[发明专利]用于监测器官健康和疾病的方法和系统

说明书

本申请提供了用于监测组织和器官健康的方法、组合物和系统。本申请提供的方法、组合物和系统从无细胞DNA(cfDNA)样品中提取基因座特异性拷贝数信号，以鉴定组织特异性cfDNA拷贝数谱，并能够定量cfDNA样品中的组织部分。

技术领域

本申请提供的系统、方法和组合物涉及从样品中提取基因座特异性cfDNA拷贝数信号以进行健康监测、诊断或细胞表征和分析的方法。具体而言，所述系统、方法和组合物涉及用于分析样品中的无细胞DNA(cfDNA)，以确定组织或细胞类型对样品中总cfDNA的相对贡献的方法。本申请提供的方法利用序列特异性cfDNA覆盖度、强度或拷贝数信号，并且不涉及直接测定cfDNA的甲基化状态。

背景技术

近年来，无细胞DNA(cfDNA)已经成为用于疾病诊断的生物标志物发现的有前景的来源。具体而言，胎儿cfDNA和完整胎儿细胞可以进入母体血液循环。因此，对这种胎儿遗传物质的分析可以允许早期非侵入性产前测试(NIPT)。对胎儿cfDNA进行NIPT的关键挑战是胎儿cfDNA通常与母体cfDNA混合在一起，因此cfDNA的分析受到的阻碍在于需要考虑母体基因型信号。此外，cfDNA的分析可用作检测和诊断癌症的诊断工具。

当前用于从无细胞核酸样品(例如，血浆样品)制备测序文库的方案通常涉及分离cfDNA以制备用于分析的测序文库。然而，分析cfDNA的现有方法，无论是用于NIPT还是肿瘤学应用，都依赖于从cfDNA测序中提取遗传变化的信号，因此限于NIPT和肿瘤学。

发明概述

本申请涉及用于分析样品中的cfDNA以提取用于定量样品中cfDNA的组织和/或细胞特异性部分的cfDNA基因座特异性拷贝数信号的系统、方法和组合物。

本申请提供的一些实施方案涉及分析生物样品中的无细胞DNA(cfDNA)的方法。在一些实施方案中，样品来自具有潜在细胞死亡或组织或疾病损伤的人类个体。在一些实施方案中，细胞死亡或组织/器官损伤包括钝性创伤(例如头部创伤)、对肝脏或肾脏的药物毒性、涉及器官损伤的疾病(例如心肌病中的心脏损伤、肾病中的肾损伤、肝病中的肝脏损伤或糖尿病中的β细胞死亡)。在一些实施方案中，细胞死亡或组织/器官损伤包括癌症或妊娠，其发生过量的细胞死亡或细胞更新。

在一些实施方案中，所述方法包括获得包含cfDNA的生物样品，其中所述cfDNA包含多个cfDNA片段，每个片段对应于一种或多种组织或细胞类型；定量每个cfDNA片段以产生全基因组或靶向(基因座特异性)cfDNA谱，其中所述全基因组cfDNA谱包含多个拷贝数信号，每个拷贝数(包括覆盖度或强度)信号对应于一个cfDNA片段；以及将全基因组cfDNA拷贝数信号谱与参考拷贝数信号谱的集合进行比较，以确定或定量细胞损伤、组织损伤或器官损伤的来源。在一些实施方案中，所述方法任选地包括通过下拉(pull down)或PCR从样品中富集cfDNA以提供富集的cfDNA。

本申请提供的一些实施方案涉及监测个体中组织或器官损伤进展的方法。在一些实施方案中，所述方法包括从个体获得生物样品，其中所述生物样品包含无细胞DNA(cfDNA)；定量所述样品中的cfDNA，以获得包括多个拷贝数信号的全基因组cfDNA拷贝数信号谱，每个拷贝数信号对应于具体细胞类型或组织类型的cfDNA片段；以及将所述全基因组cfDNA拷贝数信号谱与健康个体或纯组织类型的已知拷贝数信号谱的集合进行比较。在一些实施方案中，定量在不利用PCR或富集的情况下进行。在一些实施方案中，样品中拷贝数信号与已知拷贝数信号的差异与个体中与组织或器官损伤相关的状况相关。

附图简要说明

图1示出了描绘cfDNA沿目标染色体位置的肾组织和血液信号谱的图。使用非负矩阵分解方法从肾病患者的获自cfDNA测序的血浆cfDNA拷贝数信号中提取组织/细胞类型特异性信号。通过对cfDNA样品进行多重PCR分析靶区域。

图2描绘了显示基于血浆中肾脏cfDNA分数的定量来预测患者肾衰竭的结果的图。