腸測試可用於偵測(例如篩檢)處於CRC之平均風險下的45歲或更為年長的成人之大腸直腸瘤形成。
在某些具體實例中,UDX大腸測試包括用於測試來自全血樣品之cfDNA的試劑、軟體、程序或其組合。
圖1展示使用本文所揭示之方法及技術處理DNA樣品之例示性方法(100)的流程圖。在某些具體實例中,測試使用約10至約20 ng之自約4 ml血漿萃取之cfDNA(110)。所萃取之cfDNA可經歷轉化(例如亞硫酸氫鹽或酶轉化)(120)。接著使用經轉化DNA建構(130)定序庫。所關注區(例如甲基化標記及突變標記)可使用目標富集策略(例如雜合捕獲)富集(140)。接著使用次世代定序(150)技術定序所捕獲之目標。使用經設計以偵測(例如篩檢)包括甲基化及突變(例如核苷酸取代)之基因體改變的定製生物資訊分析管線(160)處理定序資料。
偵測大腸直腸癌及晚期腺瘤
在各種具體實例中,本發明之用於偵測大腸直腸癌之甲基化生物標記係選自作為或包括圖2中所列之DMR之至少一部分的甲基化基因座。圖2列出發現DMR之DNA區,其中包括染色體數目(chr)、染色體上之DMR之起始(「起始(start)」)及結束(「結束(end)」)位置以及DMR區之大小(例如「寬度」)(「區之大小」)。亦列出DMR之其他特徵,包括是否存在任何強化子(1表示「存在」,空白表示「不存在」)、已知在該區中具有啟動子之任何基因名稱(「啟動子」)、基因之轉錄起始位點(transcription start site;TSS)上游之任何1-5kb區(「1至5kb」)、5'非轉譯區(「5'UTR」)、在該區中具有外顯子之基因名稱(「外顯子」)、在該區中具有內含子之基因名稱、3'非轉譯區(「3'UTR」)及關於是否存在CpG島(island)、CPG岸(shore)、CpG礁(shelf)及CpG公海(open sea)(CpG_基因間區(inter))之標記符號。若DMR之基因提及為與另一不同DMR相關聯,則「重疊基因」行將顯示為「是」。
在各種具體實例中,本發明之用於偵測晚期腺瘤之甲基化生物標記係選自作為或包括圖3中所列之DMR之至少一部分的甲基化基因座。圖3列出發現DMR之DNA區,其中包括染色體數目(chr)、染色體上之DMR之起始(「起始」)及結束(「結束」)位置,以及亦列出DMR區之大小(例如「寬度」)(「區之大小」)。亦列出DMR之額外特徵,如上所識別。
為避免任何疑義,本文在圖2或圖3中提供之任何甲基化生物標記可為或尤其包括於大腸直腸癌標記及/或晚期腺瘤標記中。另外,本文中之任何甲基化生物標記可為或包括於晚期腺瘤甲基化生物標記中。
在一些具體實例中,該甲基化生物標記可為或包括單個甲基化基因座。在一些具體實例中,甲基化生物標記可為或包括兩個或更多個甲基化基因座。在一些具體實例中,甲基化生物標記可為或包括單差異甲基化區(DMR)(例如,(i)選自圖2或圖3中所列之彼等之DMR),(ii)涵蓋選自圖2或圖3中所列之彼等之DMR的DMR,(iii)與一或多個選自圖2或圖3中所列之彼等之DMR重疊的DMR,或(iv)作為選自圖2或圖3中所列之彼等之DMR之一部分的DMR)。在一些具體實例中,甲基化基因座可為或包括兩個或更多個DMR(例如兩個、三個、四個或更多個選自圖2或圖3中所列之彼等之DMR),或兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個、十一個、十二個、十三個、十四個、十五個、十六個、十七個、十八個、十九個、二十個、二十一個、二十二個、二十三個、二十四個或更多個DMR,其中之各者與選自如圖2或圖3中所列之彼等之DMR重疊及/或涵蓋選自前述之DMR)。在一些具體實例中,甲基化生物標記可為或包括單一甲基化位點(例如單一CpG位點、甲基化胞嘧啶殘基)。在其他具體實例中,甲基化生物標記可為或包括兩個或更多個甲基化位點。在一些具體實例中,甲基化基因座可包括兩個或更多個DMR且進一步包括鄰近於所包括之DMR中之一或多者之DNA區。
在一些情況下,甲基化基因座為或包括基因,諸如圖2或圖3中所提供之基因。在一些情況下,甲基化基因座為或包括基因之一部分,例如圖2或圖3中所提供之基因之一部分。在一些情況下,甲基化基因座包括但不限於基因之所識別核酸邊界。舉例而言,甲基化基因座可包括在基因之轉錄起始位點(TSS)上游之1至5kb的區。甲基化基因座當前可不與任何已知基因相關。
在一些情況下,甲基化基因座為或包括基因之編碼區,諸如圖2或圖3中所提供之基因之編碼區。在一些情況下,甲基化基因座為或包括基因之編碼區之一部分,例如圖2或圖3中所提供之基因之編碼區之一部分。在一些情況下,甲基化基因座包括但不限於基因之編碼區之所識別核酸邊界。
在一些情況下,甲基化基因座為或包括基因(諸如圖2或圖3中所提供之基因)之啟動子、強化子及/或其他調控區。在一些情況下,甲基化基因座為或包括基因之啟動子、強化子及/或調控區之一部分,例如圖2或圖3中所提供之基因之啟動子及/或調控區之一部分。在一些情況下,甲基化基因座包括但不限於基因之啟動子及/或其他調控區之所識別核酸邊界。在一些具體實例中,甲基化基因座為或包括高CpG密度啟動子,或其一部分。
在一些具體實例中,甲基化基因座為或包括非編碼序列。在一些具體實例中,甲基化基因座為或包括一或多個外顯子及/或一或多個內含子。
在一些具體實例中,甲基化基因座包括在編碼序列上游延伸預定數目個核苷酸之DNA區及/或在編碼序列下游延伸預定數目個核苷酸之DNA區。在各種情況下,上游及/或下游之預定數目個核苷酸可以是或包括例如500 bp、1 kb、2 kb、3 kb、4 kb、5 kb、10 kb、20 kb、30 kb、40 kb、50 kb、75 kb或100 kb。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,能夠影響編碼序列表現之甲基化生物標記通常可在編碼序列(上游及/或下游)之此等距離中之任一者內。
所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,識別為甲基化生物標記之甲基化基因座不必在單一實驗、反應或擴增子中分析。識別為大腸直腸癌甲基化生物標記之單一甲基化基因座可例如在包括甲基化基因座內之一或多個不同或重疊DNA區(例如一或多個不同或重疊DMR)之單獨擴增(或提供足以擴增其之寡核苷酸引子及條件)的方法中加以分析。所屬技術領域中具有通常知識者應進一步瞭解,識別為甲基化生物標記之甲基化基因座無需針對甲基化基因座內存在之各核苷酸或各CpG之甲基化狀態加以分析。相反地,可例如藉由分析甲基化基因座內之單個DNA區,例如藉由分析甲基化基因座內之單個DMR來分析作為甲基化生物標記之甲基化基因座。
本發明之DMR可為甲基化基因座或包括甲基化基因座之一部分。在一些情況下,DMR為具有長度例如為1至5,000 bp之甲基化基因座的DNA區。在各種具體實例中,DMR為具有長度等於或小於5000 bp、4,000 bp、3,000 bp、2,000 bp、1,000 bp、950 bp、900 bp、850 bp、800 bp、750 bp、700 bp、650 bp、600 bp、550 bp、500 bp、450 bp、400 bp、350 bp、300 bp、250 bp、200 bp、150 bp、100 bp、50 bp、40 bp、30 bp、20 bp或10 bp之甲基化基因座的DNA區。在一些具體實例中,DMR之長度為1、2、3、4、5、6、7、8或9 bp。
包括但不限於本文所提供之甲基化基因座及DMR的甲基化生物標記可包括至少一個作為大腸直腸癌生物標記之甲基化位點。
為了清楚起見,所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解廣泛使用術語甲基化生物標記,使得甲基化基因座可為包括一或多個DMR之甲基化生物標記,該等DMR中之各者本身亦為甲基化生物標記,且該等DMR中之各者可包括一或多個甲基化位點,該等甲基化位點中之各者本身亦為甲基化生物標記。此外,甲基化生物標記可包括兩個或更多個甲基化基因座。因此,作為甲基化生物標記之狀態不取決於生物標記中所包括之核酸之鄰接性,而是基於在第一病狀與第二病狀之間(諸如在大腸直腸癌與對照、晚期腺瘤及對照,或大腸直腸癌與晚期腺瘤及對照之間)所包括之DNA區之甲基化狀態是否存在變化。
如本文所提供,甲基化基因座可為一或多個甲基化基因座中之任一者,該等甲基化基因座中之各者為、包括或作為圖2或圖3中所識別之基因(或特定DMR)之一部分。在一些具體實例中,大腸直腸癌及/或晚期腺瘤甲基化生物標記包括單一甲基化基因座,其為、包括或作為圖2或圖3中所識別之基因之一部分。
在一些具體實例中,甲基化生物標記包括兩個或更多個甲基化基因座,其中之各者為、包括或作為圖2或圖3中所識別之基因之一部分。在一些具體實例中,大腸直腸癌及/或晚期腺瘤甲基化生物標記包括複數個甲基化基因座,其中之各者為、包括或作為圖2或圖3中所識別之基因之一部分。
在各種具體實例中,甲基化生物標記可為或包括存在於本文所提供之一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)內的一或多個個別核苷酸(例如在CpG之情況下為單個個別胞嘧啶殘基)或(例如複數個CpG之)複數個個別胞嘧啶殘基。因此,在某些具體實例中,甲基化生物標記為或包括複數個個別甲基化位點之甲基化狀態。
在各種具體實例中,甲基化生物標記為、包括或特徵在於甲基化狀態之變化,其為一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)內之一或多個甲基化位點之甲基化變化。在各種具體實例中,甲基化生物標記為或包括甲基化狀態之變化,其為一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)內甲基化位點(例如一或多個CpG位點)之數目變化。在各種具體實例中,甲基化生物標記為或包括甲基化狀態之變化,其為一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)內之甲基化位點之頻率變化。在各種具體實例中,甲基化生物標記為或包括甲基化狀態之變化,其為一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)內之甲基化位點之模式變化。
在各種具體實例中,一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之甲基化狀態係以經甲基化之樣品中所存在之一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之分數或百分比表示,例如以在一或多個特定甲基化基因座(例如一或多個特定DMR)處經甲基化之樣品中之DNA之個別DNA股之數目的分數表示。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,在一些情況下,甲基化之分數或百分比可針對例如樣品內之一或多個所分析之DMR,由甲基化DMR與未甲基化DMR之比率計算。
在各種具體實例中,將一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之甲基化狀態與參考樣品或一組參考樣品中之一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之參考甲基化狀態值及/或甲基化狀態相比較。舉例而言,在某些具體實例中,參考樣品群組為獲自個體之複數個樣品,其中已知該等樣品表示特定病狀(例如「正常」非癌症病狀,或癌症病狀)。在某些情況下,參考為來自相同來源(例如來自相同來源(例如來自同一個體)之先前樣品)之非同時樣品。在某些情況下,一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之甲基化狀態之參考為樣品(例如來自個體之樣品)或已知表示特定病狀(例如癌症病狀或非癌症病狀)之複數個樣品中之一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之甲基化狀態。因此,參考可為或包括一或多個預定臨限值,該等臨限值可為定量的(例如,甲基化值)或定性的。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,參考量測值典型地藉由使用與進行非參考量測之方法相同、類似或相當之方法進行的量測來產生。
在各種具體實例中,將一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之甲基化狀態與參考樣品中之一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之參考甲基化狀態值及/或甲基化狀態相比較。在某些情況下,參考為來自相同來源(例如來自相同來源(例如來自同一個體)之先前樣品)之非同時樣品。在某些情況下,一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之甲基化狀態之參考為樣品(例如來自個體之樣品)或已知表示特定病狀(例如癌症病狀或非癌症病狀)之複數個樣品中之一或多個甲基化基因座(例如一或多個DMR)之甲基化狀態。因此,參考可為或包括一或多個預定臨限值,該等臨限值可為定量的(例如,甲基化值)或定性的。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,參考量測值典型地藉由使用與進行非參考量測之方法相同、類似或相當之方法進行的量測來產生。
在各種具體實例中,甲基化基因座之甲基化狀態可基於映射至甲基化基因座之一或多個讀段(例如使用NGS技術獲得)之甲基化。舉例而言,當分析自定序技術,例如NGS定序技術,例如靶向NGS定序技術獲得之定序資料時,定序資料可包括DNA片段之鹼基對之推斷或機率性序列。DNA片段之鹼基對之推斷或機率性序列已知為讀段。讀段可例如在基因體(例如參考基因體,例如亞硫酸氫鹽轉化之參考基因體)中映射至甲基化基因座(例如DMR,突變標記)參考序列。基於讀段序列與參考序列之比較,個別CpG或胞嘧啶殘基可識別為與參考狀況相比高甲基化或低甲基化的。在某些具體實例中,基於考慮甲基化位點(例如CpG)之數目及甲基化百分比之預定最小臨限值,測定讀段之依讀段甲基化值(例如依讀段甲基化分數)。在某些具體實例中,依讀段甲基化值為二進位值。
晚期腺瘤
在某些具體實例中,本文所呈現之方法及組成物適用於篩檢晚期腺瘤。晚期腺瘤包括(但不限於):大腸及/或直腸中之贅生性腺瘤生長、位於大腸之近端部分中之腺瘤、位於大腸及/或直腸之遠端部分中之腺瘤、低級發育不良之腺瘤、高級發育不良之腺瘤、具有任何大小之展示高級發育不良之病徵的大腸直腸組織之贅生性生長、具有大小大於或等於10 mm之任何組織及/或發育不良級別之大腸直腸組織之贅生性生長、具有任何發育不良類型及任何大小的絨毛狀組織型大腸直腸組織之贅生性生長及具有任何發育不良級別及/或大小之鋸齒狀組織型大腸直腸組織。
大腸直腸癌
在某些具體實例中,本發明之方法及組成物適用於篩檢大腸直腸癌。大腸直腸癌包括(但不限於)大腸癌、直腸癌及其組合。大腸直腸癌包括轉移性大腸直腸癌及非轉移性大腸直腸癌。大腸直腸癌包括位於大腸癌之近端部分中的癌症及位於大腸之遠端部分中之癌症。
大腸直腸癌包括所屬技術領域中已知之各種可能分期中之任一者的大腸直腸癌,包括例如I期、II期、III期及IV期大腸直腸癌(例如0、I、IIA、IIB、IIC、IIIA、IIIB、IIIC、IVA、IVB及IVC期)。大腸直腸癌包括腫瘤/淋巴結/癌轉移(Tumor/Node/Metastasis;TNM)分期系統之所有分期。關於大腸直腸癌,T可指腫瘤是否生長至大腸或直腸壁中,且若生長至大腸或直腸壁中,生長了多少層;N可指腫瘤是否已擴散至淋巴結,且若已擴散至淋巴結,擴散至多少個淋巴結及所擴散之淋巴結位於何處;且M可指癌症是否已擴散至身體其他部位,且若已擴散至身體其他部位,擴散至何部位及擴散程度。T、N及M之特定分期為所屬技術領域中已知。T分期可包括TX、T0、Tis、T1、T2、T3、T4a及T4b;N分期可包括NX、N0、N1a、N1b、N1c、N2a及N2b;M分期可包括M0、M1a及M1b。此外,大腸直腸癌之級別可包括GX、G1、G2、G3及G4。分期癌症且尤其大腸直腸癌之各種方法為所屬技術領域中所熟知,例如在全球資訊網(world wide web)上以cancer.net/cancer-types/colorectal-cancer/stages所總結。
在某些情況下,本發明包括篩檢早期大腸直腸癌。早期大腸直腸癌可包括例如位於個體內之大腸直腸癌,例如此係因為其尚未擴散至個體之淋巴結,例如接近癌症之淋巴結(N0期),且尚未擴散至遠端部位(M0期)。早期癌症包括對應於例如0至II C期之大腸直腸癌。
因此,本發明之大腸直腸癌尤其包括癌前大腸直腸癌及惡性大腸直腸癌。本發明之方法及組成物適用於篩檢所有形式及分期(包括但不限於本文中所提及或所屬技術領域中另外已知的彼等形式及分期,以及其所有子集)之大腸直腸癌。因此,所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,對本文所提供之大腸直腸癌之所有提及包括但不限於所有形式及分期(包括但不限於本文中所提及或所屬技術領域中另外已知之彼等形式及分期,以及其所有子集)之大腸直腸癌。
個體及樣品
使用本文所提供之方法及組成物分析的樣品可為任何生物樣品及/或包括核酸之任何樣品。在各種特定具體實例中,使用本文所提供之方法及組成物分析的樣品可為來自哺乳動物之樣品。在各種特定具體實例中,使用本文所提供之方法及組成物分析的樣品可為來自人類個體之樣品。在各種特定具體實例中,使用本文所提供之方法及組成物分析的樣品可為來自小鼠、大鼠、豬、馬、雞或牛之樣品。
在各種情況下,人類個體為診斷或尋求診斷為患有大腸直腸贅瘤(例如大腸直腸癌、晚期腺瘤)、診斷或尋求診斷為處於患有該贅瘤之風險下及/或診斷或尋求診斷為處於患有該贅瘤之即刻風險的個體。在各種情況下,人類個體為經識別為需要篩檢大腸直腸贅瘤(例如大腸直腸癌、晚期腺瘤)之個體的個體。在某些情況下,人類個體為藉由開業醫師識別為需要大腸直腸癌篩檢之個體。在各種情況下,人類個體由於年齡經識別為需要大腸直腸癌篩檢,例如由於年齡等於或大於40歲,例如年齡等於或大於49、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90歲,但在一些情況下,18歲或更大的個體可經識別為處於風險下及/或需要篩檢大腸直腸贅瘤(例如大腸直腸癌、晚期腺瘤)。在各種情況下,基於(但不限於)家族病史、先前診斷及/或開業醫師評估,人類個體經識別為處於高風險及/或需要篩檢大腸直腸贅瘤(例如大腸直腸癌、晚期腺瘤)。在各種情況下,人類個體為未診斷為患有癌症(諸如大腸直腸癌)、未處於患有該癌症之風險下、未處於患有該癌症之即刻風險下、未診斷為患有該癌症及/或未尋求該癌症診斷或其任何組合的個體。
