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WO2018202669A1 - Method for determining the cell count of eukaryotic cells - Google Patents

Method for determining the cell count of eukaryotic cells Download PDF

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Publication number
WO2018202669A1
WO2018202669A1 PCT/EP2018/061124 EP2018061124W WO2018202669A1 WO 2018202669 A1 WO2018202669 A1 WO 2018202669A1 EP 2018061124 W EP2018061124 W EP 2018061124W WO 2018202669 A1 WO2018202669 A1 WO 2018202669A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nucleic acid
cell
nucleotide sequence
acid molecule
dna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/061124
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Wagner
Tanja BOZIC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Original Assignee
Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH filed Critical Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Publication of WO2018202669A1 publication Critical patent/WO2018202669A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6881Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for tissue or cell typing, e.g. human leukocyte antigen [HLA] probes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/154Methylation markers

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample.
  • the invention further relates to a nucleic acid molecule comprising at least one nucleotide sequence corresponding to at least one specific region from the genome of at least one eukaryotic cell or eukaryotic cell type, the specific region comprising at least one CpG dinucleotide.
  • the relative quantification of cell types is of particular importance.
  • the determination of the cellular composition of blood samples and in particular the differential blood picture, d. H. the determination of the composition of white blood cells (leukocytes) in the blood is one of the most common diagnostic test procedures and thus a routine examination in medical laboratory diagnostics.
  • a differential blood picture can be made by microscopic examination of the blood sample and manual counting of the cells.
  • blood samples are typically analyzed by automated cell counters using flow cytometric techniques (e.g., Coulter Counter) (1).
  • Alternative measurements are based on counting chambers, automated optical cell counts, or electrical resistance measurements (CASY).
  • the determination of the cell number is necessary in many diagnostic and cell biological procedures. Numerous methods are available for this purpose, in particular based on imaging or flow cytometry (impedance or scattered light methods) (1). These automatic cell counters detect, for example, the electrical impedance, the optical effects of the light scatter or the intensity of fluorescence signals.
  • optical flow cytometers use the principle of fluorescence or scattered light measurement.
  • both methods of measurement require the use of specially prepared and purified blood samples for counting individual cells.
  • to prepare a blood sample it is necessary to perform hemolysis of the erythrocytes and specific labeling of the cells.
  • the sample preparation is therefore very time consuming, so that by means of optical flow cytometry neither fast nor inexpensive cell number determinations can be performed in a complex sample.
  • the above methods of cell count determination require relatively fresh material in which the cells are live and as isolated as possible. In general, these methods also require a certain minimum volume due to the hose systems. In addition, in the course of the sample dispatch to a large laboratory or by delayed measurements to an increased cell death, so that the cell number would be estimated accordingly too low.
  • the autolysis begins after just a few hours and initially affects in particular the granulocytes. A shipment of blood samples in the frozen state is not yet possible because the cells are lysed thereby.
  • measurement inaccuracies exist in all measuring methods, which may make a validation with another method meaningful. For very small cell volumes (eg CSF diagnostics) or for very small sample volumes, the analysis is not possible with all procedures.
  • the object is achieved by a method for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, which comprises:
  • Providing at least one non-methylated reference nucleic acid molecule comprising at least one reference nucleotide sequence corresponding to the specific region and comprising at least one CpG dinucleotide;
  • the degree of methylation represents a ratio of the number of reference nucleotide sequences to the number of cells.
  • DNA methylation DNA methylation
  • genomic areas are addressed, which are basically methylated in the cells to be examined (eg blood cells).
  • unmethylated reference DNA in a known concentration (either by adding the reference molecules to the sample or vice versa by adding the sample to a predetermined amount of the reference molecules). After DNA isolation, the ratio of methylated and unmethylated DNA can be determined very accurately.
  • the method according to the invention is therefore based essentially on the identification of a genome region which is reliably methylated in the cell types to be measured and an unmethylated reference DNA which comprises this region. From the application of the method according to the invention, the following advantages result: - The samples can be frozen before analysis;
  • the quantification of the cells by means of the determination of the degree of methylation specific genomic regions advantageously carried out with the aid of a non-methylated reference nucleic acid molecule, which is added in a known concentration.
