[发明专利]人类白细胞抗原分型方法

说明书

本文描述了用于从核酸或蛋白质序列对个体进行HLA分型的方法、系统和介质。本文公开的方法代表对当前HLA分型方法的显著改进。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年5月27日提交的美国申请序列号No.62/342,817的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

在美国每年估计30000名患者接受器官移植，并且另外20000名患者接受骨髓移植。器官疾病是死亡的主要原因，并且每10分钟就有另一个体被添加到器官捐赠等待名单中。器官移植后失败的主要原因是个体免疫系统的排斥。为了最小化排斥的可能性，医生通常针对供体和受体的相应的人类白细胞抗原(HLA，有时被称为主要组织相容性复合物(MHC))等位基因上的匹配来测试供体和受体。由HLA位点编码的蛋白质是细胞表面跨膜蛋白，该细胞表面跨膜蛋白呈递(present)源自自体和外来抗原的肽。不同的HLA分子在自体和外来抗原的呈递方面不同。正是这些自体肽(self-peptides)指导受体的T细胞和B细胞库，并设置该库以耐受受体的自己的器官。当遇到来自供体的不是HLA“匹配”的器官时，受体自己的T细胞和B细胞会攻击该器官，好像该器官是导致排斥和不良结果的外来病原体。目前存在针对患者HLA分型的改进方法的长期需要。

发明内容

本公开的方法、系统和介质代表了基于当前下一代DNA测序技术对当前HLA分型方法的实质性改进。使用当前DNA测序技术进行HLA分型的问题在于这些技术产生短序列读长(read)，这极大地增加了确定高度多态性位点(例如HLA位点)的序列的难度。与现有方法相比，本文详述的改进体现在增加的准确性、效率和速度。如图1所示，与当前方法相比，在与其他方法相比时，本文所述的方法针对I类和II类HLA分型产生更准确的结果。由于为实现结果而实施的方法效率低以及一旦获得所述结果缺乏准确性，从个体的DNA进行HLA分型的当前方法用途有限。参考图1，为了结果，被称为HLA-VBSeq、SOAP HLA和HLA*PRG的方法需要大量的计算机处理资源和相当数量的等待时间。Optitype在更高效运行的同时牺牲了准确性和可用性。参见例如Szolek等人的《OptiType：从下一代测序数据中进行精确的HLA》(分型生物信息学(Bioinformatic)，2014年第23期第30卷，第3310-3316页(<OptiType:precision HLA typing from next-generation sequencing data>,Bioinformatic,Vol.30no.23 2014,pages 3310–3316))。Optitype对其HLA参考序列数据库进行预过滤，从而损害准确性，因此，例如，错误地用稀有HLA等位基因对人进行分型(type)，并且甚至不尝试对准(align)II类HLA参考序列，这限制了其在临床环境中的有用性。为了使基于DNA的HLA分型有助于临床治疗的进步，必须开发例如本文所述的新方法。在某些实施例中，本文描述的方法不预过滤HLA参考序列，或减少使用该算法测试的HLA等位基因的量。

仍然参考图1，在某些情况下，与当前HLA分型方法相比，本文描述的方法、系统和介质导致运行时间减少。在某些实施例中，与HLA-VBSeq、SOAP HLA和HLA*PRG或Optitype方法中任一个相比，该应用程序运行时间减少2、3、4、5、6、7、8、9或10倍或更多倍。在某些情况下，与当前HLA分型方法相比，本文描述的方法、系统和介质导致处理器利用率降低。在某些实施例中，与HLA-VBSeq、SOAPHLA和HLA*PRG或Optitype方法中任一个相比，该应用程序导致处理器利用率减少2、3、4、5、6、7、8、9或10倍或更多倍。