本公开提供了对癌症患者进行预后的方法，其涉及基于患者的癌症组织样本和癌旁组织样本的基因组中甲基化差异预测患者的复发风险和/或存活。本公开还提供了用于对癌症患者进行预后的系统和设备。
【技术实现步骤摘要】
本公开一般涉及生物检测和诊断领域。具体而言，本公开涉及基于患者的癌症组织样本和癌旁组织样本的基因组中甲基化差异对患者进行预后的方法。本公开还涉及用于对癌症患者进行预后的系统和设备。
技术介绍
0、技术背景
1、在全球范围内，癌症是导致死亡和疾病负担的主要原因之一。癌症预后是对个体当前医疗状况可能的结果进行预测，其是改善患者诊断和治疗管理的重要工具。准确的预后对于选择正确的癌症治疗方法和预测生存率至关重要。目前临床上主要根据肿瘤的临床分期及病理分析，并辅助一些相关分子学特征(如免疫组化，dna突变，mrna或microrna表达量等)对患者的预后进行评估和预测。但上述的分子评估方法尚存在很大局限性，一方面，如乳腺癌中21基因类的分子标志物可对患者术后复发风险做出精准预测，为乳腺癌患者带来显著的临床获益，并由此进入乳腺癌的诊疗指南；另一方面，具有高准确性和临床应用效能的分子标志物还非常匮乏，绝大多数的癌种在临床上仍然需要对患者进行频繁的影像学随访来进行病程监控，对患者会造成一定的负担，并且对肿瘤进展的发现可能存在滞后。因此，能够独立于病理分期和其他临床因素，准确预测患者预后的分子标志物具有巨大的临床需求。
2、在许多研究中，已经证明了dna甲基化变异与癌症的发生密切相关，而且相比于基因突变，dna甲基化的变异具有覆盖区域更广，稳定性更高，发生时间更早等特点，因此更适合用于癌变的早期检测。然而，使用dna甲基化变异对癌症患者进行预后预测的方法和策略还非常缺乏。
技术实现思路</p>1、“区域癌变”的理论认为，正常组织在某种机制的作用下，会逐渐从分子层面上开始开始癌变的进程，这一变化首先会出现在dna上。基于“区域癌变”的理论，本专利技术人设计了一种全新的利用dna甲基化检测技术来预测癌症患者预后复发风险的系统——癌旁组织恶性占比(malignancy density ratio，简称md ratio)评估系统。
2、md ratio评估系统基于以下理论，即患者体内的正常组织正处于从正常细胞向癌细胞转化的过程中，通过甲基化变异的检测，评估癌变的进程，从而对患者肿瘤复发的风险作出预测。相比于传统检测，md ratio评估系统仅仅通过对来自患者的组织样本进行检测来预测患者的复发风险，从而能够更好地对患者进行预后管理，避免了术后频繁的随访，具有简便、高效、个性化的特征，因此在预后管理中具备更好的应用前景。并且，在真实样本的分析中，该系统比突变检测预测复发具有更高的准确性。
3、相应地，在一方面，本公开涉及一种对癌症患者进行预后的方法，所述方法包括：
4、a.通过高通量测序检测来自所述患者的癌症组织和癌旁组织的基因组的一个或多个区域中的甲基化水平；
5、b.确定所述甲基化水平在所述癌症组织和所述癌旁组织之间的差异；和
6、c.使用所述甲基化水平的差异信息，通过数学建模的方法对所述患者进行预后，
7、其中所述甲基化水平在所述癌症组织和所述癌旁组织之间的差异越小，指示所述患者的预后越差。
8、在一些实施方案中，所述方法包括：
9、a.通过高通量测序检测来自所述患者的癌症组织和癌旁组织的基因组的一个或多个区域中的甲基化水平；
10、b.确定所述癌症组织和癌旁组织中的差异甲基化区块(dmb)，包括：
11、b1.对于检测的区域内的每个cpg位点，将覆盖该位点的读段中发生甲基化的个数记为m，未发生甲基化的个数记为u；
12、b2.将相邻的cpg位点进行组合并定义为甲基化区块(mb)；将患者的第i个
13、mb中所有cpg位点上的m相加，记为mi；所有u相加，记为ui；总覆盖为
14、ni＝mi+ui，甲基化水平为βi＝mi/ni；
15、b3.对于第i个mb，将癌症组织中的甲基化水平记为βi(t)＝mi(t)/ni(t)，将癌旁组织中甲基化水平记为βi(a)＝mi(a)/ni(a)，其中将βi(t)值和βi(a)值存在显著差异的mb确定为dmb；
16、c.对所述患者进行预后，包括：
17、c1.引入指示所述患者的癌旁组织和癌症组织的甲基化水平的相似程度的参数α并通过以下算法计算患者的α值：
18、
19、其中0＜α＜1且α取值越大指示所述相似程度越高，其中·(·),g(·),h(·)分别表示癌旁组织的甲基化水平的条件分布，癌症组织的甲基化水平的先验分布和基线甲基化水平的先验分布，表示先验分布的参数族；
20、c2.在0＜α＜1的范围内使用极大似然估计算法计算参数估计并通过fisher信息矩阵计算参数估计的方差
21、
