用于测量细胞状态的方法和系统技术方案

在本公开的各个方面，提供了用于检测生物样品中的细胞状态的方法和系统。本公开的一个方面提供了确定细胞类型或细胞状态的方法。在一些实施方案中，所述方法包括提供或已经提供包含DNA或RNA的样品并生成所述样品中的DNA或RNA的甲基化谱，或提供或已经提供在所述样品中的DNA或RNA的甲基化谱。中的DNA或RNA的甲基化谱。中的DNA或RNA的甲基化谱。

Method and system for measuring cell state

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量细胞状态的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年10月18日提交的美国临时申请序列号62/916,961的优先权，其通过引用整体并入本文。
[0003]关于联邦资助研究或开发的声明
[0004]不适用。
[0005]通过引用并入的材料
[0006]不适用。


[0007]本公开总体上涉及用于检测体液或核酸混合物中的细胞状态的方法。

技术实现思路

[0008]在本公开的各个方面，提供了用于检测细胞状态的方法和系统。
[0009]本公开的一个方面提供了用于确定细胞类型或细胞状态的方法。在一些实施方案中，所述方法包括提供或已经提供包含DNA或RNA的样品，并生成样品中DNA或RNA的甲基化谱，或提供或已经提供样品中DNA或RNA的甲基化谱。在一些实施方案中，甲基化谱包括DNA的共相关CpG甲基化模式和甲基化单倍型块(MHB)(紧密偶联的CpG位点)。在一些实施方案中，所述方法包括检测细胞类型或细胞状态，其包括将DNA中的共相关CpG甲基化模式计数，其中共相关CpG甲基化模式包括DNA中的两个或更多个CpG或计数MHB。在一些实施方案中，所述方法包括基于参考CpG值或参考MHB值将DNA指定给细胞类型或细胞状态，其中参考CpG值或参考MHB值由参考细胞类型或参考细胞状态确定。在一些实施方案中，所述方法包括对指定给每个参考CpG值或参考MHB值的DNA分子进行计数，其中每个参考CpG值或参考MHB值对应于一种细胞类型或细胞状态。在一些实施方案中，所述方法进一步包括对已知的单个CpG甲基化谱进行计数以增加灵敏度。在一些实施方案中，所述样品是血液样品。在一些实施方案中，参考值是来自源于任选地细菌、病毒、真菌或真核寄生虫起源的已知细胞类型和已知细胞状态的DNA的差异甲基化CpG。在一些实施方案中，样品是血浆、组织或活检样品。在一些实施方案中，样品包括体液。在一些实施方案中，体液选自全血、血浆、尿液、唾液或粪便。在一些实施方案中，样品不包括实体组织活检。在一些实施方案中，DNA或RNA是细胞游离DNA或RNA，并且是血浆来源的。在一些实施方案中，所述方法包括通过权利要求1所述的方法确定细胞状态特异性特征，或提供或已经提供样品的细胞状态特异性特征。在一些实施方案中，DNA或RNA是细胞游离的，并且是罕见细胞类型的循环DNA或RNA。在一些实施方案中，样品包含细胞游离DNA(cfDNA)或细胞游离RNA(cfRNA)；并且样品是从肿瘤微环境收集的。在一些实施方案中，所述肿瘤微环境包含肿瘤浸润性白细胞。在一些实施方案中，DNA是细胞游离肿瘤ctDNA。在一些实施方案中，在提供样品之前已经给受试者施用免疫疗法。在一些实施方案中，测量的细胞状态来自肿瘤微环境(TME)循环的细胞游离肿瘤浸润性白细胞(TIL)的DNA。在一些实施方案中，所述方法包括根据甲基化特征来分析TIL并且/或者
由在细胞游离DNA中鉴定的细胞类型特异性甲基化谱确定不同TIL亚群的比例。在一些实施方案中，将DNA分类为源于正常白细胞、肿瘤相关细胞或肿瘤浸润性白细胞。在一些实施方案中，所述方法包括给受试者施用癌症治疗(例如，免疫疗法、化学疗法、放射)并测量样品中的细胞类型和细胞状态作为治疗响应的指征。在一些实施方案中，如果ctilDNA水平与免疫疗法响应者中的ctilDNA水平相比降低，则确定所述受试者有成为免疫疗法非响应者的风险。在一些实施方案中，样品包含细胞游离DNA(cfDNA)；并且样品是来自患有脓毒症、疑似患有脓毒症或有患脓毒症风险的受试者的血液。在一些实施方案中，样品是来自患有脓毒症、疑似患有脓毒症或有患脓毒症风险的受试者的血液样品。