HK1244515B - Detecting mutations for cancer screening and fetal analysis - Google Patents

Claims (16)

1. Verfahren zum Identifizieren somatischer Mutationen in einem menschlichen Subjekt durch das Analysieren einer biologischen Probe des menschlichen Subjekts, wobei die biologische Probe Desoxyribonukleinsäure- (DNA) Fragmente beinhaltet, die von normalen Zellen und möglicherweise von Tumorzellen oder Zellen stammen, die mit Krebs assoziiert sind, wobei die biologische Probe zellfreie DNA-Fragmente beinhaltet, wobei das Verfahren das Durchführen durch ein Computersystem umfasst von:

   Empfangen einer oder mehrerer Sequenzlesungen für jedes einer Mehrzahl von DNA-Fragmenten in der biologischen Probe;

   Ausrichten der Mehrzahl von Sequenzlesungen an einem menschlichen Referenzgenom unter Verwendung eines ersten Ausrichtungsverfahrens, um genomische Positionen für die Mehrzahl von Sequenzlesungen zu bestimmen;

   Vergleichen der gelesenen Sequenz mit einem konstitutionellen Genom, das dem menschlichen Subjekt entspricht, um einen gefilterten Satz von Loci als mit somatischen Mutationen in einigem Gewebe des menschlichen Subjekts zu identifizieren, wobei: an jedem Locus des gefilterten Satzes eine Anzahl der Sequenzlesungen mit einer Sequenzvariante relativ zu dem konstitutionellen Genom über einem Cutoff-Wert liegt, wobei der Cutoff-Wert größer als eins ist;

   für jeden eines ersten Satzes von Kandidatenloki, der möglicherweise als mit einer somatischen Mutation identifiziert ist:

   Bestimmen eines Größenunterschieds zwischen einer ersten Gruppe von DNA-Fragmenten mit der Sequenzvariante und einer zweiten Gruppe von DNA-Fragmenten mit einem Wildtyp-Allel;

   Vergleichen des Größenunterschieds mit einer Größenschwelle;

   wenn der Größenunterschied unter der Größenschwelle liegt, Verwerfen des Kandidatenlocus als eine mögliche Mutation; und

   Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen in dem menschlichen Subjekt unter Verwendung der verbleibenden Kandidatenloci.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen in einigem Gewebe des menschlichen Subjekts ferner beinhaltet:

   Identifizieren einer Gruppe von Regionen, von denen bekannt ist, dass sie mit Histonmodifikationen assoziiert sind, die mit Krebs assoziiert sind;

   für jeden eines zweiten Satzes von Kandidatenloci, der möglicherweise als mit einer somatischen Mutation identifiziert ist:

   Bestimmen, ob sich der Kandidatenlocus in einer der Gruppe von Regionen befindet;

   Bestimmen, ob der Kandidatenlocus auf der Grundlage dessen, ob sich der Kandidatenlocus in einer der Gruppe von Regionen befindet, zu verwerfen ist, wobei der Kandidatenlocus, der sich nicht in einer der Gruppe von Regionen befindet, eine höhere Wahrscheinlichkeit des Verwerfens des Kandidatenlocus bereitstellt, als wenn sich der Kandidatenlocus in einer der Gruppe von Regionen befindet;

   Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen unter Verwendung der verbleibenden Kandidatenloci.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: Bestimmen einer Mutationslast für das menschliche Subjekt unter Verwendung einer Menge von Loci in dem gefilterten Satz von Loci.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Mutationslast als eine rohe Anzahl von somatischen Mutationen, eine Dichte von somatischen Mutationen pro Anzahl von Basen, ein Prozentsatz von Loci einer genomischen Region, die als mit somatischen Mutationen identifiziert wird, eine Anzahl von in einer bestimmten Probenmenge beobachteten somatischen Mutationen oder eine Zunahme im Vergleich zu einer Referenzlast bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend: Vergleichen der Mutationslast mit einer Krebsschwelle, um ein Ausmaß an Krebs zu bestimmen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ausmaß an Krebs einen Tumor anzeigt, ferner umfassend:

   Bestimmen einer ersten Menge von Histonmodifikationen für jedes einer ersten Mehrzahl von Segmenten des menschlichen Referenzgenoms;

   Bestimmen einer zweiten Menge des gefilterten Satzes von Loci für jedes einer zweiten Mehrzahl von Segmenten des menschlichen Referenzgenoms;