來自個體(例如人類或其他哺乳動物個體)之樣品可為例如血液、血液組分(例如血漿、白血球層)、cfDNA(無細胞DNA)、ctDNA(循環腫瘤DNA)、大便或組織(例如晚期腺瘤及/或大腸直腸組織)之樣品。在一些特定具體實例中,樣品為個體之排泄物或體液(例如個體之大便、血液、血漿、淋巴或尿液)或大腸直腸贅瘤之組織樣品,諸如大腸息肉、晚期腺瘤及/或大腸直腸癌。來自個體之樣品可為細胞或組織樣品,例如具有癌症或包括例如腫瘤或轉移性組織之癌細胞的細胞或組織樣品。舉例而言,樣品可包括大腸直腸細胞、息肉細胞或腺細胞。在各種具體實例中,來自個體(例如人類或其他哺乳動物個體)之樣品可藉由活檢(例如大腸鏡檢切除、細針抽吸或組織活檢)或手術獲得。
在各種特定具體實例中,樣品為無細胞DNA(cfDNA)之樣品。cfDNA典型地以短雙股片段形式發現於生物體液(例如血漿、血清或尿液)中。cfDNA之濃度典型地較低,但在特定條件下可顯著增加,包括但不限於妊娠、自體免疫病症、心肌梗塞及癌症。循環腫瘤DNA(ctDNA)為特定地源自癌細胞之循環DNA的組分。ctDNA可存在於人類體液中。舉例而言,在一些情況下,可發現ctDNA與白血球及紅血球結合及/或與白血球及紅血球相關。在一些情況下,可發現ctDNA不與白細胞及紅血球結合及/或與白血球及紅血球相關。偵測腫瘤來源之cfDNA的各種測試係基於偵測癌症(例如相關癌症)所特有之遺傳或表觀遺傳修飾。癌症所特有之遺傳或表觀遺傳修飾可包括(但不限於)腫瘤抑制基因、活化致癌基因、高甲基化及/或染色體病症中之致癌或癌症相關突變。癌症或癌前期所特有之遺傳或表觀遺傳修飾之偵測可確認,所偵測之cfDNA為ctDNA。
cfDNA及ctDNA提供源組織之甲基化狀態的即時或幾乎即時度量值。cfDNA及ctDNA在血液中之半衰期為約2小時,使得在給定時間採集之樣品相對及時地反映源組織之狀態。
自樣品分離核酸(例如自血液或血漿分離cfDNA)之多種方法為所屬技術領域中已知的。核酸可例如(但不限於)藉由標準DNA純化技術,藉由直接基因捕獲(例如藉由澄清樣品以移除分析抑制劑及用捕獲劑自澄清樣品捕獲目標核酸(若存在)以產生捕獲複合物,且分離捕獲複合物以回收目標核酸)來分離。
在某些具體實例中,樣品可具有所需最小量之DNA(例如cfDNA、gDNA)(例如DNA片段)以便後續測定甲基化狀態。舉例而言,在某些具體實例中,可需要樣品具有至少5 ng、至少10 ng、至少20 ng(或更多)DNA。
量測甲基化狀態之方法
甲基化狀態可藉由所屬領域中已知之多種方法及/或藉由本說明書中提供之方法量測。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,用於量測甲基化狀態之方法一般可應用於來自任何來源及任何種類之樣品,且將進一步瞭解可用於將樣品修飾成適用於藉由給定方法量測之形式的處理步驟。
在某些具體實例中,處理步驟涉及對樣品之DNA進行片段化或剪切。舉例而言,自細胞、組織或其他來源獲得之基因體DNA(例如gDNA)可能需要在定序之前片段化。在某些具體實例中,DNA可在量測甲基化狀態之前使用物理方法(例如使用超音波發生器、噴霧器技術、流體動力剪切等)片段化。在某些具體實例中,DNA可使用酶方法(例如使用核酸內切酶或轉座酶)片段化。某些樣品,例如cfDNA樣品可能不需要片段化。cfDNA片段之長度為約200 bp且可適合於本文所提供之某些方法。長度為約100-1000 bp之DNA片段適用於在本文所描述之某些NGS技術,包括例如基於Illumina®之技術中分析。某些技術可能需要約100-1000 bp範圍之DNA片段。相比之下,約10 kb或更長之DNA片段適用於長讀段定序技術。
量測甲基化狀態之方法包括(但不限於):包括全基因體亞硫酸氫鹽定序、靶向亞硫酸氫鹽定序、靶向酶甲基化定序、甲基化狀態特異性聚合酶鏈反應(PCR)之方法;包括質譜分析、甲基化陣列之方法;包括甲基化特異性核酸酶之方法;包括基於質譜之分離的方法;包括目標特異性捕獲(例如雜合捕獲)之方法及包括甲基化特異性寡核苷酸引子之方法。某些特定甲基化分析利用亞硫酸氫鹽試劑(例如酸式亞硫酸鹽離子)或酶轉化試劑(例如Tet甲基胞嘧啶雙加氧酶2)。
亞硫酸氫鹽試劑尤其可包括亞硫酸氫鹽(bisulfite)、焦亞硫酸鹽(disulfite)、酸式亞硫酸鹽(hydrogen sulfite)、焦亞硫酸鈉或其組合,該等試劑可用於區分甲基化及未甲基化核酸。亞硫酸氫鹽以不同方式與胞嘧啶及5-甲基胞嘧啶相互作用。在典型的基於亞硫酸氫鹽之方法中,DNA(例如單股DNA、雙股DNA)與亞硫酸氫鹽之接觸使未甲基化胞嘧啶脫胺(例如轉化)成尿嘧啶,而甲基化胞嘧啶保持不受影響。選擇性地保留甲基化胞嘧啶,但不保留未甲基化胞嘧啶。因此,在經亞硫酸氫鹽處理之樣品中,尿嘧啶殘基代替未甲基化胞嘧啶殘基且因此為其提供識別信號,而其餘(甲基化)胞嘧啶殘基因此為甲基化胞嘧啶殘基提供識別信號。經亞硫酸氫鹽處理之樣品可例如藉由次世代定序(NGS)或本文所揭示之其他方法分析。
在一些具體實例中,經亞硫酸氫鹽處理之樣品可使用至少為之亞硫酸氫鹽與DNA之亞硫酸氫鹽比率處理。在某些具體實例中,經亞硫酸氫鹽處理之樣品包含單股DNA片段或雙股DNA片段。
在一些具體實例中,亞硫酸氫鹽處理包括使DNA片段(例如雙股DNA)經歷一或多個變性轉化循環以便在DNA片段中將未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶。變性將樣品中之雙股DNA片段轉化為單股DNA片段。轉化使得單股DNA之未甲基化胞嘧啶變成尿嘧啶。在一些具體實例中,僅進行一個變性轉化循環。在一些具體實例中,進行兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個、十五個、二十個或更多個變性轉化循環。在一些具體實例中,進行變性步驟之溫度在約80℃-100℃(例如約90℃-97℃,例如約96℃)之溫度下。在一些具體實例中,變性步驟進行小於10分鐘(例如小於5分鐘、小於5分鐘、小於2分鐘或更小)。在某些具體實例中,轉化步驟進行小於2.5小時(例如,小於2小時、小於1小時、小於30分鐘、小於15分鐘或更小)。在某些具體實例中,轉化步驟在55℃至65℃之溫度下進行。在某些具體實例中,經轉化DNA片段可在進行變性轉化循環之後儲存在約4℃之溫度下。在一些具體實例中,亞硫酸氫鹽處理可在庫製備之前施用。在一些具體實例中,亞硫酸氫鹽處理可在庫製備之後施用。
酶轉化試劑可包括Tet甲基胞嘧啶雙加氧酶2(TET2)。TET2氧化5-甲基胞嘧啶且因此保護其免受藉由APOBEC之連續脫胺。APOBEC使未甲基化胞嘧啶脫胺成尿嘧啶,而經氧化之5-甲基胞嘧啶保持不受影響。因此,在經TET2處理之樣品中,尿嘧啶殘基代替未甲基化胞嘧啶殘基且因此為其提供識別信號,而其餘(甲基化)胞嘧啶殘基因此為甲基化胞嘧啶殘基提供識別信號。經TET2處理之樣品可例如藉由次世代定序(NGS)分析。在某些具體實例中,APOBEC係指脂蛋白元B mRNA編輯催化多肽樣(APOBEC)家族之成員(或複數個成員)。在某些具體實例中,APOBEC可指APOBEC-1、APOBEC-2、APOBEC-3A、APOBEC-3B、APOBEC-3C、APOBEC-3D、APOBEC-3E、APOBEC-3F、APOBEC-3G、APOBEC-3H、APOBEC-4及/或活化誘導性(胞苷)去胺酶(AID)。
量測甲基化狀態之方法可包括(但不限於)大量平行定序(例如次世代定序法)以測定甲基化狀況,例如邊合成邊定序(sequencing by- synthesis)、即時(例如單分子)定序、珠粒乳液定序、奈米孔定序或所屬技術領域中已知之其他定序技術。在一些具體實例中,量測甲基化狀態之方法可包括全基因體定序,例如以鹼基對解析度量測經亞硫酸氫鹽或酶處理之物質的全基因體甲基化狀態。
在一些具體實例中,量測甲基化狀態之方法包括簡化代表性亞硫酸氫鹽定序(reduced representation bisulfite sequencing),例如利用限制酶以鹼基對解析度量測來自經亞硫酸氫鹽或酶處理之物質之高CpG含量區的甲基化狀態。
在一些具體實例中,量測甲基化狀態之方法可包括靶向定序,例如以鹼基對解析度量測來自經亞硫酸氫鹽或酶處理之物質之預選基因體位置的甲基化狀態。
在一些具體實例中,所關注區(例如DMR)之預選(捕獲)(例如富集)可藉由互補、試管內合成之寡核苷酸序列(例如捕獲誘餌/探針)進行。捕獲探針(例如寡核苷酸捕獲探針、寡核苷酸捕獲誘餌)適用於靶向定序(例如NGS)技術以富集寡核苷酸(例如DNA)序列中之特定關注區。舉例而言,當對DNA之特定預定區之序列定序時,目標區之富集係有用的。在某些具體實例中,捕獲探針係約10至1000 bp長(例如約10至約200 bp長)(例如約120 bp長)。在某些具體實例中,靶向一或多個捕獲探針以捕獲對應於一或多個甲基化基因座(例如包含一或多個DMR之至少一部分之甲基化基因座,例如如圖2及/或圖3中所發現)之所關注區(例如基因體標記)。在某些具體實例中,將捕獲探針靶向至低甲基化或高甲基化之甲基化基因座。舉例而言,可將捕獲探針靶向至特定甲基化基因座。然而,若對應於甲基化基因座之DNA片段在使用捕獲探針富集之前經轉化(例如經亞硫酸氫鹽或酶轉化),則經轉化之DNA片段之序列將如本文中所描述因特定胞嘧啶殘基未甲基化所致而變化。因此,若胞嘧啶係低甲基化的,則靶向未轉化之DNA區可導致一些錯配。雖然捕獲探針-目標序列雜合可容許一些錯配,但可需要第二探針富集低甲基化之DNA區。
在某些具體實例中,評估捕獲探針(例如在定序之前)靶向所關注基因體之多個區的能力。舉例而言,當設計捕獲探針以靶向特定關注區(例如DMR)時,可考慮捕獲探針靶向基因體之多個區的能力。如本文所論述,配對(例如非沃森-克里克配對)中之錯配允許捕獲探針與基因體之其他非預期區雜合。另外,特定目標序列可在基因體中之其他地方重複。重複序列為高度重複序列之共同序列。在某些具體實例中,捕獲探針經設計以使得其僅靶向基因體之少數類似區。在某些具體實例中,捕獲探針可與基因體中之500個或更少、100個或更少、50個或更少、10個或更少、5個或更少類似區雜合。在某些具體實例中,使用圍繞基因體移動之24bp窗口且根據序列次序類似性將窗口區與參考序列匹配來計算與所關注區之目標類似的區。可使用其他大小的窗口及/或技術。
舉例而言,一或多個DNA片段(例如ctDNA、片段化gDNA)之雜合捕獲可使用靶向至基因體之所關注預定區的捕獲探針進行。在某些具體實例中,捕獲探針靶向至少2個(例如至少3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、50、75、100、150個或更多個)預定關注區(例如基因體標記,例如DMR)。在某些具體實例中,捕獲探針重疊。在某些具體實例中,重疊探針重疊至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%或更多。
在某些具體實例中,捕獲探針為核酸探針(例如DNA探針、RNA探針)。在一些具體實例中,方法亦可包括使用靶向定序識別突變區(例如個別核苷酸鹼基),例如確定一或多個預選之基因體位置中是否存在突變(例如基因體標記,例如突變標記)。在某些具體實例中,亦可以鹼基對解析度自亞硫酸氫鹽或酶處理之DNA中識別突變。
在一些具體實例中,用於量測甲基化狀態之方法可包括Illumina甲基化分析,例如以單核苷酸解析度在基因體中定量量測超過850,000個甲基化位點。
各種甲基化分析程序可與亞硫酸氫鹽處理結合使用以測定目標序列,諸如DMR之甲基化狀態。此類分析尤其可包括甲基化特異性限制酶qPCR、經亞硫酸氫鹽處理之核酸之定序、PCR(例如具有序列特異性擴增)、甲基化特異性核酸酶輔助次要對偶基因富集PCR及甲基化敏感性高解析度熔融。在一些具體實例中,DMR自經轉化(例如經亞硫酸氫鹽或酶轉化)之DNA片段擴增以用於庫製備。
在一些具體實例中,定序庫可使用經轉化(例如經亞硫酸氫鹽或酶轉化)之寡核苷酸片段(例如cfDNA、gDNA片段、合成核苷酸序列等)根據例如Illumina方案、Accel-NGS® Methyl-Seq DNA庫套組(Swift Bioscience)方案、基於轉座酶之Nextera XT方案或其類似物製備。在一些具體實例中,寡核苷酸片段為已經轉化(例如經亞硫酸氫鹽或酶轉化)之DNA片段。在某些具體實例中,用於製備定序庫之DNA片段可為單股DNA片段或雙股DNA片段。在某些具體實例中,庫可藉由將轉接子附接至DNA片段來製備。轉接子含有短(例如約100至約1000 bp)序列(例如寡核苷酸序列),該等短序列允許庫(例如DNA庫)之寡核苷酸片段結合至用於例如次世代定序(NGS)之流量槽且在該流量槽上產生簇。在NGS之前,轉接子可連接至庫片段。在某些具體實例中,連接酶共價連接轉接子及庫片段。在某些具體實例中,轉接子附接至經轉化DNA片段之5'端及3'端中之任一者或兩者。在某些具體實例中,執行附接步驟以使得至少40%、至少50%、至少60%、至少70%之經轉化DNA片段附接至轉接子。在某些具體實例中,執行附接步驟以使得至少40%、至少50%、至少60%、至少70%之經轉化DNA片段具有在5'端及3'端處附接之轉接子。
在某些具體實例中,本文中所用之轉接子含有有助於樣品識別之寡核苷酸之序列。舉例而言,在某些具體實例中,轉接子包括樣品索引。樣品索引為核酸(例如DNA、RNA)之短序列(例如約8至約10個鹼基),其充當樣品識別符且尤其允許在單次定序運行及/或流量槽(例如用於NGS技術)中多工處理及/或合併多個樣品。在某些具體實例中,經轉化單股DNA片段之5'端、3'端或兩者處的轉接子包括樣品索引。在某些具體實例中,轉接子序列可包括分子條碼。分子條碼可充當獨特分子識別符以在例如DNA定序期間識別目標分子。在某些具體實例中,可隨機產生DNA條碼。在某些具體實例中,可預定或預設DNA條碼。在某些具體實例中,DNA條碼在各DNA片段上不同。在某些具體實例中,在生物樣品中,彼此不互補(例如,彼此不成沃森-克里克配對)之兩個單股DNA片段的DNA條碼可相同。在某些具體實例中,在將轉接子連接至DNA片段之後,DNA片段可經擴增(例如使用PCR)。在某些具體實例中,至少40%(例如至少至少50%、至少60%、至少70%)之經轉化DNA片段具有在5'端及3'端處附接的轉接子。
在某些具體實例中,使用高產量及/或次世代定序(NGS)技術實現寡核苷酸(例如DNA)序列之鹼基對水準解析度,允許分析甲基化狀態及/或識別突變。舉例而言,在某些具體實例中,NGS可包括單一末端或成對末端定序。在單一末端定序中,一種技術在一個方向上—自片段之一個末端至該片段之相對末端讀取定序片段。在某些具體實例中,此產生單個DNA序列,接著可將其與參考序列比對。在成對末端定序中,在自片段之一個末端至該片段之相對末端的第一方向上讀取定序片段。可讀取定序片段直至達到指定讀段長度。接著,在與第一方向相反的第二方向上讀取定序片段。在某些具體實例中,具有多個讀段對可有助於改良讀段比對及/或識別未藉由單一末端讀取偵測到的突變(例如插入、缺失、反轉等)。
可用於甲基化偵測之另一方法包括用甲基化特異性寡核苷酸引子進行PCR擴增(MSP方法),例如如應用於經亞硫酸氫鹽處理之樣品(參見例如Herman 1992 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 9821-9826,其關於測定甲基化狀態之方法以引用之方式併入本文中)。甲基化狀態特異性寡核苷酸引子用於經亞硫酸氫鹽處理之DNA之擴增的用途允許在甲基化核酸與未甲基化核酸之間區分。用於MSP方法之寡核苷酸引子對包括至少一個能夠與包括甲基化位點(例如CpG位點)之序列雜合的寡核苷酸引子。包括處於與胞嘧啶殘基互補之位置之T殘基的寡核苷酸引子將在亞硫酸氫鹽處理之前選擇性地雜合至其中胞嘧啶未經甲基化之模板,而包括處於與胞嘧啶殘基互補之位置之G殘基的寡核苷酸引子將在亞硫酸氫鹽處理之前選擇性地雜合至其中胞嘧啶為甲基化胞嘧啶之模板。可在有或無定序擴增子情況下,例如使用凝膠電泳獲得MSP結果。MSP(甲基化特異性PCR)允許使用經亞硫酸氫鹽轉化之DNA之PCR擴增,對基因座特異性DNA甲基化進行高度敏感偵測(偵測水準達0.1%對偶基因,具有完全特異性)。
可用於在對樣品進行亞硫酸氫鹽處理之後測定甲基化狀態之另一方法為甲基化敏感性高解析度熔融(Methylation-Sensitive High Resolution Melting;MS-HRM)PCR(參見例如Hussmann 2018 Methods Mol Biol. 1708:551-571,其關於測定甲基化狀態之方法以引用之方式併入本文中)。MS-HRM為基於雜合熔融偵測所關注之特定基因座處之甲基化水準的管內(in-tube)、基於PCR之方法。在進行MS-HRM之前對DNA進行亞硫酸氫鹽處理確保甲基化DNA與未甲基化DNA之間的不同鹼基組成,其用於藉由高解析度熔融分離所得擴增子。獨特引子設計促進分析之高靈敏度,使得能夠在未甲基化背景中偵測到低至0.1%-1%之甲基化對偶基因。用於MS-HRM分析之寡核苷酸引子經設計與甲基化對偶基因互補,且特異性黏合溫度使得此等引子能夠黏合於甲基化對偶基因及未甲基化對偶基因兩者,由此增加分析之靈敏度。
可用於在對樣品進行亞硫酸氫鹽處理後測定甲基化狀態之另一方法為定量多重甲基化特異性PCR(Quantitative Multiplex Methylation-Specific PCR;QM-MSP)。QM-MSP使用甲基化特異性引子對DNA甲基化進行敏感性定量(參見例如Fackler 2018 Methods Mol Biol. 1708:473-496,其關於測定甲基化狀態之方法以引用之方式併入本文中)。QM-MSP為二步驟PCR方法,其中在第一步驟中,一對基因特異性引子(正向及反向)在一個PCR反應中同時及以多重方式擴增同一基因之甲基化及未甲基化複本。此甲基非依賴性擴增步驟在36個PCR循環之後產生至多10
9個複本/μL之擴增子。在第二步驟中,使用即時PCR及兩個獨立螢光團(例如6FAM及VIC),用標準曲線定量第一反應之擴增子以偵測同一孔中各基因之甲基化/未甲基化DNA。在100,000個參考基因複本中可偵測到一個甲基化複本。
可用於在對樣品進行亞硫酸氫鹽處理後測定甲基化狀態之另一方法為甲基化特異性核酸酶輔助次要對偶基因富集(Methylation Specific Nuclease-assisted Minor-allele Enrichment;MS-NaME)(參見例如Liu 2017 Nucleic Acids Res. 45(6):e39,其關於測定甲基化狀態之方法以引用之方式併入本文中)。Ms-NaME係基於探針在對雙股(ds)DNA(double-stranded DNA;DSN)具有特異性之DNA核酸酶存在下與目標序列之選擇性雜合,使得雜合產生隨後藉由DSN消化之雙股DNA區。因此,靶向未甲基化序列之寡核苷酸探針產生局部雙股區,從而導致消化未甲基化目標;能夠與甲基化序列雜合之寡核苷酸探針產生導致消化甲基化目標、使甲基化目標完整之局部雙股區。此外,寡核苷酸探針可同時將DSN活性引導至經亞硫酸氫鹽處理之DNA中的多個目標。後續擴增可富集未經消化之序列。Ms-NaME可獨立地或與本文所提供之其他技術組合使用。