22、c3.计算每一位患者癌旁组织零假设α＝0的p值，
23、其中，p值越小指示所患者的预后越差。
24、在一些实施方案中，在步骤b2中将相邻的cpg位点进行组合可以是例如将距离小于50bp、距离小于100bp、距离小于150bp、距离小于200bp、距离小于250bp、距离小于300bp、距离小于350bp、距离小于400bp、距离小于450bp或距离小于500bp的cpg位点进行组合。在一些实施方案中，在步骤b2中将距离小于50bp或距离小于100bp的cpg位点进行组合。
25、在一些实施方案中，在步骤b3中将βi(t)值和βi(a)值存在显著差异的mb确定为dmb可以是例如将|βi(t)-βi(a)|>σ，且的mb确定为dmb，其中σ为0.05至1之间的值且τ为大于0.1的值。在一些实施方案中，σ＝0.1且τ＝0.4。
26、在上述方法的一些实施方案中，在步骤c1中通过以下算法计算所述患者的α值：
27、
28、其中，l(α)为观测数据的对数似然函数，pi(0),qi(0)为第i个mb的基线甲基化水平所服从的beta-binomial分布(pi(0),qi(0))中的形状参数。
29、在一些实施方案中，所述基因组的一个或多个区域是在所述癌症患者的群体中存在甲基化变异的基因组的区域。例如，可以通过公共数据库获得在具体癌症种类的患者群体中，已知存在甲基化变异的基因组的区域，并用于本公开的检测方法。例如，可以从这些公共数据库下载各种癌症患者群体中的癌症组织及癌旁样本的甲基化芯片数据，并利用这些数据确定与每种癌症的发生密切相关的甲基化特征区域。可以利用例如参数检验法(如t检验，线性回归等)、非参数检验法(如wilcoxon秩和检验等)进行确定。上述公共数据库例如tcga(the cancer genome atlas)数据库和geo(gene expression omnibus)数据库。
30、在一些实施方案中，所述基因组的一个或多个区域覆盖至少0.3m(兆碱基)的区域，例如至少0.3m、0.4m、至少0.5m、至少0.6m、至少0.7m、至少0.8m、至本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种对癌症患者的预后进行预测的计算机实现的方法，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
3.如权利要求2所述的方法，其中可选地包含如下任意一个或多个特征：
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述癌症选自肺癌、结直肠癌、肝癌、卵巢癌、胰腺癌、胆囊癌、胃癌和食管癌；优选的，其中所述癌症是肺癌，例如非小细胞肺癌(NSCLC)；优选的，其中所述基因组的一个或多个区域包括选自表1中所列的一个或多个区域；优选的，其中所述癌症组织和癌旁组织是从所述患者手术切除的组织。
5.如权利要求2-4中任一项所述的方法，其中，还包括：
6.差异甲基化区域筛选的方法，其包括：
7.一种用于对癌症患者进行预后的系统，所述系统包括：
8.如权利要求7所述的系统，其中所述预后分析模块配置为通过以下方法对所述患者进行预后：
9.一种用于对癌症患者进行预后的设备，其包括：
10.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有计算机程序指令，其中当所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种对癌症患者的预后进行预测的计算机实现的方法，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
3.如权利要求2所述的方法，其中可选地包含如下任意一个或多个特征：
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述癌症选自肺癌、结直肠癌、肝癌、卵巢癌、胰腺癌、胆囊癌、胃癌和食管癌；优选的，其中所述癌症是肺癌，例如非小细胞肺癌(nsclc)；优选的，其中所述基因组的一个或多个区域包括选自表1中所列的一个或多个区域；优选的，其中所述癌症组织和癌旁组织是从所述患者手术切...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晨阳，林静，李冰思，揣少坤，张之宏，汉雨生，
申请(专利权)人：广州燃石医学检验所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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