[發明專利]基于DNA甲基化水平確定樣本類型的系統、可讀介質及其應用

在審

• 申請號: 202011360665.5
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN114566220A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 梁瀚;李南南;吳逵;趙鑫;李甫強;林從;羅甜
• 申請（專利權）人: 深圳華大生命科學研究院
• 主分類號: G16B30/10
• 分類號: G16B30/10;G16B50/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 王衛彬;黃益澍

本發明公開了一種基于DNA甲基化水平確定樣本類型的系統、可讀介質及其應用。所述系統包括數據分析模塊、特征提取模塊和打分分型模塊，具體內容見本發明正文。本發明能夠基于輸入的信息對已知樣本類型的甲基化信息進行分析，對待測樣本所屬的樣本類型進行判斷；并且具有高靈敏度(可達100％)，結果可靠，能有效解決當前已有產品(如CT)檢出率低的問題，現有技術中需要有創地取得組織樣本才能提供的腫瘤甲基化變異信息通過本發明可無創獲得。

技術領域

本發明涉及生物信息學、體外診斷與檢測領域，具體是一種基于DNA甲基化水平確定樣本類型的系統、可讀介質及其應用。

背景技術

DNA甲基化是生物調節基因組生理活性的重要方式。通過對基因啟動子區域甲基化，可調節該基因的表達能力，從而實現在不改變DNA結構的前提下，使同樣的DNA在不同細胞內表達不同蛋白質，進而使細胞行使不同的功能。目前已有大量研究報道在腫瘤組織內觀察到的癌癥相關基因特異性甲基化的現象，理論上通過對此類現象進行統計歸納，可判斷/預測個體患有某種癌癥的風險。但在實際操作中，由于無法在普通的篩查中取得組織樣本加以分析，癌癥篩查需要使用可無創取得的外周液(血液、唾液、尿液及汗液等)樣本。盡管已有明確的證據表明腫瘤細胞在凋亡時會將帶有癌癥特異性標記的DNA片段釋放到外周液中，并能被檢測到，但如何準確地在外周液復雜多變的環境中檢測到其微弱的目標信號，在生物工程上仍然是巨大的挑戰。

本申請人于2017年5月19日申請的專利(申請號PCT/CN2017/085150)，公開了基于二代測序技術測序過程中產生的reads(reads即在測序過程中被打斷的DNA片段，即測序讀段)在參考基因組上的分布規律來識別樣本的方法，本質上是基于DNA結構的變異信息來識別樣本。然而，對于某些疾病而言，DNA結構變異并非是必然的，因此，該申請的技術不適用檢測此類疾病的信號。相對而言，基因甲基化的變化要更普遍，在健康的組織間即具有顯著差異，理論上更適合進行疾病的組織溯源。

生物的基因組上存在著一個個基于堿基C的甲基化位點，這些位點往往位于基因的啟動子區域，影響著細胞生化乃至腫瘤的發生發展。對甲基化位點的甲基化率進行測量是分析甲基化信息的基礎。然而，一方面由于外周液環境復雜多變，且游離的腫瘤DNA稀少(特別對早期腫瘤而言)，準確獲得每一個位點的甲基化率非常困難，這為在位點層面分析腫瘤信號帶來很大的不確定性。

另一方面，大多數基于甲基化變異的檢測方法往往傾向于將一個基因的啟動子區域作為一個整體，分析整體指標，導致細節丟失過多，靈敏度下降。例如，Louise K.L等人發表的綜述“DNA-Methylation-Based Detection of Urological Cancer in Urine:Overview of Biomarkers and Considerations on Biomarker Design,Source of DNA,and Detection Technologies”中列舉了截至2019涉及通過尿液甲基化數據檢測癌癥的系列研究，在原發性膀胱癌的DNA甲基化生物標記物中，采用焦磷酸測序法，當且僅當SOX1、TJP2、MYOD、HOXA9_1、HOXA9_2、VAMP8、CASP8、SPP1、IFNG、CAPG、HLADPA1和RIPK3中至少六種為陽性時，檢測的靈敏度和特異性均為100％。

因此，本領域缺乏一種能夠基于甲基化信息確定樣本類型、高靈敏度的檢測系統。

發明內容

針對現有技術中存在的缺乏能夠基于甲基化信息分析樣本類型、高靈敏度的DNA甲基化水平的檢測系統的技術問題，本發明提出一種基于DNA甲基化水平確定樣本類型的系統、可讀介質及其應用，結合腫瘤生物學知識和數學統計分析方法，對同一類型的樣本的甲基化信息依次進行位點層面和窗口層面的分析，輔助對樣本所屬類型的判斷，獲得能夠基于甲基化信息分析樣本類型的高靈敏度檢測系統。