在一些实施方案中，测量了耗竭的淋巴细胞的细胞状态。在一些实施方案中，测量了耗竭的T细胞。在一些实施方案中，测量了器官特异性细胞状态或器官特异性细胞类型。在一些实施方案中，DNA源于器官、受损器官、T细胞、耗竭的T细胞、免疫细胞、微生物、脓毒组织或继发感染部位。在一些实施方案中，如果cfDNA分析检测到源于微生物病原体的DNA，则诊断所述受试者患有感染或脓毒症。在一些实施方案中，如果与源于微生物病原体的cfDNA相比，cfDNA分析检测到源于微生物病原体的cfDNA减少，并且给受试者施用治疗(例如，抗生素)，则确定受试者对治疗有响应。在一些实施方案中，如果与早期测量的cfDNA分析相比，cfDNA分析检测到来自微生物病原体的cfDNA减少，则确定受试者对治疗有响应或感染正在改善。在一些实施方案中，如果cfDNA分析检测到来自器官组织的cfDNA升高，则确定传染源是具有检测的cfDNA升高的器官组织。在一些实施方案中，如果cfDNA分析检测到来自疑似受损的器官组织的cfDNA与对照相比升高，则确定所述器官受损。在一些实施方案中，如果cfDNA分析检测到来自受损器官组织与早期测量的cfDNA分析相比的cfDNA减少，则确定所述器官损伤正在改善。在一些实施方案中，如果cfDNA分析检测到来自疑似受损的器官组织的cfDNA与对照相比升高，则确定所述器官受损。在一些实施方案中，如果cfDNA分析检测到来自多器官系统的cfDNA与对照相比升高，则确定受试者有多器官衰竭的风险。在一些实施方案中，如果cfDNA分析检测到来自耗竭的T细胞或机会致病菌的cfDNA与对照相比升高，则确定受试者有继发感染的风险。在一些实施方案中，DNA是细胞游离DNA。在一些实施方案中，代替DNA，所述方法使用RNA。
[0010]本公开的另一方面提供了用于检测生物样品中的至少一种细胞身份的至少一种丰度的计算机辅助方法，所述样品包含DNA。在一些实施方案中，所述方法包括提供多个读段，每个读段包括DNA序列和相关的甲基化状态。在一些实施方案中，所述方法包括提供包括多个条目的CpG文库，每个条目包括CpG位点和对应的细胞身份，每个CpG位点包括共相关CpG位点，并且每个对应的细胞身份包括细胞类型或细胞状态。在一些实施方案中，所述方法包括使用计算设备根据至少一个分配规则将多个读段转换成多个读段分配，每个读段分配包括细胞身份、细胞相关身份和无关身份之一。在一些实施方案中，所述方法包括使用计算设备将多个读段分配转换成至少一种丰度，每种丰度对应于一种细胞身份，每种丰度包括包含所述一种细胞身份的读段分配的总数。在一些实施方案中，至少一个分配规则包括下述项的至少一者：如果所述读段包括来自CpG文库的多个条目的不超过一个CpG位点，则使用所述计算设备将该读段转换成细胞相关身份；如果所述读段包括具有相同的对应细胞身份的来自所述CpG文库的多个条目的至少两个CpG位点，则使用所述计算设备将所述读段转换成所述细胞身份；并且/或者如果所述读段不包括来自CpG文库的多个条目的任何CpG
位点，则使用所述计算设备将所述读段转换成无关身份。在一些实施方案中，所述方法包括使用计算设备将每种丰度转换成相对丰度和绝对丰度中的至少一者。在一些实施方案中，每种相对丰度包括由所有细胞身份的所有丰度的总和归一化的一种细胞身份的丰度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定细胞类型或细胞状态的方法，其包括：(a)(i)提供或已经提供包含DNA的样品，并生成针对所述样品中的DNA的甲基化谱；或(ii)提供或已经提供所述样品中的DNA的甲基化谱，其中所述甲基化谱包含所述DNA的共相关CpG甲基化模式和/或甲基化单倍型块(MHB)(紧密偶联的CpG位点)；并且(b)检测细胞类型或细胞状态，其包括：(i)对所述DNA中的共相关CpG甲基化模式进行计数，其中共相关CpG甲基化模式包含所述DNA中的两个或更多个CpG；或者(ii)对MHB计数；(c)基于参考CpG值或参考MHB值将所述DNA指定给细胞类型或细胞状态，其中参考CpG值或参考MHB值由参考细胞类型或参考细胞状态确定；并且(d)对指定给每个参考CpG值或参考MHB值的DNA分子进行计数，其中每个参考CpG值或参考MHB值对应于一种细胞类型或细胞状态。