   Bestimmen eines ersten Satzes von Segmenten mit der ersten Menge von Histonmodifikationen über einer ersten Schwelle und mit der zweiten Menge des gefilterten Satzes von Loci über einer zweiten Schwelle; und

   Identifizieren eines Ursprungsgewebes des Tumors auf der Grundlage des ersten Satzes von Segmenten.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen in einem Gewebe des menschlichen Subjekts ferner beinhaltet:

   für jeden eines zweiten Satzes von Kandidatenloci, der möglicherweise als mit einer somatischen Mutation identifiziert ist:

   Bestimmen einer Fraktion von Sequenzlesungen mit der Sequenzvariante;

   Vergleichen der Fraktion mit einer Fraktionsschwelle;

   Bestimmen auf Grundlage des Vergleichs, ob der Kandidatenlocus als eine mögliche Mutation zu verwerfen ist, wobei die Fraktion, die kleiner als die Fraktionsschwelle ist, eine höhere Wahrscheinlichkeit bereitstellt, den Kandidatenlocus zu verwerfen, als die Fraktion, die größer als die Fraktionsschwelle ist; und

   Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen in dem menschlichen Subjekt unter Verwendung der verbleibenden Kandidatenloci.
8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Messen einer fraktionierten Konzentration von Tumor-DNA in der biologischen Probe, wobei die Fraktionsschwelle auf der Grundlage der fraktionierten Konzentration bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend: Identifizieren einer oder mehrerer abweichender Regionen, die eine Kopienanzahlaberration aufweisen, wobei die für einen Kandidatenlocus in einer abweichenden Region verwendete Fraktionsschwelle davon abhängt, ob die abweichende Region eine Kopienanzahlverstärkung oder einen Kopienanzahlverlust aufweist.
10. Verfahren von Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend:

    Identifizieren einer oder mehrerer abweichender Regionen, die eine Kopienanzahlaberration aufweisen; und

    Identifizieren, dass eine erste Sequenz, die aus einer ersten abweichenden Region gelesen wird, die eine Kopienanzahlverstärkung aufweist, mit größerer Wahrscheinlichkeit eine somatische Mutation aufweist als eine zweite Sequenz, die aus einer zweiten aberranten Region gelesen wird, die einen Kopienzahlverlust aufweist, als Teil des Bestimmens, ob Sequenzlesungen zu verwerfen sind, um die Anzahl der Sequenzlesungen zu bestimmen, die eine Sequenzvariante relativ zu dem konstitutionellen Genom für jeden des gefilterten Satzes von Loci aufweisen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die eine oder die mehreren abweichenden Regionen identifiziert werden durch:

    für jeden des zweiten Satzes von Kandidatenloci, der möglicherweise als mit einer somatischen Mutation identifiziert ist: Berechnen einer scheinbaren Mutantenfraktion einer Sequenzvariante relativ zu dem konstitutionellen Genom;

    für jede einer Mehrzahl von Regionen:

    Bestimmen einer Varianz in den scheinbaren Mutantenfraktionen der Kandidatenloci in der abweichenden Region;

    Vergleichen der Varianz mit einer Varianzschwelle, wobei eine abweichende Region, die eine Kopienanzahlverstärkung aufweist, eine Varianz aufweist, die größer als die Varianzschwelle ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sequenzieren ein methylierungsbewusstes Sequenzieren ist und wobei das Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen in einigem Gewebe des menschlichen Subjekts ferner beinhaltet:

    für jeden eines zweiten Satzes von Kandidatenloci, der möglicherweise als mit einer somatischen Mutation identifiziert ist:

    für jede der Sequenzlesungen, die an dem Kandidatenlocus ausgerichtet sind und die Sequenzvariante aufweisen:

    Bestimmen eines Methylierungsstatus des entsprechenden analysierbaren DNA-Moleküls an einer oder mehreren Stellen;

    Bestimmen, ob die gelesene Sequenz auf der Grundlage des Methylierungsstatus zu verwerfen ist, wobei der Methylierungsstatus "nicht methyliert" einehöhere Wahrscheinlichkeit bereitstellt, die gelesene Sequenz zu verwerfen, als der Methylierungsstatus "methyliert", wobei dadurch eine Anzahl von verbleibenden Sequenzlesungen erhalten wird;

    Vergleichen der Anzahl der verbleibenden Sequenzlesungen mit einer Kandidatenschwelle; und

