[发明专利]核酸分析系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月16日提交的美国临时专利申请第62/133,638号的权益和优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及分析核酸中的肿瘤特异性生物标志物。

背景技术

基因组分析已经成为医疗保健的一个组成部分。随时间积累的基因组突变可以指示疾病的存在、类型和严重程度。彻底了解个人的突变概况使之能通向个性化诊断，更准确的预后和定制的治疗选择，这有助于延长患者的生命，并有助于避免痛苦和昂贵的治疗。

个性化药物在很大程度上依赖于准确鉴定患者基因组包括DNA和RNA中的突变。虽然有许多疾病可以用基因组筛查进行分类和跟踪，但癌症突变筛查受到最多的关注。在大多数情况下，癌症筛查包括从患者(例如，从肿瘤组织)获得癌性序列，并将癌性序列与参考序列进行比较。参考序列是对来自多个供体的核酸进行测序和编译而组装得到的代表性序列。参考序列可以从健康的正常供体群体或具有特定疾病的供体获得。为了鉴定序列变异，将假定的癌症序列与正常参考进行比较，两者之间的差异表示序列变异。

在某些情况下，序列变异可用作疾病标志物，如在BRCA1突变和乳腺癌的情况下。然而，简单地识别癌症中的序列变异并非有效，并且可能导致假阳性，这是因为每个个体是独特的，可能具有不指示肿瘤特异性突变的不同于正常参考的种系序列变异。此外，其他鉴定的序列变异可能是测序伪像(sequencing artifacts)和其他测序错误的结果。在某些情况下，这些测序错误可能与实际突变无法区分。序列变异的错误鉴定可能会抵消了解个体基因组的多种益处。例如，如果正常序列变异被误解为癌性突变，则可能导致误诊，不正确的预后或无效治疗。或者，如果实际的癌变突变被错误地排除为测序错误或作为正常变异，则患者可能错过其他有希望的治疗机会。

发明内容

本发明一般涉及用于將序列变异表征为致病突变的高灵敏性和特异性方法和系统。本发明的方法将来自患者本身的假定的癌组织的序列与来自相同患者的正常序列进行比较，以筛选和消除与患者的健康DNA或RNA相关的测序伪像。筛选后，仅将与正常序列不一致的基因组部分评估为癌症突变。因此，当在癌症筛选期间将肿瘤序列与参考序列进行比较时，在肿瘤序列中存在的任何正常的患者特异性变异不被错误地鉴定为癌性突变。

根据某些方面，本发明的方法涉及通过比较来自患者的肿瘤序列读取和正常序列读取以及对肿瘤特有的突变的筛选来鉴定患者特异性肿瘤突变。该比较通过得出与患者正常序列相关的那些变异并不是源于位于癌症的基因座的结论，而允许将这些变异排除在进一步分析之外，并仅将分析集中在患者肿瘤特有的变异上。患者肿瘤特异性的变异可归类为患者特异性生物标志物。在某些实施方案中，可以通过将肿瘤特异性变异与已知肿瘤参考进行比较来进一步表征或分类患者特异性生物标志物。作为患者特异性肿瘤分析的结果，基于在患者中发现的特定生物标志物为患者开发个体化的预后和治疗方案。

本发明的方法涉及从患者获得肿瘤序列读取和正常序列读取。在一个优选实施方案中，通过从血浆中分离循环肿瘤DNA(ctDNA)来收集肿瘤样品。将ctDNA使用于本文所述的方法允许以高精准度筛选各种肿瘤标志物，而不需要侵入性活检或手术。当患者的痛苦(即癌症来源)未知或患者可被诊断患有多于一种病症时，也可以进行广泛的分析。肿瘤样品也可以从活检标本或本领域已知的任何其它方法获得。正常样品可以是来自患者的含有被认为是无肿瘤的组织的任何样品，例如淋巴细胞、唾液、颊部样品或其他未受影响的组织。

本发明的系统和方法涉及提供或产生从患者获得的核酸的测序读取。可以使用任何测序平台来对来自患者的核酸进行测序以产生序列读取。合适的测序技术包括例如单分子实时测序、离子半导体测序、焦磷酸测序、合成测序、连接测序和Sanger测序。

在对病人核酸进行测序之后，将肿瘤和正常读取各自编入共有序列。共有序列可以通过用所获得的序列读取形成重叠群或通过将测序读取与参考进行比对来产生。肿瘤和正常共有序列可以通过相同的方法或不同的方法形成。在形成共有序列之后，比较正常共有序列和肿瘤共有序列以鉴定变异。