[发明专利]血浆中稀少DNA的去卷积和检测

说明书

一些实施方案涉及用于检测指示核酸混合物中的健康状况，起源组织，起源胚层或起源器官的一种或多种核酸的存在的方法，所述核酸包括对包含多个核酸的样品进行甲基化分析。核酸和确定样品是否包括多个甲基化单倍型区域，其指示存在指示健康状况，起源组织，起源胚层或起源器官的一种或多种核酸，其中甲基化单倍型区域包含多个甲基化状态协调的甲基化位点。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月21日提交的美国临时专利申请No.62/438,401的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

关于联邦政府资助的研发的声明

本发明是在国立卫生研究院(National Institutes of Health)授予的授权号R01GM097253的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

发明领域

本文描述的一些实施方案涉及用于检测样品中的靶核酸的组合物和方法。例如，一些实施方案可用于肿瘤或器官损伤的非侵入性检测。其他实施方案可用于例如在妊娠的早期阶段检测胎儿非整倍性。

相关技术描述

哺乳动物基因组中的CpG甲基化是相对稳定的表观遗传修饰，其可通过DNMT1跨细胞分裂(Wigler等人(1981))传递，并通过DNMT3A/B和TET蛋白动态建立或去除。由于这些酶中的一些的持续合成能力，相同DNA分子上的物理上相邻的CpG位点可以具有相似的甲基化状态，尽管也观察到不一致的CpG甲基化，尤其是在癌细胞中。其被开发用于模型化人群中人染色体上相邻遗传变体的协调分离的连锁不平衡的理论框架(Slatkin(2008))，可用于分析细胞群中的CpG共甲基化。已经报道了许多与甲基化单倍型、表观等位基因或表型单倍型的概念有关的研究，尽管是少数基因组区域或有限数量的细胞/组织类型。最近的数据生产工作(data production effort)，尤其是大型联盟如NIH RoadMap Epigenomics项目(Bernstein等人(2010))和EU Blueprint Epigenome项目(Jones等人(2005))已经产生了大量的全基因组，对于许多组织和细胞类型的碱基分辨率亚硫酸氢盐测序数据集。这些公共数据集与产生的额外WGBS数据相结合，允许在迄今为止可用的最大一组人类组织类型中进行局部偶联CpG甲基化的全基因组表征，并注释这些共甲基化CpG区域作为独特的一套基因组特征。

DNA甲基化是细胞类型特异性的，并且可以利用该模式对异质样品的相对细胞组成进行去卷积，例如全血中的不同白细胞(Houseman等人(2016))、母体游离DNA中的胎儿组分(Sun等人(2015))，或血浆中的循环肿瘤DNA(Sun等人(2015))。这些最近的工作中的大多数依赖于各个CpG位点的甲基化水平，并且基本上受到测量单个CpG甲基化的技术噪声和灵敏度的限制。最近，Lehmann-Werman等人证明在检测循环DNA中的组织特异性特征中使用多CpG单倍型的优异敏感性(Lehmann-Werman等人(2016))。发现该研究中的标记物来自Infinium 450k甲基化阵列数据，其仅代表人类基因组的非常有限的部分。

发明内容

本文描述的一些实施方案基于将甲基化单倍型的模式和丰度与人参考组织的参考组进行比较并提供癌DNA分数的准确定量估计，提供准确的原发组织定位(tissue-of-origin mapping)。

一些实施例在以下编号的段落中描述：

1.一种检测核酸混合物中存在一种或多种指示健康状况、原发组织、原发胚层或原发器官的核酸的方法，包括：

对包含多种核酸的样品进行甲基化分析；和