可用於在對樣品進行亞硫酸氫鹽處理之後測定甲基化狀態之另一方法為甲基化敏感性單核苷酸引子延長(Methylation-sensitive Single Nucleotide Primer Extension;Ms-SNuPE™)(參見例如Gonzalgo 2007 Nat Protoc. 2(8):1931-6,其關於測定甲基化狀態之方法以引用之方式併入本文中)。在Ms-SNuPE中,使用Ms-SNuPE進行股特異性PCR以產生DNA模板用於定量甲基化分析。接著用經設計以直接在所詢問之CpG位點上游雜合的寡核苷酸進行SNuPE。可使反應產物在聚丙烯醯胺凝膠上經電泳以用於藉由磷光體影像分析進行觀測及定量。擴增子亦可攜帶直接或間接可偵測標記,諸如螢光標記、放射性核種或具有可藉由質譜分析區分之質量的可拆卸分子片段或其他實體。偵測可藉助於例如矩陣輔助雷射解吸附/電離質譜(matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry;MALDI)或使用電噴霧質譜(electron spray mass spectrometry;ESI)進行及/或觀測。
可用於在對樣品進行亞硫酸氫鹽處理之後測定甲基化狀態之某些方法在基於擴增之方法中利用第一寡核苷酸引子、第二寡核苷酸引子及寡核苷酸探針。舉例而言,寡核苷酸引子及探針可用於即時聚合酶鏈反應(real-time polymerase chain reaction;PCR)或微滴式數位PCR(droplet digital PCR;ddPCR)之方法中。在各種情況下,第一寡核苷酸引子、第二寡核苷酸引子及/或寡核苷酸探針選擇性地雜合甲基化DNA及/或未甲基化DNA,使得擴增或探針信號指示樣品之甲基化狀態。
用於偵測甲基化狀態(例如,一定水準之5-甲基胞嘧啶之存在)之其他基於亞硫酸氫鹽之方法揭示於例如Frommer(1992 Proc Natl Acad Sci U S A. 1;89(5):1827-31,其關於測定甲基化狀態之方法以引用之方式併入本文中)中。
在某些MSRE-qPCR具體實例中,使用例如即時PCR或數位PCR,在呈天然(例如未消化)形式之樣品的等分試樣中量測總DNA之量。
各種擴增技術可單獨或與本文所描述之用於偵測甲基化狀態之其他技術結合使用。已檢閱本說明書之所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解如何將所屬技術領域中已知及/或本文所述之各種擴增技術與所屬技術領域中已知及/或本文所提供之用於甲基化狀態測定之各種其他技術組合。擴增技術包括(但不限於)PCR,例如定量PCR(qPCR)、即時PCR及/或數位PCR。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,聚合酶擴增可在單一反應中多工擴增多個目標。PCR擴增子之長度典型地為100至2000個鹼基對。在各種情況下,擴增技術足以測定甲基化狀態。
基於數位PCR(Digital PCR;dPCR)之方法涉及在具有96孔、384孔、或更多孔之盤之孔中或在個別乳液微滴(ddPCR)中,例如使用微流體裝置分割及分佈樣品,使得一些孔包括一或多個模板複本且其他孔不包括模板複本。因此,在擴增之前每孔模板分子之平均數目小於一。進行模板擴增之孔的數目提供模板濃度之量度。若樣品已與MSRE接觸,則進行模板擴增之孔的數目提供甲基化模板濃度之量度。
在各種具體實例中,基於螢光之即時PCR分析(諸如MethyLight™)可用於量測甲基化狀態(參見例如Campan 2018 Methods Mol Biol. 1708:497-513,其關於測定甲基化狀態之方法以引用之方式併入本文中)。MethyLight為用於敏感地偵測及定量基因體之候選區之DNA甲基化的定量、基於螢光之即時PCR方法。MethyLight獨特地適合於相對於未甲基化DNA之高背景偵測低頻甲基化DNA區,因為其組合甲基化特異性引發(priming)與甲基化特異性螢光探測(probing)。另外,MethyLight可與數位PCR組合以用於個別甲基化分子之高度敏感偵測,用於疾病偵測及篩檢。
用於測定甲基化狀態之基於即時PCR之方法典型地包括基於對外部標準物之分析產生未甲基化DNA之標準曲線的步驟。標準曲線可由至少兩個點建構且可允許將經消化DNA之即時Ct值及/或未消化DNA之即時Ct值與已知定量標準物進行比較。在特定情況下,可測定經MSRE消化之樣品及/或未消化之樣品或樣品等分試樣之樣品Ct值,且可由標準曲線計算DNA之基因體當量。可評估經MSRE消化之DNA及未消化DNA之Ct值以識別所消化之擴增子(例如經有效消化;例如產生45之Ct值)。亦可識別在經消化或未消化之條件下未擴增之擴增子。所關注擴增子之經校正Ct值可接著在各條件下直接比較,以確定各條件之間的甲基化狀態之相對差異。或者或另外,經消化DNA與未消化DNA之Ct值之間的δ差異可用於確定各條件之間的甲基化狀態之相對差異。
在某些特定具體實例中,靶向亞硫酸氫鹽定序(例如使用雜合捕獲)以及其他技術可用於測定疾病及/或病狀之甲基化生物標記之甲基化狀態。舉例而言,大腸直腸贅瘤(例如晚期腺瘤及/或大腸直腸癌)甲基化生物標記作為或包括單個甲基化基因座。在某些特定具體實例中,靶向亞硫酸氫鹽定序以及其他技術可用於測定作為或包括兩個或更多個甲基化基因座之甲基化生物標記之甲基化狀態。
所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,在其中在本文所提供之大腸直腸癌篩檢方法中分析複數個甲基化基因座(例如複數個DMR)之甲基化狀態的具體實例中,可以多種形式中之任一者量測或表示各甲基化基因座之甲基化狀態,且複數個甲基化基因座之甲基化狀態(較佳各自以相同、類似或相當方式量測及/或表示)可以多種形式中之任一者共同或累積地分析或表示。在各種具體實例中,各甲基化基因座之甲基化狀態可作為甲基化部分量測。在各種具體實例中,各甲基化基因座之甲基化狀態可表示為來自總定序讀段之甲基化讀段與參考樣品相比較之百分比值。在各種具體實例中,各甲基化基因座之甲基化狀態可表示為與參考之定性比較,例如藉由將各甲基化基因座識別為高甲基化或低甲基化。
在分析單個甲基化基因座之一些具體實例中,單個甲基化基因座之高甲基化構成個體罹患或可能罹患病狀(例如癌症)(例如晚期腺瘤、大腸直腸癌)之診斷,而單個甲基化基因座不存在高甲基化構成個體可能未罹患病狀之診斷。在一些具體實例中,複數個經分析之甲基化基因座中之單個甲基化基因座(例如單個DMR)的高甲基化構成個體罹患或可能罹患病狀之診斷,而複數個經分析之甲基化基因座中之任何甲基化基因座處不存在高甲基化構成個體可能未罹患病狀之診斷。在一些具體實例中,複數個經分析之甲基化基因座中之經測定百分比(例如預定百分比)(例如至少10%(例如至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或100%))之甲基化基因座之高甲基化構成個體罹患或可能罹患病狀之診斷,而複數個經分析之甲基化基因座中之經測定百分比(例如預定百分比)(例如至少10%(例如至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或100%))之甲基化基因座不存在高甲基化構成個體可能未罹患病狀之診斷。在一些具體實例中,複數個經分析之甲基化基因座(例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、50、100、150或更多個DMR)中之經測定數目(例如預定數目)(例如至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、50、100、150或更多個DMR)之甲基化基因座之高甲基化構成個體罹患或可能罹患病狀之診斷,而複數個經分析之甲基化基因座(例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、50、100、150或更多個DMR)中之經測定數目(例如預定數目)(例如至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、50、100、150或更多個DMR)之甲基化基因座不存在高甲基化構成個體可能未罹患病狀之診斷。
在一些具體實例中,定性或定量地量測複數個甲基化基因座(例如複數個DMR)之甲基化狀態且組合量測複數個甲基化基因座中之各者以提供診斷。在一些具體實例中,複數個甲基化基因座中之各者之所定量量測甲基化狀態個別地經加權,且加權值經合併以提供可與參考比較之單一值以便提供診斷。
在一些具體實例中,甲基化狀態可包括測定映射至基因體區(例如DMR)之甲基化讀段及/或未甲基化讀段。舉例而言,當使用如本文所揭示之特定定序技術(例如NGS、全基因體亞硫酸氫鹽定序等)時,產生序列讀段。序列讀段為所推斷的對應於經定序之寡核苷酸(例如DNA)片段(例如cfDNA片段、gDNA片段)之全部或一部分的鹼基對序列(例如機率性序列)。在某些具體實例中,可使用參考序列(例如經亞硫酸氫鹽轉化之參考序列)將序列讀段映射(例如比對)至特定所關注區,以便判定讀段是否存在任何改變或變化。改變可包括甲基化及/或突變。所關注區可包括一或多種基因體標記,包括甲基化標記(例如DMR)、突變標記或如本文所揭示之其他標記。
舉例而言,在經亞硫酸氫鹽或酶處理之DNA片段的情況下,處理將未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶,而甲基化胞嘧啶未轉化成尿嘧啶。因此,針對具有甲基化胞嘧啶之DNA片段產生之序列讀段將與針對不具有甲基化胞嘧啶之同一DNA片段產生之序列讀段不同。胞嘧啶核苷酸後接鳥嘌呤核苷酸之位點(例如CpG位點)處的甲基化可備受關注。
品質控制方案
在某些具體實例中,可實施品質控制步驟。品質控制步驟用於確定特定步驟或製程是否在特定參數內進行。在某些具體實例中,品質控制步驟可用於確定給定分析之結果的有效性。另外或替代地,品質控制步驟可用於確定定序資料品質。舉例而言,品質控制步驟可用於確定一或多個DNA區之讀段覆蓋度。用於品質控制之定量度量值包括(但不限於)AT丟棄率、GC丟棄率、亞硫酸氫鹽轉化率(例如亞硫酸氫鹽轉化效率)及其類似物。未能滿足臨限品質控制條件(例如,最小轉化率、最大CG丟棄率等)可指示例如轉化步驟中之一或多者不在適當參數內執行。
舉例而言,在本文所描述之方法中,可使轉化方案之各種步驟最佳化以降低AT及/或GC丟棄率。如由所屬技術領域中具有通常知識者應理解,AT及GC丟棄度量值基於特定目標區之AT或GC含量而指示其之不充分覆蓋度。在某些具體實例中,具有低GC丟棄率之樣品適用於識別哪些樣品經適當處理。舉例而言,發現小於10%、小於9%、小於8%、小於7%、小於6%、小於5%、小於4%或更小之GC丟棄率可適用於識別經適當處理之樣品。
在某些具體實例中,品質控制步驟可涉及測定中靶比率及/或脫靶比率。與所關注區(例如DMR)對準之序列讀段被視為中靶,而未與所關注區(例如DMR)對準之序列讀段被視為脫靶。在某些具體實例中,中靶比率表示為中靶鹼基相對於對準鹼基之總數的百分比。在某些具體實例中,中靶比率表示為中靶及近靶鹼基相對於對準鹼基之總數的百分比。近靶鹼基可為目標區之某一數目個鹼基內(例如在500 bp內、在200 bp內、在100 bp內)的鹼基。在某些具體實例中,對於通過品質控制之定序實驗,中靶比率為至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、至少99%或更多。在某些具體實例中,脫靶比率表示為脫靶鹼基相對於對準鹼基之總數的百分比。在某些具體實例中,對於通過品質控制之定序實驗,脫靶比率小於95%、小於90%、小於85%、小於80%、小於70%、小於60%、小於50%、小於40%、小於30%、小於20%、小於10%、小於1%。
在某些具體實例中,品質控制步驟可包括測定映射之序列讀段的品質評分。品質評分為定量序列讀段經不正確地映射之機率的值。舉例而言,當映射短序列或重複序列時,序列有可能將映射至參考基因體中之多個位置。相比於序列讀段與參考基因體之其他可能比對,品質評分考慮序列讀段與參考基因體之最佳比對。在某些具體實例中,品質評分為映射品質(Mapping Quality;MAPQ)評分。MAPQ為讀段未對準之負的、按對數比例調整之機率。高得分指示讀段正確對準的高可信度,而低得分指示讀段正確對準的低可信度。在某些具體實例中,可使用以下等式計算MAPQ得分:
MAPQ得分= −10 log
10Pr{映射位置為錯誤的}。
在某些具體實例中,MAPQ得分捨入至最接近的整數。在某些具體實例中,Pr為如自比對(例如,映射)工具獲得之序列讀段不正確地映射的機率。在某些具體實例中,比例因子為1(而非10)或另一數目。
人工刺入對照
可使用對照核酸(例如DNA)分子(例如「刺入對照(spike-in control)」)評估或估計未甲基化胞嘧啶及甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶之轉化效率。對照核酸分子可用於涉及DNA樣品之轉化(例如亞硫酸氫鹽或酶轉化)之定序方法中。
當DNA如本文所述經歷轉化(例如亞硫酸氫鹽或酶轉化)時,轉化可能不完全。亦即,一些數目之未甲基化胞嘧啶可能未轉化成尿嘧啶。若轉化不完全使得未甲基化胞嘧啶大部分未轉化,則未轉化之未甲基化胞嘧啶可識別為在定序DNA時發生甲基化。因此,為了測定亞硫酸氫鹽轉化是否完全,對照DNA分子可與來自樣品之DNA片段一起經歷轉化。在某些具體實例中,對經轉化之對照DNA分子進行定序(例如使用如本文所述之NGS技術)產生複數個對照序列讀段。對照序列讀段可用於測定未甲基化胞嘧啶及/或甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶之轉化率。
先前技術並未認識到,對照(例如對照DNA分子)適用於包括於各樣品中。相反,其假定對於給定運行,轉化效率在樣品之間保持相對恆定。然而,本發明人已識別出DNA片段中未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶的轉化率可能因樣品而顯著不同。舉例而言,在單一批次之經處理樣品內,轉化效率可在10%至110%範圍內。應注意,可能存在過度轉化以使得轉化效率可能大於100%,例如當甲基化胞嘧啶之10%得到轉化時,轉化效率為110%。在某些具體實例中,轉化效率在30%至110%範圍內。在其他具體實例中,轉化效率在50%至100%範圍內。
在某些具體實例中,對照DNA分子可在片段化之後及使用例如亞硫酸氫鹽或酶試劑轉化之前添加至樣品中。在某些具體實例中,複數個(例如兩個、三個、四個或更多個)對照DNA序列可添加至樣品之DNA片段。對照DNA分子可為已知序列。舉例而言,對照序列中之序列、甲基化鹼基之數目及未甲基化鹼基之數目在將對照DNA分子添加至樣品中之前已測定。在某些具體實例中,對照序列可為試管內產生以含有人工甲基化或未甲基化核苷酸(例如甲基化胞嘧啶)之DNA序列。在某些具體實例中,對照序列可為經產生以含有完全未甲基化DNA核苷酸之DNA序列。
刺入對照序列之高轉化效率可用於推斷經歷與刺入對照相同之轉化製程的DNA片段之轉化效率。舉例而言,未甲基化刺入對照DNA序列中之至少至少98%未甲基化胞嘧啶之脫胺指示轉化效率較高且樣品可通過品質控制評定。在某些具體實例中,對照DNA序列之複數個DNA片段中至少90%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%之未甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶。高轉化效率係重要的,因為當DNA經受亞硫酸氫鹽或酶處理時,所有(或幾乎所有)未甲基化胞嘧啶轉化為尿嘧啶為理想的。如上文所描述,未轉化、未甲基化胞嘧啶可充當資料中之雜訊源。
另外,當使用轉化製程處理DNA時,甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶為不合需要的。刺入對照之甲基化胞嘧啶之轉化指示,在經歷與甲基化刺入對照相同之處理之DNA樣品中甲基化胞嘧啶已轉化成尿嘧啶。甲基化刺入對照中之甲基化胞嘧啶不應轉化成尿嘧啶。出於與上文所描述相同的原因,甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶可能在甲基化分析期間引起據稱未甲基化胞嘧啶之錯誤識別。在某些具體實例中,對照DNA序列之複數個DNA片段中至多5%、至多4%、至多3%、至多2%或至多1%之甲基化胞嘧啶轉化成尿嘧啶。舉例而言,甲基化刺入對照DNA序列中之至多2%甲基化胞嘧啶之脫胺指示轉化效率較高且樣品可通過品質控制評定。
識別突變
在如本文所揭示之某些具體實例中,可以一或多種預定突變生物標記形式識別基因體突變。在各種具體實例中,本發明之突變生物標記除甲基化生物標記以外亦用於病狀之進一步偵測(例如篩檢)及/或分類。在某些具體實例中,關於一或多種大腸直腸癌生物標記之甲基化狀態的資訊可與突變生物標記組合以便進一步分類所識別之大腸直腸癌。另外或替代地,突變生物標記可用於確定或建議(例如,支持或反對)所識別之疾病及/或病狀之特定治療過程。
在某些具體實例中,識別基因體突變可使用如本文所論述之定序技術(例如NGS定序技術)進行。在某些具體實例中,寡核苷酸(例如cfDNA片段、gDNA片段)經定序至足以在樣品中以低至1.0%、0.75%、0.5%、0.25%、0.1%、0.075%、0.05%、0.025%、0.01%或0.005%之頻率偵測到基因體突變(例如以突變生物標記形式,以腫瘤標記形式)的讀段深度。
基因體突變一般包括如所屬技術領域中所理解之DNA之核苷酸鹼基對序列的任何變異。在一些具體實例中,核酸中之突變可包括相比於參考DNA序列之單核苷酸變異體、反轉、缺失、插入、顛換、易位、融合、截短、擴增或其組合。
圖4列出其中發現適用基因體突變之DNA區。DNA區包括在染色體上含有突變標記之目標區的染色體編號(chr)、起始(「起始」)及結束(「結束」)位置,及基因名稱(例如NRAS、PTEN、KRAS、PIK3CA、EGFR、BRAF、STK22、TP53、KIT及MET),在該等基因中發現突變標記以及已識別出具有突變之密碼子之識別符。為避免疑義,圖4中所列之基因中之各者亦可包括未列出於圖4中之其他突變。
藉助於實例,圖4之第一列中所列之NRAS_p.A146識別基因NRAS在密碼子146處具有突變。藉由一或多個探針靶向之DNA區由染色體編號1及分別為114709462及114709702之起始位置及結束位置識別。在同一染色體上,起始位置114709581(「i.起始」)及結束位置114709583(「i.結束」)對應於編碼突變密碼子之DNA序列。在所識別之突變中,胺基酸丙胺酸(「A」)改變為脯胺酸(「P」),如圖4中所示。在特定分析中,在DNA片段之非編碼(「-1」)股中識別出突變。所提供之序列對應於突變密碼子之鹼基對,其係使用大寫字母識別。在密碼子之任一側上提供30 bp緩衝液用於進一步識別該區。