  • the quantitative determination of cell numbers can thus be carried out by adding a predetermined amount of a non-methylated reference nucleic acid molecule to a sample, provided that the specific region in the genome of the cells corresponding to the reference nucleotide sequence of the reference molecule in the cells to be counted in principle is methylated, d. H. generally has a high degree of methylation in these cells.
  • DNA DNA
  • the advantages of the method according to the invention are thus based on epigenetic properties of the DNA and are therefore also suitable retrospectively for already isolated samples (eg older blood samples).
  • DNA is relatively stable, d. H.
  • the samples can easily be sent for the investigations and measured in the high-throughput method. This enables the quantitative determination of the cellular composition of samples, for example human blood samples, in a reliable and cost-effective manner.
  • DNA methylation is an epigenetic modification in which methyl groups are attached to the 5th carbon atom of cytosines, mainly when they are in the form of cytosine-guanine (CpG) dinucleotides.
  • the analysis of DNA methylation has several advantages compared to immunophenotypic methods: i) DNAm is directly linked to the processes of differentiation of the cells; ii) DNAm facilitates absolute quantification with a resolution in the range of single bases (in the range of 0 to 100% DNAm); iii) most cells contain only two copies of the DNA molecules, so that the results for determining the cell numbers or cell composition in the sample can be easily extrapolated (whereas RNA in small subpopulations can be highly overexpressed); and iv) DNA is relatively stable: it can be isolated from lysed or frozen cells and then transported at room temperature for further analysis.
  • DNA methylation can be carried out, for example, by means of pyrosequencing or MassArray at low cost and in a high-throughput procedure for the specific gene regions.
  • DNAm DNA methylation
  • the calculation of the number of cells may, for example, be such that at least two aliquots of the same sample are provided and a predetermined amount of the reference nucleic acid molecule is introduced into each aliquot of the sample, a first amount of the reference molecule in a first aliquot and a second amount of the reference molecule is introduced into a second aliquot, and wherein the second amount is greater or less than the first amount.
  • a reference curve can be created in an advantageous manner, by means of which the number of cells can then be determined precisely. In this way, it is also possible to determine the concentration of the reference molecule which corresponds approximately to the expected number of cells and thus ensures the highest possible accuracy of the measurement.
  • the copy number of the reference nucleotide sequence can also be calculated, and thus the cell number can also be determined without a reference curve.
  • both methods can be used to determine the reference DNA concentration which corresponds to a 50% DNA methylation and thus an identical copy number of the reference DNA and of the genomic DNA.
  • the amount of reference molecules should correspond approximately to the expected copy number of the genomic DNA, since the sensitivity is highest in this measurement range.
  • the use of reference molecules in ascending concentrations reliably covers a wide range of cell counts.
  • the reference nucleic acid molecule may comprise a reference nucleotide sequence and the amount of the reference nucleic acid molecule may be adjusted such that the ratio of the number of reference molecules to the approximately expected number of cells is approximately 2: 1. Provided that the cells to be analyzed each contain two copies of their DNA molecules, this ratio corresponds to an identical copy number of the reference DNA and the genomic DNA, so that in this embodiment the highest possible sensitivity of the method according to the invention is ensured.
  • two or more different reference nucleic acid molecules which comprise different specific regions, are introduced into the sample. Also, by using many different reference sequences, a wider range of cell numbers can be reliably covered. In addition, further validation and additional accuracy can be achieved by the parallel determination of different specific genomic regions.
  • the cells may be, for example, hematopoietic cells, preferably leukocytes.
  • leukocytes preferably hematopoietic cells
  • LSM14B LSM Family Member 14B
  • associated protein LSM14 homologous B
  • ZC3H3 Zinc Finger CCCH Type Containing 3 "associated protein” Zinc finger CCCH domain-containing protein 3 ".
  • the cells may, for example, also be stem cells, in particular mesenchymal stem cells or induced pluripotent stem cells (iPSC).
