一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统技术方案

本发明专利技术提供了一种准确可靠的基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的可用于多肿瘤早期筛查的系统。它包括：(1)含有亚洲人肿瘤基因突变频繁且致病的位点的数据库；(2)提取、建库、扩增、测序循环肿瘤DNA的试剂盒；(3)分析循环肿瘤DNA生物信息学的设备；(4)检测肿瘤标记物含量的试剂盒；(5)挖掘循环肿瘤DNA和肿瘤标记物与肿瘤的存在和种类关系的计算设备。本发明专利技术提供了一种针对亚洲人的多肿瘤早筛系统，该系统组成设备易得、技术人员容易操作、结果准确率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统
本专利技术属于生物医学
，具体而言，涉及一种肿瘤的早期筛查系统。
技术介绍
随着人口的老龄化和快速增长，全球的癌症发病数和死亡数也正在快速增长。癌症预计将成为21世纪死亡的首要原因，并且将是世界各国提高预期寿命的主要障碍。2018年9月12日，世界卫生组织(WHO)下属的国际癌症研究机构(IARC)在《CA:ACancerJournalforClinicians》杂志发布了2018年全球癌症负担状况最新估计报告。数据显示，全球癌症负担持续增长，全球1/5的男性和1/6的女性将在其一生中患上癌症，更有1/8的男性和1/10的女性将死于癌症。全球范围内，癌症诊断5年内存活人数(5年患病率)预计为4380万。估计2018年全球将有1810万新病例(1730万除非黑色素瘤皮肤癌)和960万癌症死亡(不包括非黑色素瘤皮肤癌的950万)。肺癌是发病率最高的癌症(占总病例的11.6％)，也是癌症死亡的主要原因(占总癌症死亡人数的18.4％，180万人)，紧随其后的是女性乳腺癌(11.6％)，两者估计2018年新发病例可达210万人；紧接着是结直肠癌(10.2％，180万)和前列腺癌(7.1％，130万)的发病率，死亡率是：结直肠癌(9.2％，8.8万)，胃癌(8.2％，7.8万)和肝癌(8.2％，7.8万)。肿瘤的生存率和肿瘤的分期是密切相关的。根据台湾地区中山医学大学2015年的统计，非小细胞肺癌I、II、III、IV期的5年生存率分别为66.4％、79.7％、22.7％和7.7％，小细胞肺癌L、E期的1年生存率分别为62.5％和30％，乳腺癌0、I、II、III、IV期的5年生存率分别为100％、95.2％、96.9％、76.4％、26.9％，胃癌I、II、III、IV期的5年生存率分别为95.2％、71.4％、49.0％、9.6％。从生存率可以看出，越早检查出癌症，生存率就越高，尤其是那些进展很快的癌症。循环肿瘤DNA(ctDNA，circulatingtumorDNA)是指人体血液循环系统中不断流动的携带一定特征(包括突变、缺少、插入、重排、拷贝数异常、甲基化等)来自肿瘤基因组的DNA片段。ctDNA的主要来源包括：1、坏死的肿瘤细胞；2、凋亡的肿瘤细胞；3、循环肿瘤细胞；4、肿瘤细胞分泌的外排体。传统的组织活检必须要知道肿块的位置，增加了对肿瘤早期预防的难度。当肿瘤的碎片进入到血液里面去，可以从血液当中检测出来，从而在影像可见的阶段之前，提早预测到肿瘤发生转移，进而能更早的预防和治疗肿瘤。非侵入性液体活检可以提前发现癌症的高危群体，提早对肿瘤的发展进行干预。理论上讲，一个细胞含有约6-7pg的DNA，1mL血能提取10ng游离DNA，相当于来自约2000-3000个凋亡细胞的DNA量。虽然一般情况下ctDNA只占整个循环DNA的1％，甚至只有0.01％，所以ctDNA检测需要一个超高灵敏度的检测技术。肿瘤多基因突变的检测，目前使用最多的是测序，得益于二代测序的发展，目前测序的成本非常低，性价比很高。扩增和测序过程都会有一定概率的突变，在使用高保真酶的情况下，扩增的突变概率大约在百万分之一，测序的突变概率大约在万分之一到百分之一，正常情况下，这些突变可以忽略，但ctDNA的频率很低，只有0.01％到1％，这时就很难区分扩增突变、测序突变和真实的突变，很容易产生假阳性。分子标签技术的原理就是给每一条原始DNA片段加上一段特有的标签序列，经文库构建及PCR扩增后一起进行测序。这样，根据不同的标签序列我们就可以区分不同来源的DNA模板，分辨哪些是PCR扩增及测序过程中的随机错误造成的假阳性突变，哪些是患者真正的携带的突变，从而提高检测灵敏度和特异性。肿瘤标志物是指存在于肿瘤细胞内或肿瘤细胞表达及脱落的物质，或是宿主对于体内肿瘤反应而产生的物质。通过化学、免疫学及基因组学等方法测定其存在或含量，证实肿瘤的存在、分析病程、监测疗效和复发以及判断预后，以达到辅助临床改善对于患者进一步处理的目的。虽然应用广泛，对于肿瘤的检测、预后判断和疗效判断有一定的帮助，但是敏感性和特异性都不够，容易产生漏诊和误诊。