用于确定遗传变体的作用的系统、方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述了使用代谢组学与计算机技术的组合来确定具有潜在负面或有害作用的序列变体并且能够将临床意义不明或不确定的变体从VUS状态分为良性、致病或有利类别的方法。例如，本发明专利技术描述了使用代谢组学促进基于基因组序列分析的个体化医疗的方法。本发明专利技术描述了使用代谢谱来确定(或有助于确定)遗传变体的意义并且能够鉴定用于个体化医疗的诊断变体(对健康具有有害影响的那些变体)。此外，本发明专利技术还描述了使用代谢谱来确定可能对患者健康具有正面作用的有利变体的存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定遗传变体的作用的系统、方法和装置相关申请的交叉引用本申请要求2014年11月5日提交的美国临时专利申请No.62/075,449和2014年11月6日提交的美国临时专利申请No.62/075,949的权益，特此将这些美国临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
基因组序列方法(全外显子组测序和全基因组测序)已揭示了许多DNA序列变异(即，多态性)。这些遗传变异包括单核苷酸多态性(SNP)和结构变异，诸如插入/缺失(Indel)、拷贝数变异(CNV)、转座、序列重排。已开展了全基因组关联研究(GWAS)，以便揭示SNP与人类疾病和许多性状之间的关联性。然而，GWA研究主要关注常见变体，这些研究仅成功确定了常见人类疾病的少量遗传组分的意义。预计全基因组的所谓“下一代测序”可迅速促进对疾病和各种人类性状的遗传基础进行鉴定。迄今为止，全基因组测序已揭示了更多的遗传变体(已揭示了1M以上的变体)。然而，尚未确定许多遗传变体的意义与疾病或其他表型的关联性。迄今为止，要正确解读这些众多的变体对于临床医生仍然富有挑战性。通过测序方法确定的变体被分为以下几种：“有害变体”，这种变体是高度致病性的；“可能致病变体”；“临床意义不确定变体”(VUS)，这种变体是不定的；“可能不致病变体”；以及“不致病变体”或“无临床意义变体”[Plon,SE.HumMutat.2008November；29(11):1282-1291(Plon,SE。，《人类突变》，2008年11月，第29卷，第11期，第1282-1291页)]。中间(VUS)类别的患者一般不接受额外测试或随访观察，因此造成患者病症的状态方面的不确定性。所有变体类别的额外数据将有助于更准确地评估遗传变体的临床意义。因插入或缺失产生的变体可使蛋白质的氨基酸序列发生移码，从而造成结构改变(例如，蛋白质截短、错误折叠等)，继而引起蛋白质功能的变化或失活。这些类型的变体可使用功能分析来分类。蛋白质编码区中的错义突变可通过序列分析进行解读，尤其是在错义突变存在于蛋白质的高度保守功能域中的情况下。然而，不是每一种蛋白质都有这种信息，而且并非所有蛋白质都进行了功能分析。存在用于对功能性致病变体进行预测和优先级排序的计算算法和数据库(例如，SIFT、PolyPhen、AlignGVGD、Grantham评分、MutationTaster)，但这些算法和数据库并不完全有效。此外，难以评估非编码序列(例如，外显子-内含子边界、5’和3’非转录区、5’和3’非翻译区、调控序列诸如启动子、终止序列等)中的变体及小框内插入和缺失以及不会引起氨基酸变化的核苷酸置换的病理作用。当前用于评价遗传变体(特别是VUS)的临床相关性的方法需要综合性研究，诸如VUS与疾病的共分离、与有害反式突变的并发性、携带者的个人和家族健康史、系统发生保守性的计算机评估，以及生化功能分析中蛋白质修饰的严重性。然而，使用这些方法时，很难评估大量变体的意义，因为通常是按一种蛋白质接一种蛋白质的方式或一条序列接一条序列的方式逐一进行分析，而非“批量”分析。需要更多关于遗传变体的可用信息。代谢组学逐渐被公认为是一种强大的表型分析工具，其考虑了遗传学、环境、微生物群和异源物质的影响。代谢物表示将基因功能、非遗传因素和表型终点联系起来的中间生物过程。因此，对代谢物数据进行分析可确定或有助于确定遗传变体的意义。
技术实现思路