  • the specific region has at least one nucleotide sequence within a region of approximately 50,000, 20,000, 10,000, 5,000, 4,000, 3,000, 2,000, 1, 500, or 100 nucleotides upstream and / or downstream of one the nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3.
  • the specific region comprises at least one nucleotide sequence which is selected from the sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3.
  • the CpG dinucleotide is a dinucleotide consisting of nucleotides Nos. 61 and 62 of at least one nucleotide sequence which is selected from the sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 cg06096175 on the Infinium Human Methylation 450 BeadChip (Illumina, San Diego, USA) (CpG 61/62 is highlighted in square brackets and in bold):
  • the invention further relates to an advantageous method for producing a reference nucleic acid molecule for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, which comprises:
  • the reference nucleic acid molecule produced according to the method of the invention must comprise at least one nucleotide sequence which corresponds to the specific region in the genome of the cells, which region must in principle be methylated in the eukaryotic cells, ie generally must have a high degree of methylation in these cells. An important step in the process is therefore the identification of a genome region that is reliably methylated in the different cell types. According to the invention, however, the reference nucleic acid molecule is then further prepared in such a way that the CpG dinucleotide is in a non-methylated state and thus is suitable as a reference molecule for the method described above.
  • proliferation of the reference nucleotide sequence may be performed by introducing the reference nucleotide sequence into at least one prokaryotic cell, augmenting the nucleotide sequence in the prokayotic cell, and isolating at least one nucleic acid molecule comprising at least one reference nucleotide sequence from the prokaryotic cell.
  • the reference molecule can be amplified (e.g., in the form of a plasmid) in E. coli and then purified.
  • the DNA is not methylated accordingly, so that it is ensured in this embodiment of the method that the reference nucleotide sequence is not methylated.
  • the reference nucleotide sequence can be propagated or synthesized in vitro, preferably by polymerase chain reaction (PCR).
  • PCR polymerase chain reaction
  • an unmethylated reference DNA can be prepared quickly and reliably.
  • the PCR product could be used as a stand-alone DNA double strand or as a cloned plasmid DNA as a standard.
  • the object is also achieved by a nucleic acid molecule which has been prepared in the method according to the invention described above.
  • the object is further achieved by a nucleic acid molecule which comprises at least one nucleotide sequence which corresponds to at least one specific region from the genome of at least one eukaryotic cell or one eukaryotic cell type, wherein the specific region comprises at least one CpG dinucleotide which is present in the cell or
  • the cell type is basically methylated, and wherein the CpG dinucleotide is in a non-methylated state.
  • the nucleic acid molecule according to the invention comprises at least one nucleotide sequence which corresponds to the specific region in the genome of the cells, this region being basically methylated in the eukaryotic cells, ie generally having a high degree of methylation in these cells.
  • the nucleic acid molecule of the invention further comprises at least one CpG dinucleotide which is in a non-methylated state.
  • Such a reference nucleic acid molecule can be, for example, a DNA molecule.
  • the invention also relates to the advantageous use of a nucleic acid molecule for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample by means of the method according to the invention, wherein the nucleic acid molecule comprises at least one nucleotide sequence which is selected from the group consisting of:
  • nucleotide sequence which comprises at least one of the nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3;
  • nucleotide sequence which differs from one of the nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 with the exception of the CpG dinucleotide by exchanging at most 10%, preferably at most 5%, of the nucleotides, and
  • the invention further relates to an artificial nucleic acid molecule which comprises at least one nucleotide sequence which is selected from the group consisting of:
  • nucleotide sequence which comprises at least one sequence of the nucleotide sequences SEQ ID NO: 4 to SEQ ID NO: 14 (see Tables 1 and 2),
  • nucleotide sequence which is identical to at least 90%, preferably at least 95%, with the nucleotide sequence according to a) and at least one nucleotide sequence which corresponds to the strand complementary to one of the nucleotide sequences according to a) or b).
  • kits which comprises the nucleic acid molecule according to the invention and / or a combination of at least two different artificial nucleic acid molecules according to the invention.