2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括对已知的单个CpG甲基化谱进行计数以增加灵敏度。3.如权利要求1的方法，其中所述样品是血液样品。4.如权利要求1所述的方法，其中参考值是来自源于任选地细菌、病毒、真菌或真核寄生虫起源的已知细胞类型和已知细胞状态的DNA的差异甲基化CpG。5.如权利要求1所述的方法，其中所述样品是血浆、组织或活检样品。6.如权利要求1所述的方法，其中所述样品包括体液。7.如权利要求6所述的方法，其中所述体液选自全血、血浆、尿液、唾液或粪便。8.如权利要求1所述的方法，其中所述样品不包括实体组织活检。9.如权利要求1所述的方法，其中所述DNA是细胞游离DNA并且是血浆来源的。10.如权利要求1所述的方法，其进一步包括通过如权利要求1所述的方法确定细胞状态特异性特征，或提供或已经提供所述样品的细胞状态特异性特征。11.如权利要求1所述的方法，其中所述DNA是细胞游离的和稀有细胞类型的循环DNA。12.如权利要求1所述的方法，其中：(a)所述样品包含细胞游离DNA(cfDNA)；并且(b)所述样品是从肿瘤微环境收集的。13.如权利要求12所述的方法，其中所述肿瘤微环境包含肿瘤浸润性白细胞。14.如权利要求1所述的方法，其中所述DNA是细胞游离肿瘤ctDNA。15.如权利要求1所述的方法，其中在提供样品之前已经向所述受试者施用免疫疗法。16.如权利要求1所述的方法，其中经测量的细胞状态来自源自循环的细胞游离肿瘤浸润性白细胞(TIL)的DNA，并且任选地，所述样品是来自肿瘤微环境(TME)的样品。17.如权利要求16所述的方法，其包括：根据甲基化特征分析TIL；并且由在所述细胞游离DNA中鉴定的细胞类型特异性甲基化谱确定不同TIL亚群的比例。18.如权利要求1所述的方法，其中DNA被分类为源于正常白细胞、肿瘤相关细胞或肿瘤浸润性白细胞。19.如权利要求1所述的方法，其包括向所述受试者施用癌症治疗(例如，免疫疗法、化
学疗法、放射)并测量样品中的细胞类型和细胞状态作为治疗响应的指征。20.如权利要求1所述的方法，其中如果ctilDNA水平与免疫疗法响应者中的ctilDNA水平相比降低，则确定所述受试者有成为免疫疗法非响应者的风险。21.如权利要求1所述的方法，其中所述样品包含细胞游离DNA(cfDNA)；并且所述样品是来自患有脓毒症、疑似患有脓毒症或有患脓毒症风险的受试者的血液。22.如权利要求1所述的方法，其中所述样品包括包含DNA或RNA或其任何组合的核酸混合物。23.如权利要求1所述的方法，其中使用微阵列或亚硫酸氢盐测序生成在所述样品中的DNA的甲基化谱。24.如权利要求1所述的方法，其中所述样品是来自患有脓毒症、疑似患有脓毒症或有患脓毒症风险的受试者的血液样品。25.如权利要求24所述的方法，其中测量了耗竭的淋巴细胞细胞状态。26.如权利要求24所述的方法，其中测量了耗竭的T细胞。27.如权利要求24所述的方法，其中测量了器官特异性细胞状态或器官特异性细胞类型。28.如权利要求24所述的方法，其中所述DNA源于器官、受损器官、T细胞、耗竭的T细胞、免疫细胞、微生物、脓毒组织或继发感染部位。29.如权利要求24所述的方法，其中如果cfDNA分析检测到源于微生物病原体的DNA，则诊断所述受试者患有感染或脓毒症。30.如权利要求24所述的方法，其中如果与源于微生物病原体的cfDNA相比，cfDNA分析检测到源于微生物病原体的cfDNA减少，并且向所述受试者施用治疗(例如，抗生素)，则确定所述受试者将会对治疗有响应。31.如权利要求24所述的方法，其中如果与早期测量的cfDNA分析相比，cfDNA分析检测到来自微生物病原体的cfDNA减少，则确定所述受试者对治疗有响应或感染正在改善。32.如权利要求24所述的方法，其中如果cfDNA分析检测到来自器官组织的cfDNA升高，则确定传染源是具有升高的检测的cfDNA的器官组织。33.如权利要求24所述的方法，其中如果cfDNA分析检测到来自疑似受损的器官组织的cfDNA与对照相比升高，则确定所述器官受损。34.如权利要求24所述的方法，其中如果cfDNA分析检测到来自受损器官组织与早期测量的cfDNA分析相比的cfDNA减少，则确定所述器官损伤正在改善。35.如权利要求24所述的方法，其中如果cfDNA分析检测到来自疑似受损的器官组织的cfDNA与对照相比升高，则确定所述器官受损。36.如权利要求24所述的方法，其中如果cfDNA分析检测到来自多器官系统的cfDNA与对照相比升高，则确定所述受试者有多器官衰竭的风险。37.如权利要求24所述的方法，其中如果cfDNA分析检测到来自耗竭的T细胞或机会致病菌的cfDNA与对照相比升高，则确定所述受试者有继发感染的风险。38.一种用于检测生物样品中的至少一种细胞身份的至少一种丰度的计算机辅助方法，所述样品包含DNA，所述方法包括：