随着个体化医疗诊室中出现使用全基因组测序(WGS)和全外显子组测序(WES)来诊断疾病或确定疾病风险，仍然需要一种评价遗传序列变体(随后称为“遗传变体”或简称为“变体”)的致病(有害)影响并由此确定变体的意义的全面方法。当前方法局限于在单个基因中评价变体的作用，不仅耗时又耗资源，而且不具备检测序列变体对候选基因的众多作用的全面筛选能力。因此，迫切需要一种更好的方式来确定具有潜在负面或有害作用的序列变体(即，“有意义的”遗传变体)并能够将临床意义不明或不确定的变体从VUS状态分为良性、致病或有利类别。本文所述方法使用代谢组学和计算机技术的独特组合来满足该需求。本文描述了使用代谢组学来促进基于基因组序列分析的个体化医疗的方法。本文描述了使用代谢谱来确定(或有助于确定)遗传变体的意义并且能够鉴定用于个体化医疗的诊断变体(对健康具有有害影响的那些变体)。代谢组谱包括关于变体中性(良性)作用和有害(致病)作用的数据。此外，本文还描述了使用代谢谱来确定可能对患者健康具有正面作用的有利变体的存在。在一个实施例中，用于鉴定受遗传变体影响的生化途径的方法包括：生成具有变体的受试者的小分子谱，并将该小分子谱与不具有所述变体的一个或多个个体的参考小分子谱进行比较；鉴定受该变体影响的小分子谱的生化组分；以及鉴定与所述生化组分相关联的生化途径，从而鉴定受该变体影响的生化途径。在另一个实施例中，鉴定诊断变体的方法包括在计算设备中提供描述多种生化途径的数据集合。每种生化途径描述鉴定与所述生化途径相关联的多种化合物。该方法还包括从具有所述变体的一个或多个受试者获得样品，并使用代谢组学分析方法处理样品，从而获取指示变体对代谢组谱的作用的结果数据。该结果数据指示变体谱中的至少一种化合物相对于参考(对照)谱的状况。该方法还使用描述生化途径的数据集合来鉴定受所指示的变体影响的至少一种生化途径。在与该实施例相关的一个方面，提供了可对变体进行排序的评分。在又一个实施例中，鉴定诊断变体的方法包括在计算设备中提供描述多种生化途径的数据集合这一步骤。每种生化途径描述鉴定与该生化途径相关联的多种化合物。该方法还包括对从具有所述变体的受试者获得的样品进行分析，并使用代谢组学分析方法处理样品，从而获取指示变体对代谢组谱的作用的结果数据。该结果数据指示代谢组谱中的至少一种化合物相对于参考(对照)谱的状况。该方法还包括在没有用户协助的情况下，使用描述生化途径的数据集合来以编程方式鉴定受变体影响的至少一种生化途径。在一个方面，提供了可对变体进行排序的评分。在再一个实施例中，用于确定诊断变体的系统包括描述多种生化途径的数据集合。每种生化途径描述鉴定与该生化途径相关联的多种化合物。该系统还包括数据获取装置，该数据获取装置使用代谢组学分析方法处理样品，从而获取指示变体对代谢组谱的作用的结果数据。使用代谢组学分析方法处理样品可生成结果数据，该结果数据指示所得代谢组谱中的至少一种化合物相对于参考(对照)的状况。该系统还包括在计算设备上执行的分析设施。该分析设施与描述生化途径的数据集合一起用于鉴定受至少一种变体的所指示状况影响的至少一种生化途径。在一个方面，该分析设施提供了可对变体进行排序的评分。在某些实施例中，任何生化途径可能都不受变体影响。例如，当变体的靶标不存在于所分析的样品类型(例如，尿液样品)中时，变体可能不影响代谢组谱中的任何生化途径并且任何生化途径都无法被鉴定出。此外，在一些情况下，变体不影响代谢谱中的生化途径(例如，该变体是中性、良性或沉默变体)并且任何生化途径都无法被鉴定出。本文所述的一些实施例包括使用代谢组谱分析来确定遗传变体的意义的系统、方法和装置。可通过将变体分为多个类别和/或通过对变体进行排序来确定变体的意义。意义的分配基于受遗传变体影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定遗传变体的作用的方法，所述方法包括鉴定受所述遗传变体影响的生化途径，其中鉴定包括：从具有所述遗传变体的受试者获得生物样品的小分子谱；将所述小分子谱与标准小分子谱进行比较；鉴定所述小分子谱中受所述变体影响的生化组分；以及鉴定与所述鉴定的生化组分相关联的一种或多种生化途径，从而鉴定受所述遗传变体影响的一种或多种生化途径；以及存储有关每种所鉴定的生化途径和所鉴定的生化组分或者针对每种所鉴定的生化途径将所鉴定的生化组分定位到所鉴定的生化途径的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.05 US 62/075,449;2014.11.06 US 62/075,9491.