ctDNA和肿瘤标记物都可以进行肿瘤的筛查、疗效评估和复发筛查，可以进行互补，提高这三个方面的特异性和敏感性，而且还可以准确的区分肿瘤的类别。亚洲人肿瘤中的基因突变频率和位点与欧美人的突变不同，比如非小细胞肺癌的基因突变中，亚洲人EGFR、KRAS、ALK、BRAF的突变率分别为40-55％、8-10％、3-5％和0.5-1％，而欧美人EGFR、KRAS、ALK、BRAF的突变率分别为5-15％、20-30％、3-6％、2-3％。我们现在检测的基因片段很多都是根据欧美人的突变数据库设计的，和亚洲人的是有差别的。所以设计一套适合中国人的基因检测位点对于中国人的疾病筛查是很有意义的。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统，为了达到目标，解决
技术介绍
里的难题，采用了以下的解决方案：本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统，包括(1)含有亚洲人肿瘤基因突变频繁且致病的位点的数据库，(2)提取、建库、扩增、测序循环肿瘤DNA的试剂盒，(3)分析循环肿瘤DNA生物信息学的设备，(4)检测肿瘤标记物含量的试剂盒，(5)挖掘循环肿瘤DNA和肿瘤标记物与肿瘤的存在和种类关系的计算设备。优选地，所述数据库由选自TCGA、COSMIC和ICGC数据库中亚洲人肿瘤基因突变频繁区域的数据与选自ClinVar、MyCancerGenome、ACMG和ClinGen数据库中突变致病性位点的数据交集构成。优选地，所述数据库的构建过程是，首先在TCGA、COSMIC和ICGC数据库下载所有亚洲人的突变信息，然后提取出目标肿瘤类型的病人ID和突变位点，接着使用软件比对提取的文件和COSMIC、clinvar注释文件，取出所有病人的致病突变，随后利用滑窗计算区域突变致病风险总和，选取高风险的区域。优选地，所述提取、建库、扩增、测序循环肿瘤DNA的试剂盒用于提取外周血中的循环肿瘤DNA，末端修复、加A、接头连接及纯化、靶向富集及纯化，最后扩增及测序，其中接头上含有分子标签，可保证突变检测的准确性。优选地，所述提取、建库、扩增、测序循环肿瘤DNA的试剂盒中提取循环肿瘤DNA的方法为磁珠法或硅胶柱法。优选地，所述分子标签包含8-14bp的随机碱基。优选地，所述分析循环肿瘤DNA生物信息学包括根据样品ID拆分样品、根据分子标签拆分DNA、根据分子标签去除不符合的DNA突变、分析突变和注释突变。优选地，所述不符合的DNA突变是指该突变不满足在拥有相同分子标签的序列集合中所占比例超过95％且在COSMIC数据库或clinvar数据库中被注释为致病的双重条件。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统，其特征在于：包括/n(1)含有亚洲人肿瘤基因突变频繁且致病的位点的数据库，/n(2)提取、建库、扩增、测序循环肿瘤DNA的试剂盒，/n(3)分析循环肿瘤DNA生物信息学的设备，/n(4)检测肿瘤标记物含量的试剂盒，/n(5)挖掘循环肿瘤DNA和肿瘤标记物与肿瘤的存在和种类关系的计算设备。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统，其特征在于：包括
(1)含有亚洲人肿瘤基因突变频繁且致病的位点的数据库，
(2)提取、建库、扩增、测序循环肿瘤DNA的试剂盒，
(3)分析循环肿瘤DNA生物信息学的设备，
(4)检测肿瘤标记物含量的试剂盒，
(5)挖掘循环肿瘤DNA和肿瘤标记物与肿瘤的存在和种类关系的计算设备。


2.根据权利要求1所述的一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统，其特征在于：所述数据库由选自TCGA、COSMIC和ICGC数据库中亚洲人肿瘤基因突变频繁区域的数据与选自ClinVar、MyCancerGenome、ACMG和ClinGen数据库中突变致病性位点的数据交集构成。


3.根据权利要求2所述的一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统，其特征在于：所述数据库的构建过程是，首先在TCGA、COSMIC和ICGC数据库下载所有亚洲人的突变信息，然后提取出目标肿瘤类型的病人ID和突变位点，接着使用软件比对提取的文件和COSMIC、clinvar注释文件，取出所有病人的致病突变，随后利用滑窗计算区域突变致病风险总和，选取高风险的区域。


4.根据权利要求1所述的一种基于循环肿瘤DNA和肿瘤标记物的亚洲人多肿瘤早筛系统，其特征在于：所述提取、建库、扩增、测序循环肿瘤DNA的试剂盒用于提取...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂金福，洪波，齐健，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34