用于检测残留疾病的方法和系统技术方案

本文描述了用于测量疾病(如癌症)水平的方法、设备和系统，例如测量来自个体的与患病组织(如癌症组织)相关的样品中的核酸分子(如无细胞DNA)的分数。还描述了用于测量个体中疾病的存在、复发、进展或消退的方法、设备和系统。某些方法包括使用与个体相关的核酸测序数据，将指示选自个体化疾病相关小核苷酸变异(SNV)基因座组合的所测序基因座衍生自患病组织的比率的信号与指示跨所选基因座的测序假阳性误差率的背景因子或指示跨所选基因座的抽样方差的噪声因子相比较。抽样方差的噪声因子相比较。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测残留疾病的方法和系统
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求2019年5月17日提交的美国临时专利申请序列号62/849,414和2020年2月7日提交的美国临时专利申请序列号62/971,530的优先权，其内容在此以其整体引入作为参考。
[0003]ASCII文本文件序列表的提交
[0004]以下ASCII文本文件提交的内容在此以其整体引入作为参考：序列表的计算机可读形式(CRF)(文件名：165272000140SEQLIST.TXT，记录日期：2020年5月14日，大小：1KB)。


[0005]本文描述了用于用核酸测序数据测量样品中疾病(如癌症)相关核酸分子的分数的方法、系统和设备。还描述了用于测量疾病(如癌症)的水平、存在、复发、进展或消退的方法、系统和设备。

技术介绍

[0006]癌症治疗前、治疗中和治疗后残留疾病的检测和定量可用于监测患者癌症治疗或癌症缓解的有效性。靶向核酸测序法之前已用于确定无病组织和癌组织之间的差异(即变异)。靶向测序法通常寻找癌症基因组或外显子组中已知的驱动基因或已知的突变热点的突变，或利用深度测序法确保特定靶向基因座处的准确变异判定(variant call)。
[0007]个体中来源于肿瘤的无细胞DNA(“cfDNA”)(也称为“循环肿瘤DNA”或“ctDNA”)的量可与疾病的严重程度相关。除对于进展最快的疾病状态外，样品中只有一小部分DNA来源于患病组织，绝大多数DNA来自个体中的未患病组织。这使得准确测量来自患病组织的cfDNA的量尤其具有挑战性。目前的方法通常涉及非常高灵敏度的方案，如靶向相对较少的癌症特异性变异的定制qPCR或定制富集。
[0008]专利技术概述
[0009]本文描述了用于测量个体中疾病(如癌症)水平的方法、系统和设备，以及测量个体中疾病的存在、复发、进展或消退的方法。
[0010]在一些实施方案中，测量个体中疾病水平的方法包括：使用与个体相关的核酸测序数据，将指示选自个体化疾病相关小核苷酸变异(SNV)基因座组合(locus panel)的所测序基因座衍生自患病组织的比率的信号与指示跨所选基因座的测序假阳性误差率的背景因子相比较；以及基于该信号与该背景因子的比较来确定个体中疾病的水平。
[0011]在一些实施方案中，测量个体中疾病复发的方法包括：使用与个体相关的核酸测序数据，将指示选自个体化疾病相关小核苷酸变异(SNV)基因座组合的所测序基因座衍生自患病组织的比率的信号与指示跨所选基因座的测序假阳性误差率的背景因子相比较；以及基于该信号与该背景因子的比较来确定个体中疾病的水平。
[0012]在一些实施方案中，测量个体中疾病进展或消退的方法包括：使用与个体相关的核酸测序数据，将指示选自个体化疾病相关小核苷酸变异(SNV)基因座组合的所测序基因
座衍生自患病组织的比率的信号与指示跨所选基因座的测序假阳性误差率的背景因子相比较；以及基于该信号与该背景因子的比较来确定个体中疾病的水平；以及将所测量的疾病水平与先前测量的个体中疾病水平进行比较。在一些实施方案中，该疾病的进展或消退基于所测量的疾病水平的统计显著性变化。
[0013]在任意上述方法的一些实施方案中，该疾病水平是来自该个体的样品中与该疾病相关的核酸分子的分数。
[0014]在任意上述方法的一些实施方案中，比较包括从该信号扣除背景因子。
[0015]在任意上述方法的一些实施方案中，该方法还包括确定疾病水平测量的误差。在一些实施方案中，该误差是疾病水平的置信区间。在一些实施方案中，该误差与在所选基因座处检测到的个体小核苷酸变异读段的总数成比例。在一些实施方案中，该疾病水平是来自个体的样品中与疾病相关的核酸分子的分数，且其中该分数和该误差定义为：
[0016][0017]其中：F为分数；N
total
是在所选基因座处检测到的个体小核苷酸变异读段的总数；N
var
是所选基因座的数目；D是平均测序深度。