一种用于确定遗传变体的作用的方法，所述方法包括鉴定受所述遗传变体影响的生化途径，其中鉴定包括：从具有所述遗传变体的受试者获得生物样品的小分子谱；将所述小分子谱与标准小分子谱进行比较；鉴定所述小分子谱中受所述变体影响的生化组分；以及鉴定与所述鉴定的生化组分相关联的一种或多种生化途径，从而鉴定受所述遗传变体影响的一种或多种生化途径；以及存储有关每种所鉴定的生化途径和所鉴定的生化组分或者针对每种所鉴定的生化途径将所鉴定的生化组分定位到所鉴定的生化途径的信息。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述遗传变体是单核苷酸多态性。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述遗传变体是结构遗传变体。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述结构遗传变体选自插入、缺失、重排、拷贝数变异和转座。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述小分子谱使用以下一种或多种方式获得：HPLC、TLC、电化学分析、质谱法、折射率光谱法(RI)、紫外光谱法(UV)、荧光分析、放射化学分析、近红外光谱法(Near-IR)、核磁共振波谱法(NMR)和光散射分析(LS)。6.一种用于鉴定受遗传变体影响的生化途径的方法，包括：产生从具有所述遗传变体的受试者获得的生物样品的小分子谱；鉴定所述小分子谱中受所述遗传变体影响的生化组分；鉴定与所述鉴定的生化组分相关联的一种或多种生化途径，从而鉴定受所述变体影响的生化途径；以及显示有关所述鉴定的生化途径和所鉴定的生化组分或者将所鉴定的生化组分与每种所鉴定的生化途径相关联的信息。7.一种用于确定遗传变体的作用的方法，包括：从具有所述遗传变体的受试者获得生物样品的小分子谱；将所述小分子谱与标准小分子谱进行比较；鉴定所述小分子谱中受所述变体影响的生化组分；鉴定与所述鉴定的生化组分相关联的一种或多种生化途径；存储有关所述鉴定的生化途径和所鉴定的生化组分或者将所鉴定的生化组分与每种所鉴定的生化途径相关联的信息；以及使用有关所述鉴定的生化途径的所述存储的信息来鉴定所述受试者中与所述遗传变体相关联的疾病或障碍的存在或可能性，从而确定所述遗传变体的作用。8.一种用于确定遗传变体的作用的系统，包括：数据集合，所述数据集合描述多种生化途径，每种生化途径描述指定了与所述生化途径相关联的小分子化合物；数据获取装置，所述数据获取装置在鉴定受试者中的遗传变体之后对测试样品进行处理，以便确定所述遗传变体的作用，对所述测试样品进行所述处理生成结果数据，所述结果数据指示所述测试样品中的生化化合物相对于多种生化化合物中每一者的对照的状况；以及分析设施，所述分析设施在计算设备上执行，以通过以下方式鉴定受所述指示的变体影响的一种或多种生化途径中的所述多种生化化合物中至少一些：使用描述所述多种生化途径的所述数据集合，将所述多种生化化合物中的至少一些与所述一种或多种生化途径相关联，其中所述一种或多种所鉴定的生化途径仅包括由所述数据集合描述的所述多种生化途径的一部分，所述分析设施用于存储有关所述鉴定的生化途径和所述生化化合物或者针对每种所鉴定的生化途径将生化化合物与所鉴定的生化途径相关联的信息。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述分析设施基于受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种所鉴定的生化途径的变化，生成对所述多种生化化合物中的所述至少一些进行排序的评分。10.根据权利要求8所述的系统，其中所述分析设施用于鉴定受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径中的所述多种生化化合物中至少一些的至少一种预期作用。11.根据权利要求8所述的系统，其中所述分析设施用于鉴定受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径中的所述多种生化化合物中至少一些的至少一种非预期作用。