  • a kit may comprise at least one buffer solution and / or reagent for carrying out one or more of the following methods:
  • DNA amplification, methylation-specific PCR, bisulfite treatment of DNA DNA sequencing, preferably pyrosequencing of bisulfite-treated DNA, lllumina Human Methylation BeadChip (Microarray) technology, Reduced Representation Bisulfite Sequencing (RRBS), Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS) , DNAM measurements using digital PCR amplicon barkodiere bisulfite sequencing (BBA-seq), "MassARRAY ®” and "SNP genotyping.”
  • DNA sequencing preferably pyrosequencing of bisulfite-treated DNA, lllumina Human Methylation BeadChip (Microarray) technology, Reduced Representation Bisulfite Sequencing (RRBS), Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS) , DNAM measurements using digital PCR amplicon barkodiere bisulfite sequencing (BBA-seq), "MassARRAY ®” and "SNP genotyping.”
  • the artificial nucleic acid molecules according to the invention can furthermore advantageously be used for the preparation of a kit for carrying out the method according to the invention.
  • the invention further relates to the use of the nucleic acid molecule according to the invention and / or the artificial nucleic acid molecule according to the invention and / or the kit according to the invention for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, d. H. for the absolute quantification of cells or cell types.
  • Both the method according to the invention and the nucleic acid molecules and kits according to the invention can be used in principle for determining the number of cell types of different cell types in various fields of application become.
  • these are suitable, for example, for the determination of the leucocyte count in the blood or other body fluids (CSF, urine, etc.).
  • the leukocyte count is routinely determined in blood samples by flow cytometry.
  • the determination is not possible in all blood samples (for example due to coagulation or too small blood volume) and can not be performed reliably on older blood samples.
  • the samples must be freshly shipped for analysis and measured promptly.
  • the epigenetic determination of the cell number according to the invention can also be carried out on blood samples in which the cells are no longer isolated.
  • the method according to the invention also makes sense in combination with other methods, since quantitative information is obtained without much additional effort, whereas otherwise only relative ratios of the hematopoietic cell types can be determined.
  • the inventive method can also be carried out very inexpensively. The measuring accuracy is comparable with the accuracy of conventional methods.
  • the number of nucleated blood cells can be reliably determined.
  • the method according to the invention is advantageous because it allows a quantitative statement.
  • the blood samples can also be shipped frozen, since only the DNA content is determined in relation to the volume.
  • DNA isolation inevitably leads to large deviations, it is not possible to reliably measure the DNA concentration.
  • at least one reference nucleotide sequence of predetermined concentration is added (or the sample is added to a predetermined amount of the reference nucleotide sequence), which is then subjected to the same variations in DNA isolation as the genomic DNA.
  • methylated in the sense of the invention means that the corresponding CpG dinucleotide or more CpG dinucleotides within a specific region under physiological conditions in a eukaryotic cell has a high Methyl michsgrad or have.
  • “Physiological conditions” in the sense of the invention designates environmental parameters (for example, composition of the environment inside and outside the cell, temperature, pH, etc.) which correspond to the living conditions prevailing in the organism.
  • Methods of the invention denotes the ratio of methylated CpG dinucleotides to non-methylated CpG dinucleotides.
  • High degree of methylation in the sense of the invention denotes a degree of methylation of at least one specific CpG dinucleotide of at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, in particular at least 98%.
  • Non-methylated or “non-methylated state” in the sense of the invention denotes a degree of methylation of at least one specific CpG dinucleotide of at most 20%, preferably at most 10%, particularly preferably at most 5%, in particular at most 2%.
  • FIG. 1 shows diagrams which respectively represent the degrees of methylation (" ⁇ -value") of different CpG dinucleotides in different cell types.
  • the DNA methylation degree (beta-value from 0 to 1) is plotted for various cell types and in peripheral blood of various diseases.
  • the CpG dinucleotides (cg06096175, cg09414987 and cg25834632) were selected from publicly available data sets of the Infinium HumanMethylation450 BeadChip (Illumina, San Diego, USA). They are all in purified hematopoietic subpopulation by Reinius et al.