[0018]在一些实施方案中，检测个体中疾病的方法包括：使用与个体相关的核酸测序数据，将指示选自个体化疾病相关小核苷酸变异(SNV)基因座组合的所测序基因座衍生自患病组织的比率的信号与指示跨所选基因座的抽样方差的噪声因子相比较；以及基于该信号与该背景因子的比较来确定个体是否患有疾病。在一些实施方案中，如果该信号超过该噪声因子大于预定阈值，则确定该个体具有疾病复发或疾病的残留水平。在一些实施方案中，如果该信号超过该噪声因子k倍或更多倍，则确定该个体具有疾病复发或疾病的残留水平，其中k约为1.5。在一些实施方案中，k约为3.0。在一些实施方案中，k约为5.0。在一些实施方案中，k约为10。在一些实施方案中，该方法包括检测疾病的复发。
[0019]在一些实施方案中，检测个体中疾病复发、进展或消退的方法包括：测量以下至少一项：(a)指示源自个体患病组织的样品中核酸分子的分数F的值大于零的可能性，其中F大于零指示个体中存在疾病，和(b)指示源自个体患病组织的样品中核酸分子的分数F的值的统计显著性变化，其中该统计显著性变化是相对于先前测量的分数F
prior
，并且其中F的统计显著性变化指示个体中疾病的进展或消退；其中分数F是通过将在无细胞核酸测序数据中检测到的单核苷酸变异(SNV)的总数N
total
(其中SNV选自个体化疾病相关SNV基因座组合)与选自SNV组合的SNV的数目N
var
相比较来确定，并通过平均测序深度D进行调整，并通过跨所选SNV的测序假阳性误差率E进一步调整。
[0020]在上述方法的一些实施方案中，该方法还包括产生个体化疾病相关SNV基因座组合。在一些实施方案中，产生个体化疾病相关SNV基因座组合包括：对衍生自患病组织样品的核酸分子进行测序，以确定疾病相关SNV集；以及过滤该疾病相关SNV集，以去除种系变异和非癌症相关体细胞变异。在一些实施方案中，该患病组织的样品是从个体获得的肿瘤活组织检查样品。在一些实施方案中，通过对源自从个体获得的非患病组织样品的核酸分子进行测序来确定种系变异或体细胞变异或二者。在一些实施方案中，该非患病组织的样品包括白细胞。在一些实施方案中，该非患病组织的样品为血沉棕黄层。在一些实施方案中，
该方法还包括过滤该疾病相关SNV集，以去除仅由一个测序读段支持的SNV。在一些实施方案中，该方法还包括过滤该疾病相关SNV集，以去除互补测序读段所不支持的SNV。在一些实施方案中，该方法还包括过滤该疾病相关SNV集，以去除在等位基因频率大于预定阈值的一般个体群体中存在的SNV。
[0021]在一些实施方案中，该预定阈值约为0.01。在一些实施方案中，该方法还包括过滤低复杂性基因组区域(即同聚物区域或短串联重复序列(STR))内的SNV。在一些实施方案中，该核酸测序数据是通过根据包含多个流动位置的流动循环顺序，使用在分别的核苷酸流中提供的非终止核苷酸，对来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.测量个体中疾病水平的方法，其包括：使用与个体相关的核酸测序数据，将指示选自个体化疾病相关小核苷酸变异(SNV)基因座组合的所测序基因座衍生自患病组织的比率的信号与指示跨该所选基因座的测序假阳性误差率的背景因子相比较；和基于该信号与该背景因子的比较确定个体的疾病水平。2.根据权利要求1所述的方法，其中该疾病水平是来自该个体的样品中与该疾病相关的核酸分子的分数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中比较包括从该信号扣除背景因子。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其还包括确定用于测量疾病水平的误差。5.根据权利要求4所述的方法，其中该误差是疾病水平的置信区间。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中该误差与在所选基因座处检测到的个体小核苷酸变异读段的总数成比例。7.根据权利要求6所述的方法，其中该疾病水平是来自该个体的样品中与该疾病相关的核酸分子的分数，并且其中该分数和该误差定义为：其中：F是分数；N
total
是在所选基因座处检测到的个体小核苷酸变异读段的总数；N
var
是所选基因座的数目；D是平均测序深度；和E是跨所选基因座的假阳性误差率。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的方法，其中该方法包括测量该疾病的复发。9.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的方法，其中该方法包括通过将所测量的疾病水平与先前测量的疾病水平相比较来测量疾病的进展或消退。10.根据权利要求9所述的方法，其中该疾病的进展或消退基于所测量的疾病水平的统计显著性变化。11.检测个体中疾病的方法，其包括：使用与个体相关的核酸测序数据，将指示选自个体化疾病相关小核苷酸变异(SNV)基因座组合的所测序基因座衍生自患病组织的比率的信号与指示跨所选基因座的抽样方差的噪声因子相比较；和基于该信号与该噪声因子的比较确定个体是否患有该疾病。12.根据权利要求11所述的方法，其中如果该信号超过该噪声因子大于预定阈值，则确定该个体具有疾病复发或疾病的残留水平。13.根据权利要求11所述的方法，其中如果该信号超过该噪声因子k倍或更多倍，则确定该个体具有疾病复发或疾病的残留水平，其中k约为1.5。14.根据权利要求11所述的方法，其中如果该信号超过该噪声因子k倍或更多倍，则确定该个体具有疾病复发或疾病的残留水平，其中k约为3.0。