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述非预期作用是负面的非预期影响。13.根据权利要求8所述的系统，还包括显示设备，所述显示设备显示受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径中的所述多种小分子化合物中至少一些的列表。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述列表鉴定了受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径中的所述多种小分子化合物中至少一些的至少一种改变的代谢物。15.根据权利要求8所述的系统，其中所述数据获取装置对所述测试样品执行液相色谱法、气相色谱法、质谱法、液相色谱法-质谱法或气相色谱法-质谱法中的至少一种。16.根据权利要求8所述的系统，其中所述分析设施用于解读受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径中的所述多种生化化合物中至少一些的变化的含义，所述解读基于一组预定义标准。17.根据权利要求16所述的系统，其中向用户显示所述解读。18.根据权利要求16所述的系统，其中存储所述解读。19.根据权利要求8所述的系统，其中所述数据集合存储在数据库中。20.一种与计算设备一起使用的介质，所述介质持有用于鉴定遗传变体的计算机可执行指令，所述指令包括：用于在计算设备中提供描述多种生化途径的数据集合的指令，每种生化途径描述指定了与所述生化途径相关联的小分子化合物；用于对样品执行分析以确定受试者中的遗传变体的指令；用于对所述测试样品进行处理以获取指示一种或多种遗传变体的作用的结果数据的指令，所述结果数据指示在存在所述遗传变体的情况下的生化化合物相对于不具有所述遗传变体的对照的多种生化化合物中每一者的状况。用于鉴定受所述指示的遗传变体影响的一种或多种生化途径中的所述多种生化化合物中至少一些的指令，所述鉴定包括使用描述所述多种生化途径的所述数据集合，将所述多种生化化合物中的至少一些与所述一种或多种生化途径相关联，其中所鉴定的一种或多种生化途径仅包括由所述数据集合描述的所述多种生化途径的一部分；以及用于存储有关所述鉴定的生化途径和生化化合物或者针对每种所鉴定的生化途径将所鉴定的生化化合物定位到所鉴定的生化途径的信息的指令。21.根据权利要求20所述的介质，其中所述鉴定鉴定了受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径中的所述多种小分子化合物中至少一些的至少一种预期作用。22.根据权利要求20所述的介质，其中所述鉴定鉴定了受所述指示的遗传变体影响的所述至少一种或多种生化途径中的所述多种小分子化合物中至少一些的至少一种非预期作用。23.根据权利要求20所述的介质，其中所述非预期作用是负面的非预期影响。24.根据权利要求20所述的介质，其中所述指令还包括用于显示受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径中的所述多种小分子化合物中至少一些的列表的指令。25.根据权利要求20所述的介质，其中所述列表鉴定了受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径中的所述多种小分子化合物中至少一些的至少一种改变的代谢物。26.根据权利要求20所述的介质，其中所述用于处理的指令还包括用于对所述测试样品执行液相色谱法、气相色谱法、质谱法、液相色谱法-质谱法或气相色谱法-质谱法中的至少一种的指令。27.根据权利要求20所述的介质，其中所述指令还包括用于解读受所述指示的遗传变体影响的所述一种或多种生化途径...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·隆格，J·A·里亚尔斯，M·V·米尔本，A·肯尼迪，郭立宁，K·A·劳顿，
申请(专利权)人：梅塔博隆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US