提供多个读段，每个读段包括DNA序列和相关的甲基化状态；提供包括多个条目的CpG文库，每个条目包括CpG位点和对应的细胞身份，每个CpG位点包括共相关CpG位点，并且每个对应的细胞身份包括细胞类型或细胞状态；使用计算设备根据至少一个分配规则将所述多个读段转换成多个读段分配，每个读段分配包括细胞身份、细胞相关身份和无关身份之一；并且使用计算设备将所述多个读段分配转换成至少一种丰度，每种丰度对应于一种细胞身份，每种丰度包括包含所述一种细胞身份的读段分配的总数。39.如权利要求38所述的计算机辅助方法，其中所述至少一个分配规则包括以下中的至少一个：如果所述读段包括来自所述CpG文库的多个条目中的不超过一个CpG位点，则使用所述计算设备将所述读段转换成所述细胞相关身份；如果所述读段包括来自所述CpG文库的多个条目中的具有相同的对应细胞身份的至少两个CpG位点，则使用所述计算设备将所述读段转换成所述细胞身份；并且如果所述读段不包括来自所述CpG文库的多个条目中的任何CpG位点，则使用所述计算设备将所述读段转换成所述无关身份。40.如权利要求38
‑
39中任一项所述的计算机辅助方法，其进一步包括使用所述计算设备将每种丰度转换成相对丰度和绝对丰度中的至少一者，其中：每种相对丰度包括由所有细胞身份的所有丰度的总和归一化的一种细胞身份的丰度；并且每种绝对丰度包括由所述丰度和所述读段分配的总数的总和归一化的一种细胞身份的丰度。41.如权利要求38
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40中任一项所述的计算机辅助方法，其中所述DNA包括细胞游离DNA。42.如权利要求38
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41中任一项所述的计算机辅助方法，其中所述提供多个读段进一步包括对所述DNA进行亚硫酸氢盐测序或微阵列甲基化谱分析。43.如权利要求38
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42中任一项所述的计算机辅助方法，其中每个CpG位点在一种细胞身份的细胞内被差异甲基化，并且每个共相关CpG位点包括与具有相同的对应细胞身份的至少一个另外的CpG位点邻近的序列位置。44.如权利要求38
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43中任一项所述的计算机辅助方法，其中提供所述CpG文库进一步包括：提供对应于一种细胞身份的DNA；对多个经分离的DNA进行亚硫酸氢盐测序或微阵列甲基化谱分析，以获得多个经分离的读段，每个经分离的读段包括经分离的DNA的经分离的序列和相关甲基化状态；对多个经分离的读段进行差异甲基化区域分析，以鉴定多个候选CpG位点；并且如果所述候选CpG位点包括与至少一个另外的候选CpG位点邻近的序列位置，则将所述候选CpG位点指定为所述一种细胞身份的CpG文库的条目。45.如权利要求38
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44中任一项所述的计算机辅助方法，其中所述生物样品包括体液。46.如权利要求38
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45中任一项所述的计算机辅助方法，其中所述体液选自全血、血浆、尿液、唾液或粪便。
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【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：小利兰，
类型：发明
国别省市：