可使用NGS定序技術(例如靶向NGS定序技術、雜合NGS定序技術等)或本文揭示之其他定序技術識別突變。在如本文所揭示之某些具體實例中,可在經轉化(例如經亞硫酸氫鹽或酶轉化)DNA片段中識別突變。在某些具體實例中,可使用單一定序分析(例如NGS分析)平行(例如同時)識別突變及甲基化基因座。在某些具體實例中,一或多個捕獲探針經靶向以捕獲及/或富集對應於一或多種突變標記(例如如圖4中發現之突變區及位點)的寡核苷酸(例如DNA)序列之所關注區。
在某些具體實例中,突變標記含有低GC含量區。歸因於低GC含量,當使用經調適用於高GC含量區之方案對低GC含量區進行定序時,可能無法獲得區之足夠覆蓋。舉例而言,使用僅目標區之1×平鋪密度對低GC含量區進行靶向NGS定序(例如靶向亞硫酸氫鹽定序)可能無法提供對突變區之足夠覆蓋。平鋪(例如,平鋪密度、平鋪頻率)係指靶向至區之多個探針。可使用增加之探針平鋪密度(例如經由增加靶向區之探針的數目)以便為區提供額外覆蓋。舉例而言,可經由增加之平鋪來改善低GC含量區之覆蓋。因此,將區之平鋪密度增加為至少2×平鋪(例如,3×、4×或更多)可有益於增強靶向區之富集。舉例而言,在2×平鋪之情況下,由一探針覆蓋之區可經兩個彼此重疊之探針覆蓋。另外或替代地,探針可重疊以允許增強區之覆蓋度。舉例而言,探針可重疊至少10%、20%、30%、40%、50%或更多。兩個探針彼此重疊之量可取決於所需平鋪密度、靶向區之序列或其他因素。為避免疑義,亦可相對於高GC含量區(例如甲基化基因座)改變探針之平鋪及/或重疊。
例示性去重步驟
在如本文所論述之某些具體實例中,在定序資料中發現重複序列。重複序列由如本文所論述之許多潛在來源產生,且因此可需要自定序資料移除。由於來自癌症之信號較低,因此在分析中移除重複序列尤其重要。若不移除重複序列,則癌症信號會在雜訊中丟失。
舉例而言,在某些具體實例中,定序資料可包括自樣品之定序寡核苷酸片段(例如DNA片段,例如cfDNA、gDNA片段)獲得的大量讀段。對應於特定DNA片段之多個讀段可引起假變異體識別(call)(例如識別(identification)同一DNA片段之多個變異體),其將干擾甲基化CpG位點及/或突變之識別。在某些具體實例中,移除重複序列,隨後測定依讀段甲基化值。在某些具體實例中,生物資訊包(例如Picard、SAMTools)可用於標記重複序列及自定序資料移除。
圖13示出根據說明性具體實例之對定序資料進行以移除重複序列之一系列生物資訊步驟(1300)。提供及/或獲取(例如如本文所描述)自例如NGS定序技術獲取之讀段資料(1310)。在某些具體實例中,定序資料係獲自如本文所描述之經亞硫酸氫鹽或酶轉化之DNA片段。獲自定序資料之讀段接著可與參考序列比對(1320)。在某些具體實例中,參考序列為經亞硫酸氫鹽轉化之基因體(例如經亞硫酸氫鹽轉化之人類基因體)。可接著移除對應於光學重複序列之讀段(1330)。光學重複序列可在製備用於定序之樣品期間產生。光學重複序列可能與流量槽類型相關聯。舉例而言,具有圖案化流量槽之NGS定序器具有模板跳躍及因此引起簇重複之問題。模板跳躍在序列自流量槽上之一個光點至流量槽上之另一光點「跳躍」時發生。重複簇可導致資料集中之特定讀段的過度表示。重複簇亦可由NGS定序器之感測器產生,該感測器將基板(例如,流量槽)上之單一擴增簇不正確地識別為多個簇。在某些具體實例中,當兩個讀段共用一致鹼基序列時識別出光學重複序列。在某些具體實例中,若一對讀段均在同一影像塊(例如用於NGS之流量槽上之光點上),且讀段之間的距離小於100 bp(例如當使用NExtSeq設備時)及2500 bp(例如當使用NovaSeq設備時),則讀段稱為光學重複序列。
在某些具體實例中,亦可移除PCR重複序列(亦稱為庫重複序列)及/或過度定序重複序列(1340)。PCR重複序列及過度定序重複序列為對確切相同DNA片段之兩個或更多個複本進行定序而產生的序列讀段。PCR重複序列及過度定序重複序列可在庫製備期間產生。在某些具體實例中,若序列讀段具有相同的(1)5'端座標、(2)3'端座標及(3)甲基化水準,則該等序列讀段視為PCR重複序列或過度定序重複序列,其中序列讀段之5'端座標及3'端座標對應於序列讀段之分別映射至參考序列之最5'核苷酸及最3'核苷酸所處的位置。最後,對經去重讀段進行品質過濾(1350),此使得移除額外讀段。
在某些具體實例中,去重序列讀段不包含移除具有不同甲基化水準之重複序列讀段。舉例而言,樣品可具有兩個相同序列讀段。然而,一個序列讀段可具有經甲基化之CpG位點,而另一股中之相同CpG位點未經甲基化。在某些具體實例中,可保持兩股用於其他生物資訊分析。不希望受任何特定理論束縛,重複片段內存在不同甲基化水準可歸因於定序誤差或一個片段之不同來源。
應用
本發明之方法及組成物可用於多種應用中之任一者中。舉例而言,本發明之方法及組成物可用於篩檢或幫助篩檢病狀(例如癌症)。特定言之,該等方法及組成物可用於篩檢或幫助篩檢大腸直腸贅瘤,例如晚期腺瘤及/或大腸直腸癌。在各種情況下,使用本發明之方法及組成物進行篩檢可偵測到任何分期之大腸直腸癌,包括(但不限於)早期大腸直腸癌。在一些具體實例中,使用本發明之方法及組成物進行篩檢應用於40歲或更大,例如40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90歲或更大的個體。特定言之,40歲或更大的個體關注大腸直腸癌及/或晚期腺瘤篩檢。在一些具體實例中,使用本發明之方法及組成物進行篩檢應用於18歲或更大,例如18、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90歲或更大的個體。在一些具體實例中,使用本發明之方法及組成物進行篩檢應用於18至40歲之個體。在各種具體實例中,使用本發明之方法及組成物進行篩檢應用於經歷腹痛或不適(例如經歷未診斷或不完全診斷之腹痛或不適)的個體。在各種具體實例中,使用本發明之方法及組成物進行篩檢應用於不經歷可能與癌症或大腸直腸贅瘤(諸如晚期腺瘤、息肉病及/或大腸直腸癌)相關之症狀的個體。因此,在某些具體實例中,使用本發明之方法及組成物進行篩檢至少相對於晚期或非早期癌症而言為完全或部分預防性或防治性的。
在各種具體實例中,使用本發明之方法及組成物進行癌症篩檢可應用於無症狀人類個體。特定言之,若個體未通過非侵入性可觀測標誌(例如無基於裝置之探測、組織樣品分析、體液分析、手術或癌症篩檢中之一者、若干者或全部)報告及/或展現足夠支持個體可能罹患病狀之醫療合理懷疑的病狀特徵,則該個體可稱作「無症狀」。在根據本發明之方法及組成物篩檢之無症狀個體中偵測諸如晚期腺瘤及/或早期大腸直腸癌之大腸直腸贅瘤尤其為可能的。
所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,針對諸如晚期腺瘤及/或大腸直腸癌之大腸直腸贅瘤的常規預防性及/或防治性篩檢改良診斷。如上所指出,根據至少一個癌症分期系統,早期癌症包括0期至II C期之大腸直腸癌。因此,本發明尤其提供特別適用於診斷及治療大腸直腸贅瘤之方法及組成物,該等大腸直腸贅瘤包括晚期腺瘤、息肉病及/或早期大腸直腸癌。一般而言,且特定言之,在其中每年實施根據本發明之篩檢的具體實例中,及/或其中個體在篩檢時無症狀的具體實例中,本發明之方法及組成物尤其可能偵測到早期大腸直腸癌。
在各種具體實例中,根據本發明之大腸直腸癌篩檢針對給定個體執行一次或針對給定個體執行多次。在各種具體實例中,根據本發明之大腸直腸癌篩檢定期進行,例如每六個月、每年、每兩年、每三年、每四年、每五年或每十年進行。
在各種具體實例中,使用本文所揭示之方法及組成物進行篩檢將提供對病狀之診斷(例如大腸直腸贅瘤之類型或類別)。在其他情況下,使用本文所揭示之方法及組成物篩檢大腸直腸贅瘤將指示患有一或多種病狀,但對於對特定病狀之診斷並非決定性的。舉例而言,篩檢可用於將個體分類為患有一或多種病狀或病狀組合,包括(但不限於)晚期腺瘤及/或大腸直腸癌。在各種情況下,使用本發明之方法及組成物進行篩檢之後可為另一診斷確認分析,該另一分析可確認、支持、削弱或否決由先前篩檢(例如根據本發明之篩檢)產生之診斷。
在各種具體實例中,根據本發明之方法及組成物進行篩檢例如藉由早期大腸直腸癌診斷降低大腸直腸癌死亡率。資料支持,大腸直腸癌篩檢降低大腸直腸癌死亡率,其效應持續超過30年(參見例如Shaukat 2013 N Engl J Med. 369(12):1106-14)。此外,大腸直腸癌尤其難以治療,至少部分因為大腸直腸癌在不存在及時篩檢的情況下,直至癌症經過早期才可能偵測到。至少出於此原因,大腸直腸癌之治療通常不成功。為了使群體範圍的大腸直腸癌結果的改善最大化,利用根據本發明之篩檢可與例如募集符合條件的個體結合以確保廣泛篩檢。
在各種具體實例中,包括一或多種本文所揭示之方法及/或組成物的大腸直腸贅瘤篩檢之後為治療大腸直腸癌,例如治療早期大腸直腸癌。在各種具體實例中,大腸直腸癌(例如早期大腸直腸癌)之治療包括投予包括手術、放射療法及化學療法中之一或多者的治療方案。在各種具體實例中,大腸直腸癌(例如早期大腸直腸癌)之治療包括投予包括本文所提供之治療中之一或多者的治療方案以用於治療0期大腸直腸癌、I期大腸直腸癌及/或II期大腸直腸癌。
在各種具體實例中,大腸直腸癌之治療包括藉由移除癌組織之手術(例如藉由局部切除(例如藉由結腸鏡)、部分結腸切除術或完全結腸切除術)中之一或多者,來治療早期大腸直腸癌,例如0期大腸直腸癌或I期大腸直腸癌。
在各種具體實例中,大腸直腸癌之治療包括藉由移除癌組織之手術(例如藉由局部切除(例如藉由結腸鏡)、部分結腸切除術或完全結腸切除術)、移除接近所識別之大腸直腸癌組織的淋巴結的手術及化學療法(例如投予5-FU及甲醯四氫葉酸、奧沙利鉑(oxaliplatin)或卡培他濱(capecitabine)中之一或多者)中之一或多者,來治療早期大腸直腸癌,例如II期大腸直腸癌。
在各種具體實例中,大腸直腸癌之治療包括藉由移除癌組織之手術(例如藉由局部切除(例如藉由基於結腸鏡之切除)、部分結腸切除術或完全結腸切除術)、移除接近所識別之大腸直腸癌組織的淋巴結的手術、化學療法(例如投予5-FU、甲醯四氫葉酸、奧沙利鉑、卡培他濱中之一或多者,例如以以下之組合形式:(i)5-FU與甲醯四氫葉酸,(ii)5-FU、甲醯四氫葉酸與奧沙利鉑(例如FOLFOX)或(iii)卡培他濱與奧沙利鉑(例如CAPEOX))及放射療法中之一或多者,來治療III期大腸直腸癌。
在各種具體實例中,大腸直腸癌之治療包括藉由移除癌組織之手術(例如藉由局部切除(例如藉由結腸鏡)、部分結腸切除術或完全結腸切除術)、移除接近所識別之大腸直腸癌組織的淋巴結的手術、移除轉移瘤之手術、化學療法(例如投予5-FU、甲醯四氫葉酸、奧沙利鉑、卡培他濱、伊立替康(irinotecan)、靶向VEGF之治療劑(例如貝伐單抗(bevacizumab)、塞維-阿柏西普(ziv-aflibercept)或雷莫蘆單抗(ramucirumab)、靶向EGFR之治療劑(例如西妥昔單抗(cetuximab)或帕尼單抗(panitumumab))、瑞戈非尼(Regorafenib)、曲氟尿苷及替吡嘧啶(tipiracil)中之一或多者,例如以以下之組合形式或包括以下:(i)5-FU與甲醯四氫葉酸,(ii)5-FU、甲醯四氫葉酸與奧沙利鉑(例如FOLFOX),(iii)卡培他濱與奧沙利鉑(例如CAPEOX),(iv)甲醯四氫葉酸、5-FU、奧沙利鉑與伊立替康(FOLFOXIRI)及(V)曲氟尿苷與替吡嘧啶(Lonsurf))、放射療法、肝動脈輸注(例如若癌症已轉移至肝臟)、腫瘤消融、腫瘤栓塞術、大腸支架、結直腸切除術(colorectomy)、結腸造口術(例如轉流(diverting)結腸造口術)及免疫療法(例如帕博利珠單抗(pembrolizumab))中之一或多者,來治療IV期大腸直腸癌。
所屬技術領域中具有通常知識者可例如如藉由開業醫師所判定,單獨或以任何組合、以任何順序、方案及/或治療程式利用本文所提供之大腸直腸癌治療。所屬技術領域中具有通常知識者將進一步瞭解,晚期治療選項可適合於先前已罹患癌症或大腸直腸癌之個體,例如診斷為患有復發性大腸直腸癌之個體中的早期癌症。
在一些具體實例中,本文提供的用於大腸直腸贅瘤篩檢之方法及組成物可告知例如由個體、保健機構、保健從業者、健康保險供應商、政府機構或保健費用相關的其他各方所承擔的治療及/或付款(例如,報銷或減少醫療護理(諸如篩檢或治療)費用)決定及/或行為。
在一些具體實例中,本文所提供的用於大腸直腸贅瘤篩檢之方法及組成物可告知作出關於健康保險供應商是否報銷支付者或接受者例如用於以下之保健費用的決定:用於(1)自身篩檢(例如,報銷用於以其他方式不可用之篩檢、僅可用於週期性/常規篩檢或僅可用於臨時及/或偶然動機的篩檢);及/或用於(2)治療,包括例如基於篩檢結果而起始、維持及/或改變療法。舉例而言,在一些具體實例中,本文所提供的用於大腸直腸贅瘤篩檢之方法及組成物用作關於是否向保健費用支付者或接受者提供報銷或減少費用的判定的依據、促成因素或支持。在一些情況下,尋求報銷或費用減少之一方可提供根據本說明書進行之篩檢的結果以及對此類保健費用報銷或費用減少之要求。在一些情況下,關於作出是否提供保健費用報銷或費用減少之判定的一方將在接收及/或審閱根據本說明書進行之篩檢的結果後,全部或部分地達成判定。
為避免任何疑義,所屬技術領域中具有通常知識者將自本發明瞭解,本說明書之用於大腸直腸癌診斷的方法及組成物至少用於試管內用途。因此,本發明之所有態樣及具體實例可至少試管內進行及/或使用。
套組
本發明尤其包括套組,其包括一或多種如本文所提供用於篩檢之組成物,視情況與其使用說明書組合用於篩檢(例如篩檢晚期腺瘤、大腸直腸癌、其他癌症或與異常甲基化狀態相關之其他疾病或病狀,例如神經退化性疾病、腸胃道病症及其類似者)。在各種具體實例中,用於篩檢與異常甲基化狀態相關之疾病或病狀的套組可包括一或多個寡核苷酸探針(例如一或多個經生物素標記之寡核苷酸探針)。在某些具體實例中,用於篩檢之套組視情況包括一或多種如本文所揭示之亞硫酸氫鹽轉化試劑。在某些具體實例中,用於篩檢之套組視情況包括一或多種如本文所揭示之酶轉化試劑。在某些具體實例中,用於篩檢之套組可包括如本文所描述之一或多個轉接子。在某些具體實例中,套組可包括一或多種用於庫製備之試劑。在某些具體實例中,套組可包括軟體(例如用於分析DMR之甲基化狀態)。
實施例
實施例1:識別與大腸直腸癌及晚期腺瘤有關之標記
此實施例之目的係識別大腸直腸癌及結腸腺瘤樣品(例如來自患有晚期腺瘤之個體之樣品)之DNA中之差異甲基化區(DMR)。DMR之識別藉由比較患有大腸直腸癌及/或結腸腺瘤之個體之DNA與匹配對照樣品來進行。此比較允許開發將闡明來自無細胞(cfDNA)之大腸直腸癌及晚期腺瘤相關甲基化模式之方法。
使用全基因體亞硫酸氫鹽定序(WGBS)識別自多種來源獲得之基因體DNA(gDNA)及cfDNA之樣品中甲基化狀態之差異。gDNA係獲自具有不同組織背景(例如大腸直腸癌、結腸腺瘤、肺癌、乳癌、胰臟癌、胃癌及匹配對照)之組織樣品及白血球層樣品。
使用DNeasy Blood & Tissue套組(Qiagen)根據製造商之方案,萃取來自組織及白血球層樣品之基因體DNA(gDNA)。接著進一步處理所萃取之gDNA以將其片段化。舉例而言,用Covaris S220超音波處理器將gDNA片段化為具有約400 bp長度之區段。
使用QIAamp Circulating Nucleic Acid套組(Qiagen)根據製造商之方案,萃取來自血漿樣品之cfDNA。
所萃取及片段化之gDNA(基因體DNA)及cfDNA經EZ DNA Methylation-Lightning套組(ZymoResearch)亞硫酸氫鹽轉化。藉由使用Accel-NGS Methyl-seq DNA庫套組(Swift Biosciences)由經亞硫酸氫鹽轉化之DNA片段製備定序庫。使用成對末端定序,用NovaSeq6000(Illumina)設備以37.5x之平均深度對經轉化DNA片段進行定序。對於此實驗,進行成對末端定序以使得覆蓋經轉化DNA片段之各末端之150 bp(例如2×150)。使用Bisulfite Read Mapper與Bowtie 2比對經定序之讀段與經亞硫酸氫鹽轉化之人類基因體(Ensembl 91組裝體)。以下步驟用於比對經定序之讀段與經亞硫酸氫鹽轉化之人類基因體:
1.定序品質之評估
2.與參考基因體(hG38)比對
3.自轉接子二聚體去重及清除
4.甲基化識別(例如甲基化核酸之識別)
藉由比較大腸癌及/或結腸腺瘤組織樣品之個別CpG之beta(β)值與匹配對照組織來進行差異甲基化區分析。β值反映樣品中之CpG讀段之甲基化水準。β值為0指示在特定CpG位置處未發現甲基化讀段,而β值為1指示所有讀段均完全甲基化。將個別CpG甲基化值分數合併成在彼此50 bp距離內具有最少3個CpG之區。評估該區之q值(其為藉由組間標籤置換測試校正之p值)以便選擇來自患有大腸直腸癌及/或結腸腺瘤之個體的DNA區,該等區與獲自對照個體之DNA中之相同區的甲基化具有顯著差異。q值<0.05視為顯示出差異甲基化區(DMR)之高統計顯著性。進一步評估大量區以確定與具有非大腸直腸癌來源之組織樣品、非大腸直腸來源之對照組織樣品、白血球層樣品及來自健康個體之cfDNA相比,是否存在顯著甲基化信號。
總計,6061個DMR最初被識別為對於大腸直腸癌及/或晚期腺瘤有意義。此等DMR包括更傾向指示大腸直腸癌之區、更傾向指示不同組織學亞型之結腸腺瘤的DMR及指示大腸直腸癌及晚期腺瘤兩者之區。
使用依讀段信號計分法,根據全基因體定序資料對選定目標區進行進一步癌症信號分析。在組織-對照成對樣品中計算允許最大限度地分離癌症讀段與對照讀段之臨限值。將所計算之分數應用於從個體之血漿cfDNA獲得之各讀段。
實施例2:特徵評估及演算法開發
此實施例之目的係識別來自實施例1之哪些差異甲基化區(DMR)更傾向指示大腸直腸癌及/或晚期腺瘤且可用於後續組別研發。此實施例中所執行之工作評估了約2000個DMR,發現其更傾向指示大腸直腸癌。在訓練-驗證(train-verification)設定中對約2000個DMR之樣品集採用初始目標區及預測模型。自較大樣品集獲得之結果充當進一步QC管線定義及最佳化本文所述之癌症信號偵測方法的基礎。
方法
圖5為如本文中所執行之雜合捕獲方法(500)之流程圖。本文中進一步描述雜合捕獲方法(500)之步驟。在步驟(505)中,自血漿萃取cfDNA。需要約10-約20 ng之DNA以供處理。接著向cfDNA樣品中添加人工刺入對照(510)。人工刺入對照用於在後續品質控制步驟中監測甲基化胞嘧啶及/或未甲基化胞嘧啶轉化至尿嘧啶之轉化率。接著對DNA樣品進行轉化(例如亞硫酸氫鹽或酶轉化)(515)。轉接酶(adaptase)連接步驟(520)為同時進行末端修復加尾(tailing)及將第一轉接子連接至DNA片段(例如cfDNA片段)之3'端的反應。延伸步驟(525)產生互補、無尿嘧啶之庫分子。轉接子連接步驟(530)向新產生之庫分子添加第二轉接子。接著使用qPCR評定庫擴增之最佳循環數目(535)。接著進行PCR標引(indexing)(540)以增加產率且併入全長轉接子用於庫片段之單標引或雙標引(545)。接著將甲基化及/或突變捕獲探針與經標引庫池(indexed library pools)雜合(550)。接著藉由結合經生物素標記、雜合之捕獲探針使目標DNA片段富集,該等捕獲探針與鏈黴抗生物素蛋白塗佈之珠粒雜合。捕獲之後,將所捕獲之分子接著使用PCR擴增(555)。此捕獲後之擴增步驟伴有純化及品質控制步驟。最後,接著使用NGS技術定序所捕獲及擴增之分子以獲得對應於DNA片段之讀段(560)。進行後續生物資訊分析(565)以識別經甲基化及/或突變的經定序目標。
