[发明专利]一种cfDNA分类方法、装置和用途

说明书

本发明属于基因组学和生物信息学领域，涉及一种cfDNA分类方法、装置和用途。具体地，本发明涉及一种cfDNA分类方法，包括：计算目标样本中的cfDNA的拷贝数变异数据；计算目标cfDNA拷贝数变异数据与各分类标签的cfDNA拷贝数变异数据的相似度；根据所述相似度，利用分类器模型确定所述目标cfDNA所属的分类。本发明能够实现一次性完成多达3种泌尿生殖系统肿瘤的诊断，具有较高的敏感性和特异性。特别是在尿路上皮癌的诊断和动态监测的方面的敏感性和特异性高于了目前临床使用的检测方法。

技术领域

本发明属于基因组学和生物信息学领域，涉及一种cfDNA分类方法、装置和用途。

背景技术

泌尿生殖系统肿瘤(前列腺癌、尿路上皮癌和肾癌)是危害人类健康的严重疾病。而对于泌尿生殖系统肿瘤的诊断和监测方法通常是侵入性的，或者缺乏敏感性和特异性。

肾癌大约占成人恶性肿瘤的3％，占肾脏肿瘤的90％－95％，其中约75％为肾脏透明细胞癌。目前，手术治疗仍是局限性肾癌最有效的治疗方法，但是术后大约有20％－40％患者将复发。肾细胞癌对放疗和化疗敏感性低。肾癌患者的死亡率高达40％，肾癌引起的高死亡率主要是因为其早期缺乏明显的临床症状，进展期缺乏有效的治疗方法。目前，影像学、细针针吸细胞学检查(fine needle aspiration，FNA)，空芯针活检(core biopsy，CB)只能辅助监测，无法给出明确的诊断。目前没有一种敏感性和特异性均较好的肿瘤标志物可用于肾癌的早期诊断及术后随访。

尿路上皮癌是起源于是发生在肾盂、输尿管、膀胱、尿道等覆盖移行上皮细胞的恶性肿瘤，主要包括肾盂和输尿管所在的上尿路上皮癌和膀胱癌。其中上尿路上皮癌相对少见，仅占尿路上皮癌的5％－10％，但在中国上尿路上皮癌占尿路上皮癌的比例高达30％。有多项研究表明上尿路上皮癌的地域特征可能和服用含有马兜铃酸及其类似物的中药相关。另外，虽然组织来源相同，上尿路上皮癌和膀胱癌在临床病理特征方面还有很大不同。筛选尿路上皮癌的新风险因子、新靶点、诊断、预后和动态监测的新型标记物必须同时考虑这两个亚型的癌症。并且，尿路上皮癌患者高复发率可导致手术次数增加、并发症发生率增高、治疗费用增加等。复发患者最终需要进行根治性膀胱切除术或双侧肾输尿管切除术，极大地降低了生存率和生活质量。目前，膀胱癌的诊断可以通过影像学、荧光原位杂交FISH、尿细胞学检查辅助检查判断，但是对于低分级的膀胱肿瘤敏感性只有4％－31％。目前，诊断膀胱癌最主要的方法就是膀胱镜，但膀胱镜费用昂贵，并且是侵入式的，增加了病人的痛苦。此外，膀胱癌复发率较高，膀胱镜不便用于长期、终身以及预后监测。

前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤，一定程度上发病率呈上升趋势。前列腺癌早期没有症状，当肿瘤发展到一定程度，会阻塞尿道或侵犯膀胱颈，造成尿频、尿急、尿失禁等。很多患者确诊时已是晚期，晚期很多患者多发生骨转移。目前，前列腺癌公认的方法是直肠指检和前列腺特异性抗原(PSA)检查，但是PSA的水平也会受到前列腺炎、尿潴留、导尿和药物等因素的影响，造成不少的假阳性率。

随着科学技术的发展，对于肿瘤的诊断技术也在不断的推进。2017年6月，世界经济论坛与《科学美国人》杂志的专家委员会联合选出了2017年度全球十大新兴技术榜单，其中肿瘤的无创诊断技术成功入选并荣膺榜首。肿瘤无创诊断技术即液体活检(liquidbiopsies)的出现，标志着人类在攻克肿瘤的道路上又前进了一大步。与传统的组织活检相比，液体活检具备实时动态检测、克服肿瘤异质性、提供全面检测信息等独特优势。目前，临床研究中，液体活检主要包括游离循环肿瘤细胞(CTCs)检测、循环肿瘤DNA(ctDNA)检测、外泌体及循环RNA(Circulating RNA)检测等，与传统的依靠临床症状或影像学诊断技术比较，利用液体活检技术可以更早地发现疾病进展。液体活检预计在患者治疗过程中评估肿瘤动态和负荷变化，实时监测治疗的有效性，及监测患者机体的微小残留病灶、复发、预后评估、耐药的产生等多个方面发挥重大作用。

目前，尚需要开发新的泌尿生殖系统肿瘤的检测手段，其特异性和敏感性均较好，更方便用于多次、长期和预后监测，并减少患者痛苦。