[发明专利]整合式单细胞和游离血浆RNA分析

说明书

本发明提供一种鉴别表达标记以区分病状的不同水平的方法，所述方法包含分析和比较来自生物样品的不同区域的游离RNA分子读段。

背景技术

个人的健康取决于身体中不同器官系统的正常运作和相互作用。每个器官系统由专门用于实现这种目的的多细胞组织组成。在一项估计中，人体由平均37.2万亿个细胞构成。在人类中已识别出四种基本组织类型，即上皮组织、结缔组织、神经组织和肌肉组织。人类疾病源于细胞功能或发育异常。在癌症中，易受损细胞在基因组中获得破坏性的遗传和表观遗传变化。这类改变导致基因表达改变，并且引起异常增殖或癌细胞行为的其它标志。

在一个实例中，造血系统的主要功能之一是维护血液组织整体上在循环中的适当周转，并且人类血液含有不同类型的血细胞。离心可以将人类全血分离为红细胞(redblood cell/erythrocyte)和白细胞(white blood cell/leukocyte)。已通过细胞的宏观或微观形态、对某些类型的组织化学或免疫组织化学染色的反应性、对某些类型的外部刺激的细胞反应、特征性细胞RNA表达谱或细胞DNA的表观遗传修饰，展现不同类型血细胞的更详细分类。

在另一实例中，人类胎盘是在妊娠期间调节母体和胎儿动态平衡的必需器官。其是一种盘状实体器官，起源于胎儿，并且由多个单元的树状绒毛结构组成，在显微镜下树状绒毛结构内衬有单核和多核细胞(滋养层细胞)，负责植入母体子宫并且调节胎母界面(fetomaternal interface)。异常滋养层细胞植入和发育与妊娠期间潜在致死性高血压病症(如先兆子痫)有关。

在另一实例中，肝脏是功能肝细胞(liver cell/hepatocyte)、引流胆管细胞(胆管上皮细胞(cholangiocyte))和专门用于代谢功能的其它结缔组织类型细胞的构成的主要实体器官。已知乙型肝炎病毒(HBV)感染肝细胞，整合到肝脏中的肝细胞基因组中，并且导致慢性肝细胞死亡和炎症(慢性肝炎)。对肝炎的反复修复反应将肝细胞替换为形成疤痕的细胞(成纤维细胞)，从而导致肝硬化。在延长的细胞死亡和再生期间，肝细胞基因组中遗传突变的积累导致肝细胞恶性转化，即肝细胞癌(HCC)。在一些地区，例如香港，HBV相关HCC占肝癌的约80％。

检测器官系统中的细胞异常和疾病的存在通常需要所关注器官的直接组织取样(活检)，其可能带来侵入性程序的感染和出血风险。通过成像(如超声扫描)的非侵入性评估提供器官的形态和特定功能信息，如血流量。肝脏超声检查已用于慢性HBV肝炎患者的肝癌筛检，并且子宫动脉多普勒分析(Doppler analysis)用于妊娠早期的先兆子痫预测。然而，这些需要训练有素的操作员进行评估，并且不能直接评估细胞畸变。

期望检测器官系统中细胞异常和疾病存在的非侵入性方法。解决了这些和其它改进。

发明内容

本技术的实施例涉及整合式单细胞和游离血浆RNA转录组学。实施例允许确定可以用于鉴别、确定或诊断个体的病状或病症的表达区域。本文所描述的方法分析某些表达区域的游离RNA分子。先前确定所分析的特定表达区域，以指示某种类型的细胞或细胞分组。结果，所述特定表达区域处游离读数的量可能与组织或器官中的细胞数目相关。所述组织或器官中的细胞数目可能会因细胞死亡、癌转移或其它动力学而改变。所述组织或器官中细胞数目的变化随后可以反映在游离RNA的某些表达区域中。

本发明技术中的实例方法包括从获自多个第一个体的细胞RNA分子分析读数。根据在每个簇而不是其它簇中优先表达的区域将RNA分子分组成簇。这些簇可以与某些类型的细胞相关。分别地，从具有不同水平的病状的多个第二个体获得游离RNA样品。分析游离RNA样品以确定一个或多个表达区域的一个或多个集合，所述表达区域可以用于区分不同水平的病状。随后可以将一个或多个表达区域的一个或多个集合用作表达标记，以将将来的样品分类为不同水平的病状。