樣品集
該研究係在西班牙塞維利亞(Sevilla, Spain)之維爾根德爾羅西奧醫院研究倫理委員會(The Research Ethics Committee of the Virgen del Rocio Hospital)批准下進行(倫理委員會批准參考號:2014PI/155)。所有患者在取樣之前提供書面知情同意書。
患者群組
在內視鏡檢科及門診部中,自進行結腸鏡檢用於篩檢之前或由於糞便隱血(結腸鏡檢前樣品)的平均風險患者收集血液樣品。經由在CRC治療之前自腫瘤科預先招募CRC患者豐富大腸直腸癌(CRC)數目,且樣品獲自生物庫(結腸鏡檢後樣品)。大腸直腸癌患者之分期根據AJCC Cancer Staging Manual第8版界定,該文獻以全文引用之方式併入本文中。
在結腸鏡檢之前直至結腸鏡檢當天最多60天(但在投予任何鎮定劑用於該程序之前)收集結腸鏡檢前血液樣品。為了納入患者,結腸鏡檢必須到達盲腸且大腸直腸之各區段的可見度必須為「良好」或「極佳」的。基於結腸鏡檢及病理學結果將患者指配至病狀組。結腸鏡檢及病理學結果包括以下結果:大腸直腸癌(CRC)、晚期腺瘤(AA)、非晚期腺瘤(non-advanced adenoma ;NAA)、增生性息肉或健康(例如「正常」)大腸直腸。患有AA之個體定義為具有以下之個體:腺瘤等於或大於1 cm、管絨毛狀組織、高度發育不良及/或鋸齒狀腺瘤伴發育不良、原位癌。
在結腸鏡檢之後至少3天收集來自等待CRC治療的結腸鏡檢後患者之血液樣品。收集之平均時間為結腸鏡檢後15天。收集時間在3至75天範圍內。
研究納入標準
參與者可為女性或男性且要求為至少45歲。
研究排除標準
排除標準為:(1)先前診斷患有癌症,除了患有新診斷大腸直腸癌之患者,(2)CRC家族病史,(3)具有基因癌症傾向性之個人或家族病史,(4)先前診斷患有良性胃腸疾病,(5)懷孕及(6)對於患有大腸直腸癌之參與者,針對當前癌症有當前或先前療法。當前或先前療法包括:除確定診斷、化療、免疫療法、激素療法及/或放射療法所需之外科治療以外的外科治療。
血漿樣品收集方案
使用以下兩種方法中之一者收集血漿樣品。在第一種方法中,使用K2 EDTA管收集血漿。用此等類型之管收集的血漿在收集2小時內藉由雙旋離心萃取。在第二種方法中,用Cell-Free DNA BCT® Streck管收集血漿。接著在收集2天內用雙旋離心萃取血漿。在兩種方法中,血漿都儲存於-80℃下直至對其進行分析。
自血漿萃取之cfDNA及品質對照樣品
使用QIAamp MinElute ccfDNA Midi套組(Qiagen)根據製造商之說明書,自4 mL人類血漿萃取cfDNA。
使用Qubit® dsDNA HS分析套組(Thermo Fisher Scientific)量測cfDNA濃度。
在Fragment Analyzer(Agilent)上用DNF-474 NGS片段套組評估cfDNA品質。
至少需要10 ng之經萃取cfDNA進入下一步驟。
DNA之亞硫酸氫鹽及酶轉化
使用最佳化的EZ DNA Methylation-Direct套組(Zymo)對來自患者中之各者的10 ng與20 ng之間的cfDNA進行亞硫酸氫鹽處理。在16個複製樣品上使用NEBNext Enzymatic Methyl-seq Conversion Module(NEB)套組以及甲醯胺變性。將來自用酶方法製備之複製樣品的結果與實施例3中之經亞硫酸氫鹽轉化之樣品進行比較。cfDNA之脫胺有助於識別甲基化及未甲基化胞嘧啶殘基,尤其在CpG位點處之該等殘基。
NEB套組為基於酶之亞硫酸氫鹽轉化的替代方法以用於使cfDNA脫胺。在酶方法中,TET2氧化甲基化胞嘧啶(5-甲基胞嘧啶(5-mC)及5-羥甲基胞嘧啶(5-hmC))。在氧化之後,使用APOBEC(脂蛋白元B mRNA編輯酶,催化聚肽樣)處理DNA。使未經修飾之胞嘧啶(例如不受TET2氧化影響之未甲基化胞嘧啶)脫胺為尿嘧啶。
在酶方法中,將10 μl TET2反應緩衝液、1 μl DTT(二硫蘇糖醇)、1 μl氧化補充劑及1 μl TET2添加至28 μl DNA。添加5 μl稀釋Fe(II)溶液且在37℃下培育1小時。接著停止DNA氧化。接著清潔氧化DNA。將4 μl甲醯胺添加至16 μl之氧化DNA中用於變性。接著將以下添加至20 μl變性DNA中:68 μl水、10 μl APOBEC反應緩衝液、1 μl BSA及1 μl APOBEC。接著在37℃下培育溶液3小時。
EZ DNA Methylation-Direct套組(Zymo)方案之最佳化版本如下文所呈現地使用。該方案之最佳化版本含有各種品質控制及實驗參數,其對於維持經定序之cfDNA之完整性及/或識別是否有任何錯誤存在於該等過程中而言為重要的。
在cfDNA轉化之前,向所有cfDNA樣品中添加人工甲基化及未甲基化刺入(Premium RRBS套組[Diagenode])對照序列。使用1:10000比率(按體積計)之刺入對照比cfDNA,添加刺入對照序列。
在下文呈現之方案之最佳化版本中,CT轉化試劑與樣品之比率低於標準比率。舉例而言,在標準方案中,可使用20 µl之樣品及130 µl之CT轉化試劑。在下文呈現之方案中,117 µl CT轉化試劑用於33 µl樣品。增加的樣品之量考慮到低量之起始物質。另外,可增加樣品之量及/或減少亞硫酸氫鹽試劑之量以補償亞硫酸氫鹽試劑之侵襲性性質,該亞硫酸氫鹽試劑可能進一步使DNA片段化。
另外,改變變性及轉化循環之溫度及變性-轉化循環之數目。在標準方案中,變性-轉化循環運行單次。另外,在標準方案下,變性在98℃下進行8分鐘,而轉化在64℃下進行3.5小時。
CT轉化試劑為含有焦亞硫酸鈉之試劑。該試劑用於cfDNA之亞硫酸氫鹽轉化。如由製造商提供,各CT轉化試劑管經設計用於10次各別DNA處理。如下製備CT轉化試劑:
1.將790 µl M-溶解緩衝液及300 µl M-稀釋緩衝液添加至CT轉化試劑管中。
2.在室溫下以頻繁渦旋或震盪將溶液混合10分鐘(在暗處保持)。
3.將160 µl M-反應緩衝液添加至溶液中且再混合1分鐘。
注意事項:在CT轉化試劑中發現痕量之未溶解試劑為正常的。CT轉化試劑為感光性的,使其曝露於光的情況減至最少。
-將117 µl CT轉化試劑添加至33 µl樣品中。將溶液用移液管向上及向下移取約5次。
-藉由翻轉混合樣品且接著短暫離心以確保無小液滴在管蓋中或管面上。
-將樣品置於熱循環儀中且使用以下方案運行:
-若樣品未準備好,則藉由添加24 ml 100%乙醇至6 ml M-洗滌緩衝液濃縮物(D5020)或添加96 ml 100%乙醇至24 ml M-洗滌緩衝液濃縮物(D5021)中來製備M-洗滌緩衝液。
-將600 µl M-結合緩衝液添加至Zymo-Spin™ IC管柱中且將該管柱置於所提供之收集管中。
-將樣品裝載至含有M-結合緩衝液之Zymo-Spin™ IC管柱中。封閉蓋且藉由翻轉管柱若干次來混合樣品。
-以全速(13000 g)離心管柱1分鐘。丟棄流過物。
-將100 µl M-洗滌緩衝液添加至管柱中。以全速(13000 g)離心管柱1分鐘。
-將200 µl M-脫磺化緩衝液添加至管柱中且在室溫(20℃-30℃)下培育確切30分鐘。在此培育期之後,以全速(13000 g)離心管柱1分鐘。
-將200 µl M-洗滌緩衝液添加至管柱中。以全速(13000 g)離心管柱1分鐘。丟棄流過物。
-再將200 µl M-洗滌緩衝液添加至管柱中且在較高速度(15000 g)下離心管柱1.5分鐘。
-將管柱置於1.5 ml微量離心管中。將17 µl M-溶離緩衝液直接添加至管柱基質中且培育2分鐘。以全速(20000 g)離心管柱1.5分鐘以溶離DNA。
-藉由將溶離液轉移至管柱膜中且等待2分鐘來進行第二溶離。以全速(20000 g)離心管柱1.5分鐘以溶離DNA。
-將15 µl之各亞硫酸氫鹽化cfDNA樣品轉移至具有不含RNA酶/DNA酶之蓋的8條帶管中,且在-20℃下冷凍以用於後續庫製備。
循環步驟 | 溫度 | 時間 | 循環 |
變性 | 95℃ | 1 min | 20 |
轉化 | 60℃ | 10 min | |
保持 | 4℃ | 隔夜 | / |
在Fragment Analyzer™(Agilent)上使用RNA 6000 Pico套組(Agilent)評估經轉化cfDNA品質。
庫製備
經轉化cfDNA用作NGS(次世代定序)庫製備的輸入。Accel-NGS® Methyl-Seq DNA庫套組(Swift Bioscience)用於使用經轉化cfDNA製備庫。圖6展示涉及向DNA片段添加轉接子序列的一系列步驟(600)。經亞硫酸氫鹽轉化之單股DNA片段首先經受轉接酶連接步驟(610)。轉接酶連接步驟為高效、獨立於模板之反應,其同時進行末端修復加尾及將第一轉接子(截短轉接子1)連接至DNA片段之3'端。接下來,執行延伸步驟(620)以產生互補、無尿嘧啶之庫分子。延伸後,連接(630)添加第二轉接子(截短轉接子2)至新產生之庫分子。接著進行PCR標引(640)以增加產率且併入全長轉接子用於庫片段之單標引或雙標引。基於珠粒之清除步驟用於移除寡核苷酸及小片段兩者。
在LightCycler® 96系統(Roche)上使用KAPA SYBR® FAST(Sigma-Aldrich)藉由qPCR評估最佳庫擴增。qPCR用於量測如本文所述之所製備庫之總濃度。所需庫材料之最少量為約200 ng。qPCR確定可能需要進行以便獲得最少量之庫材料的最佳PCR循環數目。將所產生之DNA庫首先在IP-Star® Compact自動化系統(Diagenode目錄號B03000002)上使用Agencourt® AMPure® XP(Beckman Coulter)純化,接著使用Qubit™ dsDNA HS分析套組(Thermo Fisher Scientific)定量,且最後在Fragment Analyzer™(Agilent)上用高靈敏度NGS片段分析套組(DNF-474)評估其大小。
雜合捕獲
120-bp生物素標記之DNA探針經設計用於靶向(例如選擇性)富集經亞硫酸氫鹽或酶轉化之DNA。120-bp探針經設計以靶向預定區之高甲基化片段(100%甲基化CpG)或低甲基化片段(100%未甲基化CpG)(例如甲基化標記、突變標記)。探針經設計以使得每個股存在至少一個探針且每個甲基化狀態存在一個探針。亦即,存在靶向編碼股之兩個探針及靶向非編碼股之兩個探針。各對之兩個探針中之一者靶向甲基化片段,而另一個探針靶向未甲基化片段。對於捕獲部分甲基化區,探針及目標區使用8之錯配計數(例如在屬於目標區之DNA片段與捕獲探針之間,至多約8個鹼基可錯配(例如形成非沃森-克里克鹼基配對))。
在此實驗中,使用1×平鋪密度設計用於甲基化目標之探針。使用3×平鋪密度設計用於突變目標之探針,其中目標中之各鹼基由至少3個不同探針覆蓋(例如其中探針之間存在實質性重疊)。使用3×平鋪設計突變探針以確保低CG含量區(例如具有約30%至約40% GC含量之區)之更高捕獲效率,否則該等區會過低表示。平鋪密度係指探針對目標區之覆蓋度。舉例而言,經設計具有1×平鋪密度之探針將覆蓋目標區之各鹼基至少一次。具有3×平鋪密度之探針將覆蓋目標區至少3次。
定製演算法將候選探針與基因體進行比對,且對中靶映射事件及脫靶映射事件之可能發生數目進行評分。自最終組別設計省略具有>250個全局映射至脫靶區之基因體區的探針。合成經生物素標記之探針且合併成最終靶向甲基化組別。在初始分析設計及測試之後亦進行脫靶映射。若目標在實際組別中引起超過1%的脫靶捕獲,則省略目標。
將經純化庫(各為約187.5 ng)一起彙集於8個叢中,使用concentrator plus(Eppendorf)乾燥且使用Twist®之快速雜合目標富集(Fast Hybridization Target Enrichment)方案及如本文所描述之定製面版探針捕獲,該定製面版探針經設計以捕獲所關注之甲基化及突變目標。與經生物素標記之探針結合的片段使用經鏈黴抗生物素蛋白塗佈之珠粒捕獲。
根據製造商之方案,使用PCR擴增將來自純化庫之所捕獲片段再擴增11個循環。接著用Twist珠粒純化所擴增庫。
描述Twist快速雜合目標富集方案之例示性方法呈現如下。值得注意地,在步驟(例如步驟23-步驟28)期間維持快速洗滌緩衝液1之70℃溫度對富含GC區至關重要。此等步驟之溫度差異會導致高於預期GC丟棄率(例如,大於6%之GC丟棄率)。舉例而言,當在65℃下使用快速洗滌緩衝液1時,GC丟棄率為約30%,此出人意料地高。因此,使移液時間減至最少且維持快速洗滌緩衝液1及樣品-快速洗滌緩衝液1混合物之溫度為重要的。
Twist快速雜合目標富集方案
在開始之前
將所有所需試劑在冰上解凍,接著脈衝渦旋2秒以混合及脈衝旋轉。
在捕獲探針與庫池之雜合的準備中,亦將庫池在冰上解凍:
來自Twist快速雜合試劑:
快速雜合混合物
雜合增強劑
1.使用各經擴增、經標引的庫之濃度來計算雜合所需之各庫之體積(以µl為單位)。將來自各經擴增、經標引的庫之所計算體積轉移至雜合反應管(例如0.2-ml薄壁PCR帶管、96孔盤)中用於待進行之各雜合反應。
製備預雜合溶液
2.將以下體積之試劑添加至各擴增經標引的庫中以產生如下表1中所示的預雜合溶液。藉由輕擊管來混合溶液。
表1.用於預雜合溶液之試劑的體積
試劑 | 體積 |
Twist探針組別 | 4 µL |
視情況選用:二級面版(若不使用二級面版,則不添加水,因為整個溶液將經乾燥) | 4 µL |
通用阻斷劑 | 8 µL |
阻斷劑溶液 | 5 µL |
3.對管進行脈衝旋轉,且確保溶液中存在之氣泡數目最少。
4.使用SpeedVac系統(或類似蒸發器裝置)在用於雜合反應之管中使用低熱或不使用熱乾燥預雜合溶液(包括庫、探針、阻斷劑)。
重要事項:步驟12至18(下文)與預雜合溶液乾燥並行地進行且在30分鐘下進行雜合。
使用來自步驟1之等分庫及雜合反應溶液,以及解凍的快速雜合混合物及雜合增強劑。
重要事項:在進行此步驟之前,熱循環儀及PCR管或板之相容性藉由在95℃下將其培育至多5分鐘以確保其在熱及壓力下不破裂來測試。調節熱循環儀封蓋之緊密性及/或使用熱循環儀模型專用之墊片。
所需試劑
•乾燥的雜合反應物(來自步驟4)
•試劑解凍:
•快速雜合混合物
•雜合增強劑
在開始之前
在表2中使用以下條件程式化96孔熱循環儀,且將經加熱之封蓋設定為85℃:
表2.熱循環儀程式步驟。
再懸浮預雜合溶液
步驟 | 溫度 | 時間 |
1 | 95℃ | 保持 |
2 | 95℃ | 5 min |
3 | 60℃ | 15 min至4小時 |
5.將快速雜合混合物加熱至65℃持續10分鐘,或直至所有沈澱物溶解。渦旋混合物且立即使用。不使快速雜合混合物冷卻至室溫。
6.使來自步驟4之乾燥預雜合溶液再懸浮於20 μl快速雜合混合物中。
遵循此過程時需要考慮的一些注意事項呈現如下。若此再懸浮之溶液需要轉移至二級容器中進行雜合,則再懸浮之溶液藉由輕擊混合且再培育5分鐘用於再懸浮。快速雜合混合物為黏性的。用移液管緩慢移取混合物以確保準確度。存在於捕獲探針中之小白色粒子不影響最終捕獲產物。
7.對管進行脈衝旋轉,且確保不存在顯現氣泡。
8.將30 μl雜合增強劑添加至預雜合溶液之頂部。
9.對管進行脈衝旋轉以確保所有溶液均在管底部。
注意事項:雜合增強劑在脈衝旋轉之後在雜合反應頂部沈降。此並不影響最終捕獲產物。
將管轉移至預加熱熱循環儀。接著將程式移動至熱循環儀程式之步驟2及3。
重要事項:緊密密封管以防止在培育時段內蒸發。
所雜合目標與鏈黴抗生物素蛋白珠粒之結合
所需試劑
•如上文所製備之雜合反應物。
•來自Twist快速洗滌緩衝液:
快速結合緩衝液
快速洗滌緩衝液1
洗滌緩衝液2
•來自Twist結合及純化珠粒(Binding and Purification Bead):
鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒
在開始之前
檢驗以下試劑之沈澱物。若觀測到沈澱物,則在48℃下加熱試劑直至沈澱物溶解:
快速結合緩衝液
快速洗滌緩衝液1
洗滌緩衝液2
對於各雜合反應:
將450 μl快速洗滌緩衝液1預熱至70℃
將700 μl洗滌緩衝液2預熱至48℃
將鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒平衡至室溫持續至少30分鐘。
維持快速洗滌緩衝液1之溫度在70℃下至關重要。因此,使移液時間減至最少。另外,使快速洗滌緩衝液1保持在加熱塊上持續整個移液時間。
在捕獲後PCR擴增、純化及進行QC之步驟的準備中:
使DNA純化珠粒(來自Twist結合及純化珠粒)平衡至室溫持續至少30分鐘
在冰上解凍KAPA HiFi HotStart ReadyMix
使擴增引子(來自Twist快速雜合及洗滌套組(Fast Hybridization and Wash Kit))在冰上解凍
在此等試劑解凍後,將該等試劑脈衝渦旋2秒以混合。
製備珠粒
12.使預平衡之鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒渦旋直至混合。
13.將100 μl鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒添加至1.5-ml微量離心管中。製備一個管用於各雜合反應。
14.將200 μl快速結合緩衝液添加至管中之各者中且藉由移液混合。
15.將管置放在磁性台架上1分鐘,接著移出。丟棄澄清上清液。珠粒集結粒不受干擾。自磁性台架移出該管。
16.再重複洗滌步驟(步驟14及15)兩次,總共洗滌三次。
17.在自第三次洗滌移除澄清上清液之後,添加最終200 μl快速結合緩衝液。藉由渦旋將珠粒再懸浮直至均質化。
18.在雜合完成之後,打開熱循環儀封蓋且將各雜合反應之體積快速轉移(包括雜合增強劑)至來自步驟18之經洗滌之鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒之對應管中。藉由移液及輕擊來混合溶液。
注意事項:在60℃下直接自熱循環儀進行快速轉移為使脫靶結合減至最少之關鍵步驟。在將溶液轉移至經洗滌之鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒之前,不自熱循環儀移出雜合反應管或以其他方式使其冷卻至低於60℃。
結合目標
19.在室溫下在震盪器、搖臂或旋轉器上以足以保持溶液混合之速度使雜合反應之管與鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒混合30分鐘。
