[發明專利]一種基于循環腫瘤DNA的惡性腫瘤早期篩查系統

在審

• 申請號: 202010859550.4
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111968702A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 張偉;孟濤;馬少杰;李文娟
• 申請（專利權）人: 西安時代基因健康科技股份有限公司
• 主分類號: G16B20/50
• 分類號: G16B20/50;G16H50/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種基于循環腫瘤DNA的惡性腫瘤早期篩查系統，該惡性腫瘤早期篩查系統同時利用了樣本循環游離DNA和白細胞基因組DNA中存在的突變，結合惡性腫瘤突變捕獲文庫及惡性腫瘤相關的病理性突變位點比對，對非腫瘤特異性的基因突變進行剔除，可以從樣本的基因突變中提取惡性腫瘤細胞釋放入血液循環系統的特異性的分子標志物，即循環腫瘤DNA突變位點。本發明基于人體循環腫瘤DNA的變異情況，可以對惡性腫瘤進行早期篩查，并提高篩查的敏感性和特異性。

技術領域

本發明屬于生物技術和醫療檢測技術領域，具體涉及通過檢測人體外周血中循環腫瘤DNA(ctDNA)分子變異對惡性腫瘤進行早期篩查和風險評估。

背景技術

癌癥在醫學上統稱為惡性腫瘤，是嚴重威脅人類健康的復雜重大疾病，是全球僅次于心腦血管疾病的導致人類死亡的第二大原因。惡性腫瘤具有起病隱匿、發病時間長、進展迅速、篩查和治療手段有限等特征，待患者覺察到有相應癥狀出現時，往往已發展至中晚期，給臨床干預和治療帶來困難。惡性腫瘤的死亡率與其臨床確診的時期密切相關，臨床確診的時間越早，患者生存率越高、死亡率越低。據統計大多數惡性腫瘤晚期患者的五年生存率不足20％，而如果能在早期確診并給與治療和干預，大多數惡性腫瘤晚期患者的五年生存率可提高至70％以上。目前惡性腫瘤的防治壓力巨大，并且不同的國家和地區高發病率惡性腫瘤的種類往往并不相同，且存在性別差異，惡性腫瘤的早發現、早診斷、早治療是降低其死亡率的關鍵環節。

目前，臨床上常用的惡性腫瘤早期篩查手段主要包括影像學檢查和血清腫瘤蛋白標志物檢測。但包括PET-CT、核磁共振、內窺鏡等在內的影像學篩查技術存在操作難度大、敏感性和特異性不足、對惡性腫瘤大小有一定的要求、費用較高等特點，尤其是對腫瘤大小的要求，導致大多數惡性腫瘤在通過影像學檢查時已屬中晚期，這使得影像學篩查技術在惡性腫瘤早期篩查中存在局限性，不能有效進行惡性腫瘤的早期篩查。血清腫瘤蛋白標志物檢測具有操作簡便的特點，可以用于惡性腫瘤的大規模篩查，但血清腫瘤蛋白標志物敏感性和特異性不足，主要體現在：某些其他疾病的發生也會對相應腫瘤蛋白標志物的含量產生明顯的影響，進而影響惡性腫瘤的篩查效率，同時現有的血清腫瘤蛋白標志物往往只是針對某一種或某一類惡性腫瘤進行篩查，難以全面的反映人罹患惡性腫瘤的情況和風險。

惡性腫瘤的發生是由于基因變異而導致細胞不受限制的增殖與分化，其特征是基因突變所導致的細胞生長異常和分化異常，同時，絕大多數惡性腫瘤的發生涉及基因與環境因素的復雜相互作用，其中，環境因素包括膳食營養、環境污染物、藥物、輻射和病原微生物感染等。惡性腫瘤驅動基因是惡性腫瘤發生發展過程中起決定性作用的基因，例如，人體內原癌基因的激活和抑癌基因的失活是細胞發生癌變的關鍵。

從基因水平的改變到發展為臨床可見的惡性腫瘤通常歷經數年甚至更長時間。在惡性腫瘤生長初期，惡性腫瘤即可通過凋亡、壞死、主動釋放等機制將自身特異性DNA片段釋放進入人體血液循環系統，這些游離于外周血中的腫瘤特異性DNA片段即循環腫瘤DNA(ctDNA)，ctDNA通常包含點突變(單個堿基的突變)、缺失、插入、重排、拷貝數異常和甲基化等變異，這些變異可以作為特異性的惡性腫瘤分子標志物，其中變異數量最大的為單個堿基的突變。因此，在惡性腫瘤發生的早期通過活檢技術對血液中的ctDNA進行檢測，對于惡性腫瘤的早期篩查具有一定意義。但基于循環腫瘤DNA進行惡性腫瘤早期篩查還存在一些技術方面的不足，并最終影響了惡性腫瘤早期篩查的敏感性和特異性：第一，現有循環腫瘤DNA檢測方法中對于循環腫瘤DNA的篩選不嚴格，不同檢測方法采用的驅動基因及基因變異位點差異較大，對人群差異考慮較少。第二，在利用二代測序技術時采用的測序深度較低，不能有效檢測出血液中痕量的循環腫瘤DNA變異；同時缺乏有效的測序誤差消除或補償措施。第三，血液中的多數循環游離DNA(cfDNA)的變異源自克隆性造血，在進行生物信息分析時，造成ctDNA檢測存在大量的背景噪音。

發明內容