    Bestimmen, ob der Kandidatenlocus auf der Grundlage des Vergleichs der Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen mit der Kandidatenschwelle zu verwerfen ist, wobei die Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen, die kleiner als die Kandidatenschwelle ist, eine höhere Wahrscheinlichkeit bereitstellt, den Kandidatenlocus zu verwerfen, als die Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen, die größer als die Kandidatenschwelle ist; und

    Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen unter Verwendung der verbleibenden Kandidatenloci.
13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen in einigem Gewebe des menschlichen Subjekts ferner beinhaltet:

    für jeden eines zweiten Satzes von Kandidatenloci, der möglicherweise als mit einer somatischen Mutation identifiziert ist:

    für jede der Sequenzlesungen, die an dem Kandidatenlocus ausgerichtet sind und die Sequenzvariante aufweisen:

    Bestimmen einer Endposition, die der entspricht, an der sich ein Ende der gelesenen Sequenz ausrichtet;

    Vergleichen der Endposition mit einer Mehrzahl von krebsspezifischen oder krebsassoziierten Endpositionen;

    Bestimmen, ob die gelesene Sequenz auf der Grundlage des Vergleichs zu verwerfen ist, wobei die Endposition, die keine krebsspezifische oder krebsassoziierte Endposition ist, eine höhere Wahrscheinlichkeit bereitstellt, die gelesene Sequenz zu verwerfen, als die Endposition, die eine krebsspezifische oder krebsassoziierte Endposition ist, wobei dadurch eine Anzahl von verbleibenden Sequenzlesungen erhalten wird;

    Vergleichen der Anzahl der verbleibenden Sequenzlesungen mit einer Kandidatenschwelle; und

    Bestimmen, ob der Kandidatenlocus auf der Grundlage des Vergleichs der Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen mit der Kandidatenschwelle zu verwerfen ist,wobei die Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen, die kleiner als die Kandidatenschwelle ist, eine höhere Wahrscheinlichkeit bereitstellt, den Kandidatenlocus zu verwerfen, als die Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen, die größer als die Kandidatenschwelle ist; und

    Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen unter Verwendung der verbleibenden Kandidatenloci.
14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sequenzierung unter Verwendung eines Einzelstrangsequenzierungsbibliotheksvorbereitungsvorgangs durchgeführt wird, der einen nachfolgenden Sequenzierungsschritt bereitstellt, um zwei Stranglesungen für jedes Matrizen-DNA-Molekül zu ergeben, wobei das Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen in einigem Gewebe des menschlichen Subjekts ferner beinhaltet:

    für jeden eines zweiten Satzes von Kandidatenloci, der möglicherweise als mit einer somatischen Mutation identifiziert ist:

    für jedes Paar von Strängen, die an dem Kandidatenlocus ausgerichtet sind:

    Bestimmen, ob beide Stränge die Sequenzvariante aufweisen;

    Bestimmen, ob die gelesene Sequenz auf der Grundlage dessen, ob beide Stränge die Sequenzvariante aufweisen, zu verwerfen ist, wobei beide Stränge, die die Sequenzvariante nicht aufweisen, eine höhere Wahrscheinlichkeit des Verwerfens der Stranglesungen bereitstellen als nur die eine Stranglesung, die die Sequenzvariante aufweist, wobei dadurch eine Anzahl verbleibender Sequenzlesungen erhalten wird;

    Vergleichen der Anzahl der verbleibenden Sequenzlesungen mit einer Kandidatenschwelle; und

    Bestimmen, ob der Kandidatenlocus auf der Grundlage des Vergleichs der Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen mit der Kandidatenschwelle zu verwerfen ist, wobei die Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen, die kleiner als die Kandidatenschwelle ist, eine höhere Wahrscheinlichkeit bereitstellt, den Kandidatenlocus zu verwerfen, als die Anzahl der verbleibenden gelesenen Sequenzen, die größer als die Kandidatenschwelle ist; und

    Identifizieren des gefilterten Satzes von Loci als mit somatischen Mutationen unter Verwendung der verbleibenden Kandidatenloci.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zellfreie DNA-Fragmente von Tumorzellen oder Zellen, die mit Krebs assoziiert sind, weniger als 50 % der zellfreien DNA-Fragmente in der biologischen Probe umfassen.
16. Computerprogramm, umfassend eine Mehrzahl von Befehlen, die von einem Computersystem ausgeführt werden können, das, wenn es so ausgeführt wird, das Computersystem steuert, um einen Vorgang des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.