注意事項:不渦旋溶液。不需要劇烈混合。
20.自混合器移除含有與鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒進行雜合反應之管,且進行脈衝旋轉以確保所有溶液在管底部。
21.將管置放在磁性台架上1分鐘。
22.移除且丟棄包括雜合增強劑之澄清上清液。珠粒集結粒不受干擾。
注意事項:在上清液移除後及在某些樣品中之各洗滌步驟期間可見痕量雜合增強劑。其並不影響最終捕獲產物。
23.自磁性台架移出管且添加200 μl預加熱之快速洗滌緩衝液1。藉由移液混合溶液。
24.將管在70℃下培育5分鐘。
25.將管置放在磁性台架上1分鐘。
26.移除且丟棄澄清上清液。珠粒集結粒不受干擾。
27.自磁性台架移出管且再添加200 μl預加熱之快速洗滌緩衝液1。藉由移液混合溶液。
28.將管在70℃下培育5分鐘。
29.將來自步驟28之全部體積(約200 μL)轉移至新的1.5-ml微量離心管中,每一雜合反應一個管。將管置放在磁性台架上1分鐘。
注意事項:此步驟需要管轉移,因為其歸因於可黏附至管表面之非靶向庫而減少了背景。
30.移除且丟棄澄清上清液。珠粒集結粒不受干擾。
31.自磁性台架移出管且將200 μl之48℃洗滌緩衝液2添加至各管中。藉由移液混合溶液,且接著進行脈衝旋轉以確保所有溶液在管底部。
32.將管在48℃下培育5分鐘。
33.將管置放在磁性台架上1分鐘。
34.移除且丟棄澄清上清液。珠粒集結粒不受干擾。
35.再進行洗滌(步驟31-34)兩次,總共洗滌三次。
36.最終洗滌之後,使用10 μl移液管移除所有痕量上清液。緊接著遵循下一步驟。不使珠粒乾燥。
37.自磁性台架移出管且添加45 μl水。藉由移液混合溶液直至均質化。將溶液(下文稱為鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒漿料)在冰上培育。
捕獲後PCR擴增、純化及進行QC
所需試劑
鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒漿料(來自步驟38)
乙醇
分子生物學級別水
經解凍及平衡之試劑:
DNA純化珠粒
KAPA HiFi HotStart ReadyMix(或等效物)
擴增引子
Agilent生物分析儀高靈敏度DNA套組(或等效物)
Thermo Fisher Scientific Qubit dsDNA高靈敏度定量分析。
在開始之前
製備500 μl 80%乙醇用於待處理之各鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒漿料。
準備珠粒、熱循環儀及PCR混合物
38.使用如下表3中所呈現之以下條件程式化熱循環儀。將加熱之封蓋設定為105℃。如上文所陳述,根據以下程式進行PCR擴增持續11個循環。然而,對於某些樣品,基於如上文所論述進行之qPCR評估之結果之結果運行更多或更少循環。
表3.用於PCR之熱循環儀條件。
注意事項:擴增循環之數目視雜合反應大小而變化。
步驟 | 溫度 | 時間 | 循環數目 |
1.初始化 | 98℃ | 45秒 | 1 |
2.變性 黏合 延伸 | 98℃ | 15秒 | 11 |
60℃ | 30秒 | ||
72℃ | 30秒 | ||
3.最終延伸 | 72℃ | 1分鐘 | 1 |
4.最終保持 | 4℃ | 保持 | - |
39.若鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒漿料沈澱,則藉由移液將其混合。
40.將22.5 μl鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒漿料轉移至0.2-ml薄壁PCR帶管。
41.將溶液保持在冰上,直至即用於下一步驟中。
注意事項:將剩餘22.5 μl水/鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒漿料儲存在-20℃下以供未來使用。
藉由將以下試劑添加至含有鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒漿料之管中來製備PCR混合物。藉由移液混合溶液。
PCR擴增
42.對管進行脈衝旋轉且轉移至熱循環儀。接著啟動循環程式。
43.當熱循環儀程式完成時,自阻斷中移出管且隨後進行純化步驟。
44.將DNA純化珠粒渦旋混合。
45.將90 μl(1.8×)均質化DNA純化珠粒添加至來自步驟44之管中之各者中。藉由渦旋充分混合溶液。
注意事項:不必自擴增PCR產物回收上清液或移除鏈黴抗生物素蛋白結合珠粒。
46.將溶液在室溫下培育5分鐘。
47.將管置放在磁性盤上1分鐘。
48.在不自磁性盤移出管之情況下,移除且丟棄澄清上清液。
49.將DNA純化珠粒集結粒用200 μl新製之80%乙醇洗滌1分鐘,接著移除。丟棄乙醇。此洗滌重複一次,洗滌總共兩次,同時將管保持在磁性盤上。
50.使用10 μl移液管,移除所有殘餘乙醇。珠粒集結粒不受干擾。
51.將珠粒集結粒在磁性盤上風乾5-10分鐘或直至珠粒集結粒乾燥。注意不過度乾燥珠粒集結粒。
52.自磁性盤移出管且添加32 μl水。藉由移液混合溶液直至均質化且在室溫下培育2分鐘。
53.將管置放於磁性盤上,且靜置3分鐘或直至珠粒完全集結。
54.將30 μl之含有富集庫之澄清上清液轉移至潔淨薄壁PCR 0.2-ml帶管,同時確保不干擾珠粒集結粒。
55.使用Agilent生物分析儀高靈敏度DNA套組及Thermo Fisher Scientific Qubit dsDNA高靈敏度定量分析對各富集庫進行驗證及定量。
注意事項:當使用Agilent生物分析儀高靈敏度DNA套組時,裝載0.5 μl最終樣品。
56.使用150-1,000 bp之範圍設定,平均片段長度為約375-425 bp。樣品之最終濃度大於或等於15 ng/μl,但此視雜合反應大小、雜合時間及所用PCR循環數目而定。
接著將所捕獲之庫池彙集在一起以在Illumina NovaSeq SP PE150上定序(各96樣品1個通道)。
生物資訊工作流程
定序資料分析
生物資訊工作流程包括根據預定關注區進行之基因體製備。針對預定關注區進行比對,且丟棄不在此等區內之序列。本文所用之生物資訊工作流程(700)示於圖7中。修整(702)原始FASTQ檔案(701)以移除轉接子末端且使用比對工具(例如BISMARK)與所製備之基因體(704)組合(703)。FASTQ檔案為含有來自簇之序列資料的文字檔案,該等簇在流量槽上通過過濾器。接著標記且移除光學重複序列(705)。對於配對末端操作,針對各股產生正向及反向讀段且電腦模擬組合以產生對應於雙股片段之單股的序列讀段(706)。排序比對檔案(707、708),標記重複序列,且置於所關注的目標中,亦即.bam檔案(707)或刺入(spike-in;SI)對照.bam檔案(708)。對.bam檔案進一步去重及品質過濾且經由Picard度量值及QC概述工作流程運行。
生物資訊工作流程之最終輸出為:
包括所關注目標(例如甲基化及/或突變標記)之經修整、比對、去重及經品質過濾之讀段的.bam檔案;
包括刺入對照序列之經修整、比對、去重及經品質過濾之讀段的.bam檔案。刺入對照序列用於轉化品質控制(例如,確定轉化率,例如轉化效率);及
具有所分析之每個樣品及每個區之統計概述的.xsl檔案(用於樣品及區品質控制)。
癌症信號推論及預測演算法
樣品之.bam檔案進一步用於指配依讀段甲基化值。將基於具有最小預定CpG數目及最小甲基化百分比之讀段的預定臨限值應用於所關注目標區中之各定序讀段。取決於讀段是否超過臨限值,各目標區(例如DMR)中之各讀段得到1或0之分數。接著統計分數以發現通過臨限值條件之DMR之讀段的總數目。使用個別樣品之有效庫大小進一步標準化依讀段甲基化值。所得值經log2變換且用作預測演算法建置、訓練及驗證中之輸入。
大腸直腸癌模型
使用50折蒙地卡羅(Monte Carlo)交叉驗證,使用大腸直腸癌樣品及結腸鏡檢陰性對照樣品之訓練集進行初始特徵過濾。在每次迭代(iteration)中,50%樣品用作訓練樣品且50%樣品用作驗證樣品。順序反向選擇(Sequential Backward Selection;SBS)用於降維以藉由降低用隨機森林進行另一預測模型建構之複雜度來避免過度擬合。順序反向選擇學習在各步驟處資訊最多之特徵(例如DMR),且接著取決於已經選擇之特徵而選擇下一特徵。SBS為依序製程,其中移除來自完整特徵子集的特徵直至新特徵子空間含有模型未得到改良的特徵集合。使用SBS選擇203個標記區之集合(列於圖2中)。隨機森林(random forest;RF)機器學習演算法建構於訓練集上,且應用於未用於特徵篩選或預測演算法訓練階段中的獨立驗證集。接著將基於驗證集根據模型的個別預測與患者之真正病狀進行比較。接著計算靈敏度及特異性值。
晚期腺瘤模型
類似於大腸直腸癌模型,對用於晚期腺瘤偵測潛能之標記進行初步分析。使用關於大腸直腸癌組織樣品定義之預選區清單及AMBER評分臨限值,在交叉驗證設置下分開評估由晚期腺瘤及對照樣品獲得之結果。50折蒙地卡羅交叉驗證如上用於每次迭代中。在每次迭代中,50%樣品用作訓練且50%樣品用於測試及驗證。順序反向選擇(SBS)用於降維以藉由降低預測模型構建之複雜度來避免過度擬合。使用SBS,選擇220個標記區之集合(列於圖3中)。使用隨機森林(RF)、PLS-DA及支持向量機(support vector machine;SVM)模型構建預測模型。個別樣品結果呈現為其中測試特定樣品之所有折迭的一致預測。
結果及品質過濾
基於對映射品質、重複量、轉化及覆蓋度之評估,37個樣品被視為對於額外分析無效且被排除。此留下70個大腸直腸癌樣品、81個晚期腺瘤樣品、37個非晚期腺瘤樣品、14個胃腸疾病樣品及142個結腸鏡檢陰性樣品用於進一步分析。
大腸直腸癌模型
如以下表4中所呈現,基於68個ctDNA樣品使用依讀段甲基化值訓練機器學習模型。所分析之樣品來自來自18位早期(I-II)及16位晚期(III-IV)CRC患者及34位年齡、BMI、性別及國家來源匹配之無贅瘤對照。個體之中值年齡為63歲[50-74],平均BMI為27 [19.5-37],50%個體為女性,50% CRC為遠端癌症。個體來自Ukraine或Spain。
表4.訓練個體人口統計資料。
特徵 | 對照(n=34) | CRC(n=34) |
年齡(歲,平均值(IQR)) | 63(50-74) | 63(50-74) |
性別( n ( % )) | ||
女性 | 17(50%) | 17(50%) |
男性 | 17(50%) | 17(50%) |
身體質量指數(kg/m2,平均值(IQR)) | 27(19.5-32) | 27(20-37) |
分期 | ||
I期 | 10 | |
II期 | 8 | |
III期 | 11 | |
IV期 | 5 | |
癌症位置 | ||
近端結腸 | 17 | |
遠端結腸 | 17 |
接著將此模型應用於個體之獨立驗證集,如下表5中所呈現。個體來自Spain、Ukraine及Germany。個體包括36位I期-IV期癌症患者(中值年齡61.5歲[55-82],BMI 28 [16-39],女性47%,42%腫瘤為遠端)及159位年齡及性別匹配之對照。87位對照個體具有陰性結腸鏡檢結果(cNEG),19位患有增生性息肉(hyperplastic polyp;HP),37位具有小的非晚期腺瘤(NAA),且16位經診斷患有其他良性胃腸疾病(gastrointestinal disease;GID)。
表5.驗證個體人口統計資料。
特徵 | 對照(n=87) | HP(n=19) | NAA(n=37) | GID(n=16) | CRC(n = 36) |
年齡(歲,平均值(IQR)) | 63(46-79) | 62(50-71) | 61(45-78) | 58(50-78) | 62(55-82) |
性別( n ( % )) | |||||
女性 | 48(55%) | 6(32%) | 20(54%) | 9(56%) | 17(47%) |
男性 | 39(45%) | 13(68%) | 17(46%) | 7(44%) | 19(53%) |
身體質量指數(kg/m2,平均值(IQR)) | 27(20-41.5) 28(22-41) | 29(20-43) | 27(20-39) | 29(16-39) | |
分期 | |||||
I期 | 6 | ||||
II期 | 13 | ||||
III期 | 12 | ||||
未知 | 3 | ||||
癌症位置 | |||||
近端結腸 | 21 | ||||
遠端結腸 | 15 |
使用如圖2中所呈現之203標記組別,該模型正確地分類驗證個體組中之92%(33/36)CRC患者。圖8為展示203標記CRC組別在驗證集上之效能的ROC曲線。
圖9展示每個CRC分期之CRC靈敏度值、整體特異性、驗證集中之靈敏度。每個CRC分期之靈敏度介於以下範圍內:對於I期CRC為83%(5/6)、對於II期CRC為92%(11/12)、對於III期CRC為92%(12/13)直至對於IV期CRC為100%(5/5)。該模型之特異性為97%(154/159),其中100%(37/37)NAA、94%(15/16)GID、95%(18/19)HP及97% cNEG患者經正確識別為不患有CRC。病變位置、性別、BMI、年齡及國家來源與預測結果無顯著相關。
圖10A及10B係兩個個別DMR驗證集中之各樣品中AMBER評分值的盒狀圖。如自盒狀圖可見,兩個個別DMR具有區分CRC與其他病狀之較強能力。對照樣品(CNT)包括來自未經測定患有CRC(例如cNEG、HP、NAA、GID)之個體的所有樣品。
使用KEGG路徑分析對203個DMR(圖2)進行進一步分析。KEGG路徑分析識別細胞代謝過程中所涉及之關鍵路徑。分析結果呈現於以下表6中。識別為促成DMR面版之主要路徑經識別為與癌症以及調節細胞多能性的信號傳導路徑有關,其通常在癌症中受到影響。
表6. KEGG路徑分析結果。
DAVID KEGG 路徑 |
項目 |
hsa05216 : 甲狀腺癌 |
hsa04550 : 調節多能性之信號傳導路徑 |
hsa05200 : 癌症路徑 |
hsa04015 : Rap1 信號傳導路徑 |
對203個DMR之子集分析顯示DMR之子集在區分驗證集中之CRC與對照樣品方面出人意料地表現良好。發現2、4、9及24個DMR之組合在自對照個體中識別CRC個體方面表現良好。舉例而言,僅兩個DMR之組別顯示78%之AUC。儘管準確度隨著DMR之數目增加而提高,但此等較小DMR組別亦可用於識別罹患CRC之個體。此等DMR組合子集之結果呈現於下表7中。
表7.CRC DMR組別統計資料。
2 | 4 | 9 | 24 | 203 | |
AUC | 0.78 | 0.83 | 0.87 | 0.92 | 0.97 |
靈敏度 | 0.54 | 0.80 | 0.83 | 0.90 | 0.92 |
特異性 | 0.89 | 0.72 | 0.64 | 0.72 | 0.97 |
精確度 | 0.82 | 0.74 | 0.68 | 0.76 | 0.93 |
κ | 0.43 | 0.39 | 0.32 | 0.45 | 0.78 |
表8、9、10及11(下文呈現)分別對應於表7中所指示之2、4、9及24個DMR組合。表8、9、10及11中所列之DMR亦見於圖2中所示之203 DMR組別中。儘管最佳執行DMR組別為203 DMR組別(圖2),較小組別經證明亦為出人意料地適用的。舉例而言,相較於4、9及24 DMR組別,二標記組別具有出人意料地高的AUC、精確度及κ值。
表8.CRC之2-DMR組別。
表9. CRC之4-DMR組別。
表10. CRC之9-DMR組別。
表11. CRC之24 DMR組別。
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 96997902 | 96999222 | SEQ ID NO.: 92 |
8 | 96145538 | 96145718 | SEQ ID NO.: 108 |
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 96997902 | 96999222 | SEQ ID NO.: 92 |
8 | 96145538 | 96145718 | SEQ ID NO.: 108 |
2 | 100322218 | 100322818 | SEQ ID NO.: 28 |
2 | 29115776 | 29116791 | SEQ ID NO.: 17 |
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 96997902 | 96999222 | SEQ ID NO.: 92 |
8 | 96145538 | 96145718 | SEQ ID NO.: 108 |
2 | 100322218 | 100322818 | SEQ ID NO.: 28 |
2 | 29115776 | 29116791 | SEQ ID NO.: 17 |
2 | 88765502 | 88766042 | SEQ ID NO.: 25 |
4 | 153249541 | 153249721 | SEQ ID NO.: 55 |
2 | 86790271 | 86790811 | SEQ ID NO.: 24 |
2 | 176094518 | 176094878 | SEQ ID NO.: 35 |
3 | 37453325 | 37453874 | SEQ ID NO.: 41 |
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 96997902 | 96999222 | SEQ ID NO.: 92 |
8 | 96145538 | 96145718 | SEQ ID NO.: 108 |
2 | 100322218 | 100322818 | SEQ ID NO.: 28 |
2 | 29115776 | 29116791 | SEQ ID NO.: 17 |
2 | 88765502 | 88766042 | SEQ ID NO.: 25 |
4 | 153249541 | 153249721 | SEQ ID NO.: 55 |
2 | 86790271 | 86790811 | SEQ ID NO.: 24 |
2 | 176094518 | 176094878 | SEQ ID NO.: 35 |
3 | 37453325 | 37453874 | SEQ ID NO.: 41 |
10 | 43105168 | 43105348 | SEQ ID NO.: 124 |
7 | 90596855 | 90597335 | SEQ ID NO.: 90 |
