[发明专利]用于预测先天性心脏缺陷的方法

说明书

证实了相比于未患有CHD的正常案例，先天性心脏缺陷(CUD)的案例中整个基因组的基因座中胞嘧啶碱基的甲基化方面的差异。公开了可以应用于产前和产后生活的不同阶段的先天性心脏缺陷的预测方法。该方法可以应用于产前和产后生活中受影响个体的体液和其它组织中发现的脱氧核糖核酸(DNA)。描述了通过比较受测试的个体中整个DNA中的特异性胞嘧啶基因座的甲基化程度并将其与个体的两类群体(一类患有CHD且另一类为未患有CHD的正常案例的参考群体)的所述位点处的胞嘧啶的百分数进行比较以用于评估个体患CHD的风险的统计技术。根据本发明还可以确定个体患特定类型的CHD或全部CHD的风险。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年11月27日提交的序列号为61/909,779的美国临时申请的优先权。序列号为61/909,779的美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及应用已知技术对患有CHD的新生儿和其它个体中DNA的胞嘧啶核苷酸组分的化学结构相比于正常(“未受影响的”、“对照”)案例(即未患有CHD)的差异(所谓的DNA甲基化)进行鉴定和定量以确定所测试的个体患有CHD的风险和可能性。由于在人类细胞和组织中和细胞外普遍存在DNA而不存在于体液中，产前和出生后的任何时间可以对任何这些来源的DNA应用该技术以对个体患有如上所述的风险或可能性进行评估，本发明还适用于由受到破坏的细胞释放的DNA，所谓的游离细胞的DNA(cfDNA)，并且其在个体的体液中发现。

所描述的化学变化-所谓的“DNA甲基化”涉及胞嘧啶组分核苷酸加入了额外的碳原子(-C-)，这是一种已知的构建DNA分段(block)。在CHD组和非-CHD组或CHD群体和非-CHD群体之间比较整个DNA的多个基因座或位点处的胞嘧啶核苷酸甲基化方面的差异对比。当将经过测试的个体的甲基化水平与这两种群体组中相应的基因座进行比较时可以确定CHD的可能性。假如采用适当的参考群体，任何来源的DNA都可以用于甲基化研究以在产前或产后生活的任何阶段预测CHD风险。

背景技术

在美国，先天缺陷，即在胎儿期发展并在出生时存在的异常，是婴儿死亡(定义为出生一年内死亡)的主要原因。先天性心脏缺陷出现的频率为每1,000名活产儿中有8至9例。CHD是严重先天缺陷中最常见的一类且就住院治疗而言最昂贵。新生儿中高达25％的主要患有CHD的案例在出院前没有被诊断出。

先天性主动脉瓣狭窄(AVS)，定义为瓣膜孔的不完全梗阻，是结构性心脏缺陷的重要类别，且在3％至6％的这种案例中出现。梗阻的位点和梗阻的严重性均存在可变性。将梗阻的位点下位分类为瓣膜、瓣膜下和瓣膜上。约半数患有严重AVS的婴儿需要手术治疗。难以在产前生活中检测轻度主动脉瓣狭窄，然而严重的主动脉瓣狭窄可以导致伴随心内膜弹力纤维增生症、左心房扩张和主动脉根变窄的左心室心肌功能障碍。这些变化可能是形成左心室发育不全综合征的前奏。

基于新生儿中诊断不出主要CHD的高百分比，建议在所有新生儿中对组织氧水平“脉搏血氧饱和度”进行测量和监测以检测低组织氧水平，其可能是主要CHD存在的标志。明确需要发展筛选试验和其它标记物以在新生儿和产后生活的后期阶段中对普通群体CHD进行准确预测。

胚胎期和胎儿期的心脏发育需要大量不同基因的协调和编排。已知较小比例的CHD案例与基因突变有关，基因突变是正常序列的变化，正常序列中的基本构建分段(“核苷酸”)排列在该基因的DNA中。这种突变导致对正常心脏发育来说很重要的基因的故障或非功能(即量的改变，或形成异常类型的蛋白质)。

在最近的六十年里，已经发现并深入研究了称为“表观遗传学”的用于控制基因功能的重要机理。表观遗传学被定义为可遗传(即传递给后代)的基因表达的变化，这种变化并不是由于基因中核苷酸的遗失或获得的突变(即基因中核苷酸序列的改变)。当然，表观遗传是通过各种其它潜在机制对基因表达可逆的调控。目前最广泛研究的一种这样的机制为DNA甲基化。其它机制包括：DNA的3维结构的变化、组蛋白修饰或微小RNA抑制性活性。