  • the amplicon was then measured with the PyroMark Q96 ID Pyrosequencer (Qiagen) with the sequencing primer (Table 1)
  • the ratio of the logarithmic value of the DNA standard (ng) with respect to 5,000 cells DNA methylation (DNAm) is expected to yield approximately a straight line.
  • FIG. 3 shows a flowchart and further diagrams which illustrate an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • A Schematic representation of the quantification of cells based on DNA methylation (DNAm) with a non-methylated reference nucleic acid.
  • FIG. 4 shows in a diagram the combination of different specific regions or reference nucleotide sequences at different concentrations in each blood sample (0.0033 ng ZC3H3, 0.01 1 ng LSM14B and 0.033 ng cg09414987).
  • FIG. 5 shows diagrams for determining the cell number according to the method of the invention using "MassARRAV” analyzes.
  • FIG. 6 shows the graphical representation of the correlation of the epigenetic cell count determination of human induced pluripotent stem cells (iPSC) with the calculated cell number.
  • iPSC human induced pluripotent stem cells
  • Genomic DNA was isolated from blood using the "QIAamp DNA Mini Kit” (Qiagen, Hilden, Germany) Genomic DNA from serum was prepared from serum tubes (S-Monovette, Sarstedt, Nümbrecht, Germany) after incubation for 1 hour at room temperature and centrifugation for DNA was subsequently isolated from 1 ml of serum using the "PME freecirculating DNA extraction kit” (GSA / L System, Analytik Jena, Jena, Germany) with the addition of carrier RNA according to the manufacturer's instructions Peripheral blood DNA or the complete DNA sample from serum was bisulfite-converted with the "EZ DNA Methylation Kit” (Zymo Research, Irvine, CA).
  • DNAm degree of methylation
  • CR or CG correspond to the number of reference nucleic acid molecules or the number of genomic nucleic acid molecules;
  • a and "b”, respectively, are absolute DNAm values determined by pyrosequencing or "MassARRAY” in control samples with pure reference DNA from DNA (e.g., 7% and 93% DNAm).
  • massARRAY massARRAY
  • IIR is the added amount of reference molecules (eg 0.01 1 ng “LSM14B”)
  • N A is the Avog ad ro constant
  • MW is the molecular weight of the reference DNA (calculated for the plasmid with the "LSM14B sequence” : 2.85 * 10 6 g * mo 1 )
  • factor 1 .5 was determined empirically (for the reference DNA preparation used, based on the fact that purified plasmids may also comprise fragments of the bacterial genome or other plasmids).
  • correction value "2" stems from the fact that each cell contains two copies of genomic DNA; "v” is the volume of the analyzed sample in ⁇ .
  • FIG. 2 shows the ratio of reference DNA (standard) to the measured value of DNA methylation, wherein different amounts of reference DNA were added. In this way it was possible to determine the DNA concentration corresponding to a 50% DNA methylation (0.01 ng) and thus an identical copy number of the reference DNA (plasmids) and the genomic DNA.
  • the method according to the invention can advantageously be further refined by using not only a specific reference nucleic acid, but a mixture of different reference nucleic acid molecules (eg with the selected CpG-dinkleotides cg09414987 and cg25834632), which are each in be of a different concentration and thus cover a different range of cell numbers. This is especially necessary for measurements where a very large fluctuation of blood cells has to be expected (for example in urine samples, CSF samples or in the case of leukemia).
  • a further validation of the cell number can take place.
  • the DNAm values decrease continuously as the concentration of the reference nucleic acid increases (FIG. 3B).
  • the ratio of the logarithmic value of the reference DNA per cell for DNA methylation gives an approximately linear dependence in the central region, the inventively determined Methylation levels correlate very well with calculated, expected DNAm values (FIG. 3C).
  • the cell numbers determined on the basis of a reference nucleic acid according to the invention furthermore correlate clearly with cell numbers which were determined by conventional counting methods ( Figure 3D) .
  • the method according to the invention is therefore suitable for the determination of absolute cell numbers, wherein the cell number determination by means of
  • the method according to the invention can also advantageously be combined with the creation of an epigenetic differential blood picture (FIG. 3E).