6 | 28988380 | 28988560 | SEQ ID NO.: 69 |
19 | 53254542 | 53254962 | SEQ ID NO.: 190 |
7 | 141072108 | 141073057 | SEQ ID NO.: 99 |
14 | 104117671 | 104117851 | SEQ ID NO.: 159 |
6 | 163413139 | 163413679 | SEQ ID NO.: 80 |
5 | 38555799 | 38556399 | SEQ ID NO.: 60 |
2 | 95025733 | 95026933 | SEQ ID NO.: 26 |
7 | 35257235 | 35257535 | SEQ ID NO.: 86 |
1 | 2132912 | 2133092 | SEQ ID NO.: 2 |
3 | 128491607 | 128492807 | SEQ ID NO.: 49 |
20 | 23049079 | 23049259 | SEQ ID NO.: 193 |
1 | 243917149 | 243917569 | SEQ ID NO.: 15 |
1 | 38045915 | 38046095 | SEQ ID NO.: 6 |
在一些具體實例中,本發明包括DMR之組合,其中DMR中之各者為、包括以下所有、包括以下部分:表8之DMR(例如如圖2中所示),或存在於經識別為與該DMR相關之基因中。在一些具體實例中,本發明包括DMR之組合,其中DMR中之各者為、包括以下所有、包括以下部分:表9之DMR(例如如圖2中所示),或存在於經識別為與該DMR相關之基因中。一些具體實例中,本發明包括DMR之組合,其中DMR中之各者為、包括以下所有、包括以下部分:表10之DMR(例如如圖2中所示),或存在於經識別為與該DMR相關之基因中。一些具體實例中,本發明包括DMR之組合,其中DMR中之各者為、包括以下所有、包括以下部分:表11之DMR(例如如圖2中所示),或存在於經識別為與該DMR相關之基因中。
晚期腺瘤模型
使用對應於個別DMR之所計算的依讀段甲基化值,以基於來自81位晚期腺瘤患者及136位年齡、BMI、性別及國家來源匹配之無贅瘤對照的217個ctDNA樣品來建構及交叉驗證機器學習模型。關於用於驗證及訓練模型中之晚期腺瘤個體之統計資料呈現如下:中位年齡63歲[46-79],平均BMI 28 [19-48],女性51%。個體來自Spanish、Ukrainian及German群體。具有不同形式之晚期腺瘤之患者的分佈可如下表12中所列而見。
表12.驗證及訓練個體人口統計資料。
總和 | 對照 | 晚期腺瘤 | |
136 | 81 | ||
特徵 | 晚期腺瘤組織學 | ||
管狀 | 30 | ||
管絨毛狀 | 29 | ||
鋸齒狀 | 15 | ||
原位癌 | 7 | ||
發育不良級別 | |||
Tis | 7 | ||
高級 | 25 | ||
>= 1 cm | 41 | ||
<1 cm(鋸齒狀伴發育不良或管絨毛狀、低級) | 8 | ||
年齡(歲,平均值(IQR)) | 63(46-78) | 63(50-79) | |
性別( n ( % )) | |||
女性 | 69(51%) | 42(52%) | |
男性 | 67(49%) | 39(48%) | |
身體質量指數(kg/m2,平均值(IQR)) | 28(19.5-42) | 28(19-48) |
與RF、PLS-DA及SVM分類模型組合評估SBS特徵過濾方法以識別所關注的DMR。基於SVM分類模型之SBS所選特徵(DMR)在交叉驗證設定中展示最佳效能。
關於模型對診斷患有各種分類及類型之晚期腺瘤之個體之靈敏度的統計結果呈現於圖11及12中。晚期腺瘤模型正確地分類58%(47/81)之AA患者且總體上具有90%特異性(123/136)。關於使用模型正確識別之AA亞類之百分比的統計資料提供如下:40%(2/5)經診斷患有晚期腺瘤伴鋸齒狀病變<10 mm及發育不良,44%(8/18)患有具有絨毛狀組分之腺瘤,50%(8/16)患有低級、>1 cm管狀腺瘤,68%(17/25)為患有高級發育不良之患者,70%(7/10)患有鋸齒狀病變>=1cm,及71%(5/7)患有原位癌。另外,關於模型對於在結腸及直腸中之各個位置所發現之AA的靈敏度,統計資料提供於圖12中。舉例而言,該模型之靈敏度對於近端AA(接近脾曲且位於結腸中之AA)為52.5%,對於遠端AA(遠離脾曲且位於結腸中之AA)為70%,且對於位於直腸中之AA為50%。
亦使用KEGG路徑分析進一步分析所有220個貢獻區(contributing region)。KEGG路徑分析結果呈現於下表13中。主要促成路徑與癌症以及信號傳導路徑有關,其在癌症出現時受影響。
表13. KEGG路徑分析結果.
DAVID KEGG 路徑 |
項目 |
hsa05200:癌症路徑 |
hsa04510:局部黏著斑 |
hsa04810:肌動蛋白細胞骨架之調節 |
hsa04015:Rap1信號傳導路徑 |
hsa05214:神經膠質瘤 |
hsa04010:MAPK信號傳導路徑 |
hsa05218:黑素瘤 |
hsa04350:TGF-β信號傳導路徑 |
對220個DMR(如圖3中所示)之子集分析顯示DMR之子集在區分驗證集中之AA與對照樣品方面出人意料地表現良好。發現2、4、9及24個DMR之組合在自對照個體中識別AA個體方面表現良好。舉例而言,僅兩個DMR之組別顯示82%之AUC。儘管準確度隨著DMR之數目增加而提高,但此等較小DMR組別亦可用於識別罹患AA之個體。此等DMR組合子集之結果呈現於下表14中。
表14.晚期腺瘤(AA)DMR組別統計資料。
2 | 4 | 10 | 220 | |
AUC | 0.51 | 0.52 | 0.54 | 0.82 |
靈敏度 | 0.21 | 0.26 | 0.31 | 0.54 |
特異性 | 0.82 | 0.77 | 0.74 | 0.90 |
精確度 | 0.59 | 0.57 | 0.58 | 0.70 |
κ | 0.03 | 0.03 | 0.06 | 0.27 |
表15、16及17(呈現於下文中)分別對應於表14中指示之2、4及10個DMR組合。表15、16及17中所列之DMR亦見於圖3中所示之220 DMR組別中。儘管最佳執行DMR組別為220 DMR組別,較小組別經證明亦為出人意料地適用的。舉例而言,相比於4 DMR組別及10 DMR組別,2-DMR組別具有出人意料地高的特異性。此外,2-標記組別之AUC值表明,2-DMR組別之DMR顯著地貢獻於220-DMR組別之AUC。
所描述之本發明顯示,指示更嚴重高級發育不良腺瘤之病況的晚期腺瘤進展組的靈敏度值增加(圖18)。本發明中所描述之220-DMR組別亦設法捕捉到晚期腺瘤亞型之組織學複雜性,各組織學亞型具有>50%之高靈敏度(圖19)。此外,應注意,特異性值保持較高,為90%,此意謂極少量的假陽性患者將接受結腸鏡檢。此類測試與大腸直腸癌篩檢測試的組合,將在早期偵測及預防大腸直腸癌方面產生顯著差異。
在1000名患者之假設群體中,預期76名患者患有晚期腺瘤(發病率為7.6%)。相較於大便測試之65%依循率,本發明產生90%之依循率將意味著68名腺瘤患者(68/76)將參與篩檢,而在大便測試情況下則為42名(42/76)。在54%靈敏度下,37名患者(37/68)將正確識別為腺瘤患者,而在大便測試情況下則為18名患者(18/42),使得實際偵測率提高2倍。
表15. AA之2-DMR組別。
表16. AA之4-DMR組別。
表17. AA之10-DMR組別。
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 100785927 | 100786167 | SEQ ID NO.: 221 |
14 | 97412990 | 97413410 | SEQ ID NO.: 374 |
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 100785927 | 100786167 | SEQ ID NO.: 221 |
14 | 97412990 | 97413410 | SEQ ID NO.: 374 |
20 | 3083167 | 3083587 | SEQ ID NO.: 411 |
8 | 37797956 | 37798676 | SEQ ID NO.: 329 |
chr | 起始 | 結束 | SEQ ID NO. |
7 | 100785927 | 100786167 | SEQ ID NO.: 221 |
14 | 97412990 | 97413410 | SEQ ID NO.: 374 |
20 | 3083167 | 3083587 | SEQ ID NO.: 411 |
8 | 37797956 | 37798676 | SEQ ID NO.: 329 |
16 | 57091834 | 57092014 | SEQ ID NO.: 387 |
4 | 7940020 | 7940200 | SEQ ID NO.: 287 |
19 | 40811045 | 40811585 | SEQ ID NO.: 403 |
1 | 154567391 | 154567691 | SEQ ID NO.: 246 |
14 | 105364294 | 105364612 | SEQ ID NO.: 376 |
9 | 61862430 | 61863030 | SEQ ID NO.: 338 |
在一些具體實例中,本發明包括DMR之組合,其中DMR中之各者為、包括以下所有、包括以下部分:表15之DMR(例如如圖2中所示),或存在於經識別為與該DMR相關之基因中。在一些具體實例中,本發明包括DMR之組合,其中DMR中之各者為、包括以下所有、包括以下部分:表16之DMR(例如如圖2中所示),或存在於經識別為與該DMR相關之基因中。在一些具體實例中,本發明包括DMR之組合,其中DMR中之各者為、包括以下所有、包括以下部分:表17之DMR(例如如圖2中所示),或存在於經識別為與該DMR相關之基因中。
實施例3:亞硫酸氫鹽轉化相對於酶轉化
此實施例之目的為展現亞硫酸氫鹽及酶轉化兩者在使用NGS分析識別甲基化位點方面之有用性。特定言之,兩種方法在本文中展示可用於判定大腸直腸癌是否存在。另外,此實施例展示不同處理步驟(諸如移除重複序列(例如光學重複序列、PCR重複序列))對獲自NGS分析之資料量的影響。顯示去重自生物資訊分析管線移除大量讀段。
圖13顯示在定序資料上進行以移除重複序列之一系列生物資訊步驟(1300)。如本文所描述獲取自NGS定序技術獲取之讀段資料(1310)。在此實施例中,定序資料係獲自經亞硫酸氫鹽及酶轉化之DNA片段。接著將獲自定序資料之讀段與參考序列比對(1320)。接著移除對應於光學重複序列之讀段(1330)。在光學去重之後,接著移除PCR重複序列(亦稱為庫重複序列)(1340)。最後,對經去重讀段進行品質過濾(1350),此使得移除額外讀段。
在此實施例中,針對使用亞硫酸氫鹽及酶轉化製備之16個樣品對進行比較性分析,以比較兩種轉化方法之效能。圖14展示一系列組別,其比較樣品在經歷不同生物資訊分析之後的亞硫酸氫鹽(bisulfite;BS)及酶(enzymatic;EM)轉化資料品質。y軸指示在分析之各個階段所存在之讀段的數目。如名稱為「所有」之組別中所示,經酶轉化方法處理之樣品最初呈現較高量的獲取資料(例如更多讀段)。在比對之後,自進一步分析移除未與目標區對準之讀段。對準讀段之數目展示於名稱為「原始」之組別中。在兩種條件下在比對之後均存在更少讀段,但在EM資料集之樣品中仍存在較多讀段(平均而言)。在讀段比對之後,移除對應於光學重複序列之讀段(「optical_rm」)。名稱為「optical_rm」之組別顯示移除光學重複序列後剩餘讀段之數目。在光學去重之後,自樣品移除PCR重複序列(「deDup」)最後,對檔案進行品質過濾(「filtered」)以移除任何剩餘錯誤讀段。如圖14中可見,亞硫酸氫鹽及酶轉化樣品中剩餘讀段之數目類似。
接著使用203 CRC標記組別(圖2)對所得資料進行PCA(主組分分析)。不同條件群組定義如下:用亞硫酸氫鹽轉化製備的CRC樣品(CRC_Bis)、用酶轉化製備的CRC樣品(CRC_EM)、用亞硫酸氫鹽轉化製備的對照樣品(CNT_Bis)以及用酶轉化製備的對照樣品(CNT_EM)。應注意,使用亞硫酸氫鹽及酶轉化兩者製備16個樣品中之各者。理想地,兩個組別之間的結果應相同,不管是使用亞硫酸氫鹽轉化抑或酶轉化。如可在圖15中之PCA圖上所見,可在兩種病狀(大腸直腸癌及對照樣品)之間但未在轉化方法之間發現最大分離。如PCA圖中可見,樣品對呈現出緊密地標繪在一起。
使用先前所研發之預測演算法對68個樣品進行進一步分析,產生用類似預測評分類似分類的樣品對,如下表18中所示。
表18.用酶轉化、亞硫酸氫鹽轉化製備之成對樣品。
樣品 | 預測評分 | 預測 | 參考 | 匹配 |
UDX016525_Bis | 0.43 | CNT | CNT | 成立 |
UDX016525_EM | 0.44 | CNT | CNT | 成立 |
UDX016707_Bis | 0.68 | CRC | CRC | 成立 |
UDX016707_EM | 0.69 | CRC | CRC | 成立 |
UDX017209_Bis | 0.46 | CNT | CNT | 成立 |
UDX017209_EM | 0.45 | CNT | CNT | 成立 |
UDX017309_Bis | 0.45 | CNT | CNT | 成立 |
UDX017309_EM | 0.47 | CNT | CNT | 成立 |
UDX017397_Bis | 0.42 | CNT | CNT | 成立 |
UDX017397_EM | 0.38 | CNT | CNT | 成立 |
UDX017440_Bis | 0.60 | CRC | CRC | 成立 |
UDX017440_EM | 0.57 | CRC | CRC | 成立 |
UDX017732_Bis | 0.64 | CRC | CRC | 成立 |
UDX017732_EM | 0.64 | CRC | CRC | 成立 |
UDX018506_Bis | 0.91 | CRC | CRC | 成立 |
UDX018506_EM | 0.91 | CRC | CRC | 成立 |
UDX018688_Bis | 0.80 | CRC | CRC | 成立 |
UDX018688_EM | 0.80 | CRC | CRC | 成立 |
UDX018828_Bis | 0.44 | CNT | CNT | 成立 |
UDX018828_EM | 0.46 | CNT | CNT | 成立 |
UDX018948_Bis | 0.39 | CNT | CNT | 成立 |
UDX018948_EM | 0.46 | CNT | CNT | 成立 |
UDX019177_Bis | 0.35 | CNT | CNT | 成立 |
UDX019177_EM | 0.34 | CNT | CNT | 成立 |
UDX019715_Bis | 0.40 | CNT | CRC | 不成立 |
UDX019715_EM | 0.41 | CNT | CRC | 不成立 |
UDX019764_Bis | 0.38 | CNT | CNT | 成立 |
UDX019764_EM | 0.44 | CNT | CNT | 成立 |
樣品名稱提供獨特樣品編號,以及製備-酶(_EM)轉化或亞硫酸氫鹽(_Bis)轉化之方法。使用隨機森林(RF)預測模型產生各樣品之預測評分。在此情況下,RF預測模型為大腸直腸癌預測模型,其使用圖2之203個標記的甲基化狀態以預測特定個體是否罹患CRC。高於0.5之預測評分與患有CRC之個體相關,而低於0.5之預測評分與處於對照組中之個體相關。預測樣品所屬之群組展示於「預測」欄中。「參考」欄指示個體實際上所屬之群組。如自該等結果可見,經亞硫酸氫鹽處理之樣品及經相應酶處理之樣品產生類似預測評分且產生相同診斷。單個錯分類的CRC樣品對(UDX019715_Bis及UDX019715_EM)係來自患有II期CRC之個體。
電腦系統及網路環境
如圖16中所示,展示且描述了用於提供以供識別生物標記用之系統、方法及架構之網路環境2300的實現方式,該等生物標記用於偵測疾病或病狀,諸如晚期腺瘤、大腸直腸癌、其他癌症或與如本文所描述之異常甲基化狀態相關之其他疾病或病狀。簡單概述之,現參看圖16,展示且描述了例示性雲端計算環境2300之方塊圖。雲端計算環境2300可包括一或多個資源提供器2302a、2302b、2302c(統稱為2302)。各資源提供器2302可包括計算資源。在一些實現方式中,計算資源可包括用於處理資料之任何硬體及/或軟體。舉例而言,計算資源可包括能夠執行演算法、電腦程式及/或電腦應用程式之硬體及/或軟體。在一些實現方式中,例示性計算資源可包括具有儲存及擷取能力之應用伺服器及/或資料庫。各資源提供器2302可與雲端計算環境2300中之任何其他資源提供器2302連接。在一些實現方式中,資源提供器2302可經電腦網路2308連接。各資源提供器2302可經電腦網路2308與一或多個計算裝置2304a、2304b、2304c(統稱為2304)連接。
雲端計算環境2300可包括資源管理器2306。資源管理器2306可經電腦網路2308與資源提供器2302及計算裝置2304連接。在一些實現方式中,資源管理器2306可藉由一或多個資源提供器2302輔助向一或多個計算裝置2304提供計算資源。資源管理器2306可接收來自特定計算裝置2304之對於計算資源之請求。資源管理器2306可識別能夠提供由計算裝置2304請求之計算資源的一或多個資源提供器2302。資源管理器2306可選擇資源提供器2302以提供計算資源。資源管理器2306可輔助資源提供器2302與特定計算裝置2304之間的連接。在一些實現方式中,資源管理器2306可建立特定資源提供器2302與特定計算裝置2304之間的連接。在一些實現方式中,資源管理器2306可將特定計算裝置2304再導向至具有所請求計算資源之特定資源提供器2302。
圖17展示可用於實施本發明中描述之技術之計算裝置2400及行動計算裝置2450的實例。計算裝置2400旨在表示各種形式之數位電腦,諸如膝上型電腦、桌上型電腦、工作站、個人數位助理、伺服器、刀鋒型伺服器、大型電腦及其他合適的電腦。行動計算裝置2450旨在表示各種形式之行動裝置,諸如個人數位助理、行動電話、智慧型電話及其他類似計算裝置。在此展示之組件、其連接及關係及其功能僅意欲為實例且不意欲為限制性的。