15.根据权利要求11所述的方法，其中如果该信号超过该噪声因子k倍或更多倍，则确定该个体具有疾病复发或疾病的残留水平，其中k约为5.0。16.根据权利要求11所述的方法，其中如果该信号超过该噪声因子k倍或更多倍，则确定该个体具有疾病复发或疾病的残留水平，其中k约为10。17.根据权利要求11
‑
16中任一项所述的方法，其中该方法包括检测该疾病的复发。18.根据权利要求1
‑
17中任一项所述的方法，其中该信号的幅度取决于至少所选基因座的数目和与该核酸测序数据相关的平均测序深度。19.检测个体中疾病的存在、进展或消退的方法，其包括：测量以下至少一项：(a)指示源自个体患病组织的样品中核酸分子的分数F的值大于零的可能性，其中F大于零指示个体中存在疾病，和(b)指示源自个体患病组织的样品中核酸分子的分数F的值的统计显著性变化，其中该统计显著性变化是相对于先前测量的分数F
prior
，并且其中F的统计显著性变化指示个体中疾病的进展或消退；其中分数F是通过将在无细胞核酸测序数据中检测到的单核苷酸变异(SNV)的总数N
total
与选自SNV组合的SNV的数目N
var
相比较来确定，并通过平均测序深度D进行调整，并通过跨所选SNV的测序假阳性误差率E进一步调整，其中SNV选自个体化疾病相关SNV基因座组合。20.根据权利要求1
‑
19中任一项所述的方法，其进一步包括产生个体化疾病相关SNV基因座组合。21.根据权利要求20所述的方法，其中产生个体化疾病相关SNV基因座组合包括：对衍生自患病组织样品的核酸分子进行测序，以确定疾病相关SNV集；和过滤该疾病相关SNV集，以去除种系变异和非疾病相关体细胞变异。22.根据权利要求21所述的方法，其中该患病组织的样品是从该个体获得的肿瘤活组织检查样品。23.根据权利要求21或22所述的方法，其中通过对衍生自从该个体获得的非患病组织样品的核酸分子进行测序来确定该种系变异或该非疾病相关体细胞变异或二者。24.根据权利要求23所述的方法，其中该非患病组织的样品包含白血细胞。25.根据权利要求24所述的方法，其中该非患病组织的样品为血沉棕黄层。26.根据权利要求21
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25中任一项所述的方法，其进一步包括过滤该疾病相关SNV集以去除仅由一个测序读段支持的SNV。27.根据权利要求21
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26中任一项所述的方法，其进一步包括过滤该疾病相关SNV集，以去除互补测序读段所不支持的SNV。28.根据权利要求21
‑
27中任一项所述的方法，其进一步包括过滤该疾病相关SNV集，以去除在等位基因频率大于预定阈值的一般个体群体中存在的SNV。29.根据权利要求28所述的方法，其中该预定阈值约为0.01。30.根据权利要求21
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29中任一项所述的方法，其进一步包括过滤同聚物区域内的SNV或过滤短串联重复序列内的SNV。31.根据权利要求21
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30中任一项所述的方法，其中该核酸测序数据是通过根据包含多
个流动位置的流动循环顺序，使用在分别的核苷酸流中提供的非终止核苷酸，对来自从个体获得的流体样品的核酸分子进行测序而获得的，其中，该流动位置对应于核苷酸流；并且产生个体化疾病相关SNV基因座组合还包括过滤该疾病相关SNV集，以仅包括这些SNV，在根据流动循环顺序使用在分别的核苷酸流中提供的非终止核苷酸对核酸测序数据和参考测序数据进行测序时，所述这些SNV在两个或多个流动位置处导致不同于与参考序列相关的参考测序数据的核酸测序数据。32.根据权利要求1
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20中任一项所述的方法，其中该核酸测序数据是通过根据包含多个流动位置的流动循环顺序，使用在分别的核苷酸流中提供的非终止核苷酸，对来自从个体获...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：阿尔缇玛基因组学公司，
类型：发明
国别省市：