[发明专利]一种基于大规模数据挖掘的癌症检测试剂盒及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于大规模数据挖掘的癌症检测试剂盒及检测方法，具体涉及一 种基于高通量测序数据挖掘和无创癌症检测盒及检测方法，属于生物医学检测技术。

技术背景

恶性肿瘤往往同染色体的数目和结构的变异相联系，因为细胞中一般都存在两类 染色体，一些染色体带有表达恶性肿瘤的基因，另一些染色体则带有抑制恶性肿瘤的基因。 如果染色体发生变异，则会导致染色体上基因的不平衡，而出现肿瘤。

目前的癌症检测主要依赖于血液生化标记物和影像学技术。生化标记物包括CEA， AFP，PSA等等，这些标记物的主要缺陷是：(1)覆盖的癌症种类有限，多数癌症还不能有效的 检测；(2)特异性差，一些基础疾病，如肝炎会导致AFP上升而引起误判，前列腺炎也会导致 PSA上升导致误判等等；(3)在血液中半衰期过长，如AFP蛋白在血液中可以存活7到28天或 者更长时间，很难用于特异性的实时的跟踪手术治疗，放疗、药物治疗的效果。影像学技术 包括B-超，CT和PET，只要的缺陷是：(1)多数检测包含一定的辐射危害，不能够太过频繁的 使用，也就不能用于癌症的实时发现；(2)操作起来比较复杂，很难实现大规模的人群肿瘤 筛查。

另一种监测方法是液体活检，其实是利用高通量测序技术来测定肿瘤患者中 ctDNA片段，根据分析得到的ctDNA所携带的肿瘤基因信息，就能够全面地反映肿瘤的特征。 这一技术凭借着准确、灵敏、无创、高通量等特点，液体活检能够在从肿瘤防治诊断、治疗参 考、用药指导、病情监控、复发预警等方面为医生及患者提供有效助力。近年来，越来越多的 生物医药研究者发现，可以通过对外周血DNA进行NGS测序，检测癌症是否发生并且预测癌 症风险。通过全基因组ctDNA测序，可以计算出染色体的拷贝数变化情况，从而判断是否患 有肿瘤。

这样一个基于大规模高通量测序技术的方法，将不仅仅限于若干个已知位点的测 序,而将是针对患者癌症细胞DNA序列上大量的已知片段和未知片段进行同时检测。面对如 此大的数据量,如何精准地计算并解读形成有用信息成为肿瘤液体活检的关键。

当前国内的方法包括基于靶位点捕获的技术和基于癌症基因组的甲基化检测技 术。基于靶位点捕获的技术普遍存在测序覆盖范围过低，从而导致敏感度不足。基于甲基化 的检测技术在早期癌症中，由于ctDNA含量过低存在着特异性不高的问题(不足)，直接影响 并制约了液体活检在临床、市场、科研等级别的应用。

本技术通过根据癌症生物学原理开发了一种稳定的数据计算方法，在数据解读和 临床应用等方面做出了创新性的突破，依托这些国际前沿研究，着眼于中国人群，本发明所 公开的新技术，旨在为这一国际前沿技术在中国人群的癌症检测以及风险提示。由于血液 DNA检测无创无辐射，检测成本可控，对中国癌症早期发现率的提升和整体人群健康水平的 改善势必起到推动作用。

发明内容

本发明为了克服现有肿瘤筛查技术特异性和敏感度的不足，提供了一种基于外周 血游离DNA高通量测序的无创肿瘤检测试剂盒及检测方法。基于该试剂盒的检测方法无辐 射、无创伤，只需要4-10mL外周血就可以实现对癌症的检测。适用于包括头颈部癌症(口腔 癌，鼻咽癌，舌癌，喉癌)，消化道癌症(食管癌，胃癌，肝癌，胰腺癌，肠癌)，脑癌，肺癌，生殖 系统癌症(乳腺癌，宫颈癌，子宫癌，前列腺癌，睾丸癌等)，泌尿系统癌症(膀胱癌，肾癌)，皮 肤癌、淋巴癌，白血病早期诊断。

本发明提供一种基于大规模数据挖掘的癌症检测试剂盒，所述试剂盒包括：DNA提 取试剂盒、高通量测序文库制备试剂、基因序列比对软件、染色体覆盖度计算软件。

其中所述DNA提取试剂用于提取外周血游离DNA，通过所述高通量测序文库制备试 剂制备高通量测序文库，通过对测序文库高通量测序，利用所述基因序列比对软件将测序 数据与人类参考基因组作比较，通过染色体覆盖度计算软件进行数据分析以区分癌症和非 癌症病人，进一步分析判断肿瘤类型和可能原发灶器官。

其中，所述的通过数据分析以区分癌症和非癌症病人，具体操作为：通过计算每一 条染色体测序覆盖度，除以总测序量，来计算相对覆盖度；健康情况下，人每条染色体均为 两个拷贝，染色体之间的拷贝数差异非常小；反之，如果相对覆盖度超过一定的阈值，则判 断为疑似癌症患者。

其中，所述每条染色体的相对覆盖度根据以下公式计算得出：