計算裝置2400包括處理器2402、記憶體2404、儲存裝置2406、連接至記憶體2404及多個高速擴充埠2410之高速介面2408以及連接至低速擴充埠2414及儲存裝置2406之低速介面2412。各處理器2402、記憶體2404、儲存裝置2406、高速介面2408、高速擴充埠2410及低速介面2412使用各種匯流排互連,且可安裝在共同母板上或視需要以其他方式安裝。處理器2402可處理用於在計算裝置2400內執行之指令,包括儲存於記憶體2404中或在儲存裝置2406上的指令,以在外部輸入/輸出裝置(諸如耦接至高速介面2408之顯示器2416)上顯示GUI之圖形資訊。在其他實現方式中,可按需要連同多個記憶體及記憶體類型使用多個處理器及/或多個匯流排。此外,多個計算裝置可與提供必需操作部分(例如,作為伺服器庫、刀鋒型伺服器之群組,或多處理器系統)之各裝置連接。因此,當術語用於本文中時,其中複數個功能描述為由「處理器」執行,此涵蓋其中複數個功能由任何數目之計算裝置(一或多個)的任何數目之處理器(一或多個)執行的具體實例。此外,當功能描述為由「處理器」執行時,此涵蓋其中功能由任何數目之計算裝置(一或多個)(例如,在分佈式計算系統中)之任何數目之處理器(一或多個)執行的具體實例。
記憶體2404在計算裝置2400內儲存資訊。在一些實現方式中,記憶體2404為一或多個揮發性記憶體單元。在一些實現方式中,記憶體2404為一或多個非揮發性記憶體單元。記憶體2404亦可係另一種形式之電腦可讀媒體,諸如磁碟或光碟。
儲存裝置2406能夠為計算裝置2400提供大量儲存。在一些實現方式中,儲存裝置2406可為或可含有電腦可讀媒體,諸如軟碟裝置、硬碟裝置、光碟裝置或磁帶裝置、快閃記憶體或其他類似固態記憶體裝置,或裝置之陣列,包括呈儲存區域網路或其他組態形式之裝置。指令可儲存於資訊載體中。指令在由一或多個處理裝置(例如處理器2402)執行時,實施一或多種方法,諸如上文所述之彼等方法。指令亦可由一或多個儲存裝置,諸如電腦可讀或機器可讀媒體(例如記憶體2404、儲存裝置2406或處理器2402上之記憶體)儲存。
高速介面2408管理針對計算裝置2400之頻寬密集型操作,而低速介面2412管理頻寬密集較低之操作。此類功能之配置僅為實例。在一些實現方式中,高速介面2408被耦接至記憶體2404、顯示器2416(例如,經由圖形處理器或加速器),及至高速擴充埠2410,其可容納各種擴充卡(圖中未示)。在實現方式中,將低速介面2412耦接至儲存裝置2406及低速擴充埠2414。可包括各種通信埠(例如USB、Bluetooth®、乙太網路、無線乙太網路)之低速擴充埠2414可例如經由網路適配器耦接至一或多個輸入/輸出裝置,諸如鍵盤、指標裝置、掃描器或網路連接裝置(諸如交換器或路由器)。
計算裝置2400可以多種不同形式實施,如圖中所示。舉例而言,其可作為標準伺服器2420、或多次以此類伺服器之群組實施。另外,其可以個人電腦(諸如膝上型電腦2422)之形式實施。其亦可以機架伺服器系統(rack server system)2424之一部分之形式實施。替代地,來自計算裝置2400之組件可與諸如行動計算裝置2450之行動裝置(圖中未示)中的其他組件組合。此類裝置中之各者可含有計算裝置2400及行動計算裝置2450中之一或多者,且整個系統可由彼此通信之多個計算裝置構成。
行動計算裝置2450包括處理器2452、記憶體2464、輸入/輸出裝置(諸如顯示器2454)、通信介面2466及收發器2468,以及其他組件。行動計算裝置2450亦可具備儲存裝置(諸如微驅動或其他裝置)以提供額外儲存。處理器2452、記憶體2464、顯示器2454、通信介面2466及收發器2468中之各者使用各種匯流排互連,且該等組件中之若干可安裝在共同母板上或視需要以其他方式安裝。
處理器2452可執行在行動計算裝置2450內之指令,包括儲存於記憶體2464中之指令。處理器2452可以包括獨立及多個類比及數位處理器之晶片之晶片組的形式實施。處理器2452可提供例如用於配合行動計算裝置2450之其他組件,諸如使用者介面之控制件、由行動計算裝置2450運行之應用程式及藉由行動計算裝置2450之無線通信。
處理器2452可經由控制介面2458及耦接至顯示器2454之顯示介面2456與使用者通信。顯示器2454可為例如TFT(薄膜電晶體液晶顯示器)顯示器或OLED(有機發光二極體)顯示器或其他合適的顯示器技術。顯示介面2456可包含用於驅動顯示器2454以將圖形及其他資訊呈現至使用者之合適電路。控制介面2458可接收來自使用者之命令且將其轉化用以呈遞至處理器2452。此外,外部介面2462可提供與處理器2452之通信,以使行動計算裝置2450與其他裝置之附近區域通訊能夠達成。外部介面2462可例如在一些實現方式中提供有線通信,或在其他實現方式中提供無線通信,且亦可使用多個介面。
記憶體2464在行動計算裝置2450內儲存資訊。記憶體2464可實施為以下中之一或多者:一或多個電腦可讀媒體或媒介、一或多個揮發性記憶體單元或一或多個非揮發性記憶體單元。擴充記憶體2474亦可提供行動計算裝置2450且經由擴充介面2472與其連接,該擴充介面可包括例如單列直插式記憶體模組(Single In Line Memory Module;SIMM)卡介面。擴充記憶體2474可提供用於行動計算裝置2450之額外儲存空間,或亦可為行動計算裝置2450儲存應用程式或其他資訊。特定言之,擴充記憶體2474可包括進行或補充上文所描述之處理之指令,且可亦包括安全資訊。因此,舉例而言,擴充記憶體2474可作為用於行動計算裝置2450之安全模組提供,且可用准許安全使用行動計算裝置2450之指令編程。另外,可經由SIMM卡提供安全應用程式以及額外資訊,諸如以不可侵入方式將識別資訊置放在SIMM卡上。
記憶體可包括例如快閃記憶體及/或NVRAM記憶體(非揮發性隨機存取記憶體),如下文所論述。在一些實現方式中,指令儲存於資訊載體中。指令在由一或多個處理裝置(例如處理器2452)執行時,實施一或多種方法,諸如上文所述之彼等方法。指令亦可由一或多個儲存裝置,諸如一或多個電腦可讀或機器可讀媒體(例如記憶體2464、擴充記憶體2474或處理器2452上之記憶體)儲存。在一些實現方式中,指令可以傳播信號形式例如經收發器2468或外部介面2462接收。
行動計算裝置2450可通過通信介面2466無線通信,必要時該通信介面可包括數位信號處理電路。通信介面2466可提供各種模式或協定下之通信,諸如GSM語音電話(全球行動通信系統)、短訊息服務(Short Message Service;SMS)、增強訊息服務(Enhanced Messaging Service;EMS)或MMS傳信(多媒體訊息服務)、分碼多重存取(code division multiple access;CDMA)、分時多重存取(time division multiple access;TDMA)、個人數位手機(Personal Digital Cellular;PDC)、寬頻分碼多重存取(Wideband Code Division Multiple Access;WCDMA)、CDMA2000或通用封包無線電服務(General Packet Radio Service;GPRS)以及其他。此類通信可例如通過收發器2468使用射頻進行。另外,可諸如使用藍芽®、Wi-Fi™或其他此類收發器(圖中未示)發生短程通信。另外,GPS(全球定位系統)接收器模組2470可將額外的導航相關及位置相關無線資料提供至行動計算裝置2450,該等資料可適當地由行動計算裝置2450上運行之應用程式來使用。
行動計算裝置2450亦可使用音訊編解碼器2460有聲地通信,該音訊編解碼器可接收來自使用者之口頭資訊並且將其轉化成可用數位資訊。音訊編解碼器2460可同樣地對使用者產生可聽聲音,諸如經由例如在行動計算裝置2450之聽筒中的揚聲器。此類聲音可包括來自話音電話呼叫之聲音、可包括記錄聲音(例如話音訊息、音樂檔案等)且亦可包括由行動計算裝置2450上運行之應用程式產生的聲音。
行動計算裝置2450可以多種不同形式實施,如圖中所示。舉例而言,其可以行動電話2480形式實施。其亦可以智慧型電話2482、個人數位助理或其他類似行動裝置之部分之形式實施。
本文所描述之系統及技術之各種實現方式可以數位電子電路、積體電路、特別設計之特定應用積體電路(application specific integrated circuit,ASIC)、電腦硬體、韌體、軟體及/或其組合的形式實現。此等各種實現方式可包括在一或多個在包括至少一個可程式化處理器之可程式化系統上可執行及/或可譯的電腦程式中實施,該可程式化處理器可為專用或通用,其經耦接以接收來自以下之資料及指令並且將資料及指令傳送至以下:儲存系統、至少一個輸入裝置及至少一個輸出裝置。
此等電腦程式(亦稱為程式、軟體、軟體應用程式或程式碼)包括用於可程式化處理器的機器指令,且可以高級程序及/或面向對象的程式化語言及/或以組合/機器語言實施。如本文所用,術語機器可讀媒體及電腦可讀媒體係指用於提供機器指令及/或資料至可程式化處理器之任何電腦程式產品、設備及/或裝置(例如,磁碟、光碟、記憶體、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device,PLD)),該可程式化處理器包括接收機器指令為機器可讀信號之機器可讀媒體。術語機器可讀信號係指用於向可程式化處理器提供機器指令及/或資料之任何信號。
為了提供與使用者之互動,本文所描述之系統及技術可實施於具有以下之電腦上:顯示裝置(例如陰極射線管(cathode ray tube,CRT)或液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)監視器),用於向使用者顯示資訊;以及鍵盤及指標裝置(例如滑鼠或軌跡球),使用者可藉由其提供輸入至電腦。其他類型的裝置亦可用以提供與使用者之互動;舉例而言,向使用者提供之回饋可為任何形式的感覺回饋(例如,視覺回饋、聽覺回饋或觸覺回饋);且來自使用者的輸入可以任何形式接收,包括聲學、話音或觸覺輸入。
本文所描述之系統及技術可實施於包括後端組件(例如,作為資料伺服器)或包括中間軟體組件(例如,應用程式伺服器)或包括前端組件(例如,具有圖形使用者介面或使用者可經由其與本文所描述之系統及技術之實現方式互動的網路瀏覽器的用戶端電腦)或此等後端、中間軟體或前端組件之任何組合的計算系統中。系統之組件可由任何形式或媒體之數位資料通信(例如,通信網路)互連。通信網路之實例包括區域網路(local area network;LAN)、廣域網路(wide area network;WAN)及網際網路。
計算系統可包括用戶端以及伺服器。用戶端以及伺服器大體上彼此遠離且通常經由通信網路互動。用戶端與伺服器之關係藉助於在各別電腦上運作且具有彼此之用戶端-伺服器關係之電腦程式產生。
本文中所描述之不同實現方式之元件可經組合以形成上文不特定闡述之其他實現方式。元件可自本文中所描述之處理、電腦程式、資料庫等移出而不有害地影響其操作。另外,圖式中所描繪之邏輯流程並不需要所展示之特定次序或依序次序以達成所需結果。可將各種分開的元件組合成一或多個個別元件以執行本文中所描述之功能。
在通篇說明書中,其中將設備及系統描述為具有、包括或包含特定組件,或其中將製程及方法描述為具有、包括或包含特定步驟,另外,意欲存在本發明之設備及系統,該等設備及系統基本上由所列舉之組件組成或由所列舉之組件組成,且存在根據本發明之製程及方法,該等製程及方法基本上由所列舉之加工步驟組成或由所列舉之加工步驟組成。
應理解,步驟之次序或用於執行某一動作的次序不重要,只要本發明保持可操作即可。此外,可同時進行兩個或更多個步驟或動作。
當參考特定之較佳具體實例,已具體地對本發明進行展示及描述時,所屬技術領域中具有通常知識者應理解,在不脫離如所附申請專利範圍所定義之本發明的精神及範疇之情況下,其中可對形式及細節做多種改變。
其他具體實例
雖然吾等已描述多種具體實例,但顯而易見,本發明及實施例可提供利用本文所描述之組成物及方法或由本文所描述之組成物及方法涵蓋之其他具體實例。因此,應瞭解範疇應由以下定義:可根據本發明及隨附申請專利範圍而非藉由已藉助於實施例表示之特定具體實例來理解。
本文中引用之所有參考文獻均以引用之方式併入本文中。
無
藉由結合附圖參考以下描述,本發明之前述及其他目的、態樣、特徵及優勢將變得更為顯而易見且更好理解,在附圖中:
[圖1]為根據說明性具體實例之例示性雜合捕獲方法的流程圖。
[圖2]為根據說明性具體實例之經識別用於大腸直腸癌偵測之203個DMR(差異甲基化區)的清單。
[圖3]為根據說明性具體實例之經識別用於晚期腺瘤偵測之220個DMR(差異甲基化區)的清單。
[圖4]為根據說明性具體實例之突變生物標記區之清單。
[圖5]為根據說明性具體實例之例示性雜合捕獲方法的流程圖。
[圖6]為根據說明性具體實例之例示性庫製備方法的流程圖。
[圖7]為根據說明性具體實例之例示性生物資訊工作流程。
[圖8]為根據說明性具體實例之展示大腸直腸癌驗證集上203標記組別之接受者操作特徵(receiver operating characteristic;ROC)曲線的圖。
[圖9]為展示大腸直腸癌之例示性分類模型的敏感性值及整體特異性的條形圖。
[圖10A]及[10B]為根據說明性具體實例之展示針對個體驗證集中之各樣品,測定兩個個別甲基化標記區之甲基化樣品臨限值的例示性值的盒狀圖。
[圖11]為展示晚期腺瘤之例示性分類模型之敏感性值及根據晚期腺瘤類型之總體特異性之條形圖。
[圖12]為展示晚期腺瘤之例示性分類模型的敏感性值及整體特異性的條形圖。
[圖13]為根據說明性具體實例之用於生物資訊處理步驟的流程圖。
[圖14]為一系列根據說明性具體實例之比較經亞硫酸氫鹽(BS)轉化之樣品及經酶(EM)轉化之樣品的樣品品質的條形圖。
[圖15]為根據說明性具體實例之比較使用亞硫酸氫鹽(BS)轉化或酶(EM)轉化製備之樣品組之PCA圖。
[圖16]為用於某些具體實例中之例示性雲端計算環境之方塊圖。
[圖17]為用於某些具體實例中之示例計算裝置及示例行動計算裝置之方塊圖。
[圖18]為顯示根據例示性晚期腺瘤分類模型之發育不良類型針對晚期腺瘤之靈敏度值的條形圖。
[圖19]為顯示根據例示性晚期腺瘤分類模型之組織學亞型針對晚期腺瘤之靈敏度值的條形圖。
<![CDATA[<110> 西班牙商通用診斷公司(UNIVERSAL DIAGNOSTICS, S.L.)]]> <![CDATA[<120> 用於疾病偵測的方法]]> <![CDATA[<130> AX210101EP]]> <![CDATA[<150> US63/189,001]]> <![CDATA[<151> 2021-05-14]]> <![CDATA[<160> 469]]> <![CDATA[<170> BiSSAP 1.3.6]]> <![CDATA[<210> 1]]> <![CDATA[<211> 181]]> <![CDATA[<212> DNA]]> <![CDATA[<213> 智人]]> <![CDATA[<400> 1]]> acgggggggc tgttcaccag gaaggggcag ggctgcagcc tcagcctccc ctccagatgc 60 cggcagcacc agcctctgcc tgcatggggc cgcgaggttt gcagtgacat cccccgagct 120 tcctgacctg ccccggacac ggagcacggc tcccaggggc cgcacaggca cccgctggcc 180 t 181 <![CDATA[<210> 2]]> <![CDATA[<211> 181]]> <![CDATA[<212> DNA]]> <![CDATA[<213> 智人]]> <![CDATA[<400> 2]]> tggaggcgtg gggaccccat ctccaaatac agccacattg ggggttaggg ctccccacgt 60 gaatttaggg gacacttcag ttcgtcccgg cggggactgg ggacgccggg ctgtgtgctg 120 tgtcctgtgg gagagtttgt tcaccctgct ggaggctccc tgatgagccc tggcgtctgc 180 t 181 <![CDATA[<210> 3]]> <![CDATA[<211> 481]]> <![CDATA[<212> DNA]]> <![CDATA[<213> 智人]]> <![CDATA[<400> 3]]> gcaattaggg atccttgggg 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100:方法
110:DNA萃取
120:轉化
130:庫建構
140:目標富集
150:定序
160:生物資訊分析
Claims (9)
- 一種偵測人類個體之晚期腺瘤之方法,該方法包含: 測定在來自從該個體獲得之樣品的DNA中識別的以下表17之DMR中之各者之至少一部分的甲基化狀態:
chr 起始 結束 SEQ ID NO. 7 100785927 100786167 SEQ ID NO.: 221 14 97412990 97413410 SEQ ID NO.: 374 20 3083167 3083587 SEQ ID NO.: 411 8 37797956 37798676 SEQ ID NO.: 329 16 57091834 57092014 SEQ ID NO.: 387 4 7940020 7940200 SEQ ID NO.: 287 19 40811045 40811585 SEQ ID NO.: 403 1 154567391 154567691 SEQ ID NO.: 246 14 105364294 105364612 SEQ ID NO.: 376 9 61862430 61863030 SEQ ID NO.: 338 - 如請求項1之方法,其中該方法包含測定在來自從該個體獲得之樣品的DNA中識別的圖3之DMR中之各者之至少一部分的甲基化狀態,及 至少部分地基於圖3之該等DMR中之各者之至少一部分的經測定甲基化狀態,來判定該個體是否患有晚期腺瘤。
- 如請求項1至2中任一項之方法,其中該樣品為組織樣品、血液樣品、大便樣品或血液產物樣品。
- 如請求項1至3中任一項之方法,其中該樣品包含從該人類個體之血液或血漿分離之DNA。
- 如請求項1至4中任一項之方法,其中該DNA為該人類個體之無細胞DNA(cell-free DNA;cfDNA)。
- 如請求項1至5中任一項之方法,其中該方法包含使用次世代定序(next generation sequencing;NGS)測定一或多種標記中之各者之甲基化狀態。
- 如請求項1至6中任一項之方法,其中該方法包含使用一或多個對目標區富集之捕獲誘餌來捕獲一或多個相應的甲基化基因座。
- 如請求項1至7中任一項之方法,其中表17及/或圖3之該等DMR中之各者係包含至少一個部分之甲基化基因座,各該個部分包含至少三(3)個CpG,且各該甲基化基因座的長度等於或小於5000 bp。
- 如請求項8之方法,其中各甲基化基因座之長度等於或小於3000 bp。
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