  • the accuracy of the method according to the invention is especially high when the methylation levels are between 20% and 80%, ie. H. if the number of reference nucleotide sequences corresponds approximately to the number of genomic nucleic acid molecules (FIG. 3C).
  • the methylation levels can be determined advantageously, for example by means of pyrosequencing.
  • the method according to the invention is also suitable in particular for the epigenetic determination of the cell number of stem cells, in particular mesenchymal stem cells or induced pluripotent stem cells (iPSC)
  • the method according to the invention also shows a very good correlation of the cell numbers determined according to the invention with the real cell numbers determined in advance ( Figure 6).
  • the method according to the invention is very well suited for the absolute quantification of eukaryotic cells and thus represents a real alternative to conventional methods for many applications because of the abovementioned advantages.

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Abstract

The invention relates to a method and a nucleic acid molecule for determining the cell count of eukaryotic cells in a sample. The method according to the invention is based on analyzing DNA methylation (DNAm), wherein genomic regions which are fundamentally methylated in the cells to be examined are addressed. In this connection, the method according to the invention substantially comprises the identification of a genome region which is reliably methylated in the cell types to be measured and the use of an unmethylated reference nucleic acid which comprises said region. When different amounts of the reference nucleic acid are used, the degrees of methylation continuously decrease with rising concentration of the reference nucleic acid. The accuracy of the method according to the invention is particularly high when the degrees of methylation are between 20% and 80%, i.e., when the number of reference nucleotide sequences approximately corresponds to the number of genomic nucleic acid molecules.

Description

Verfahren zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen  Method for determining the cell number of eukaryotic cells

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe. Die Erfindung betrifft ferner ein Nukleinsäuremolekül, das mindestens eine Nukleotidsequenz umfasst, welche mindestens einer spezifischen Region aus dem Genom mindestens einer eukaryotischen Zelle oder eines eukaryotischen Zelltyps entspricht, wobei die spezifische Region mindestens ein CpG-Dinukleotid umfasst. The invention relates to a method for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample. The invention further relates to a nucleic acid molecule comprising at least one nucleotide sequence corresponding to at least one specific region from the genome of at least one eukaryotic cell or eukaryotic cell type, the specific region comprising at least one CpG dinucleotide.

Für viele Anwendungen in der klinischen Diagnostik, beispielsweise bei der Erstellung von Blutbildern, ist die relative Quantifizierung von Zelltypen von besonderer Bedeutung. Die Bestimmung der zellulären Zusammensetzung von Blutproben und hierbei insbesondere das Differentialblutbild, d. h. die Bestimmung der Zusammensetzung der weißen Blutkörperchen (Leukozyten) im Blut, ist eine der häufigsten diagnostischen Testverfahren und somit eine Routineuntersuchung in der medizinischen Labordiagnostik. Ein Differentialblutbild kann beispielsweise durch mikroskopische Untersuchung der Blutprobe und manuelles Zählen der Zellen erstellt werden. In der Routinediagnostik werden Blutproben aber in der Regel mit Hilfe von automatischen Zellzählern mittels durchflusszytometrischer Verfahren (z.B. Coulter Counter) analysiert (1 ). Alternative Messungen beruhen auf Zählkammern, automatisierten optischen Zellzählungen, oder Messungen des elektrischen Widerstands (CASY). Die Bestimmung der Zellzahl ist bei vielen diagnostischen und zellbiologischen Verfahren notwendig. Hierfür stehen zahlreiche Methoden zur Verfügung, die insbesondere auf Bildgebung oder Durchfluss-Zytometrie (Impedanz- oder Streulichtmethoden) beruhen (1 ). Diese automatischen Zellzähler erfassen beispielsweise die elektrische Impedanz, die optischen Auswirkungen der Lichtstreuung oder die Intensität von Fluoreszenz-Signalen. For many applications in clinical diagnostics, for example in the preparation of blood images, the relative quantification of cell types is of particular importance. The determination of the cellular composition of blood samples and in particular the differential blood picture, d. H. the determination of the composition of white blood cells (leukocytes) in the blood, is one of the most common diagnostic test procedures and thus a routine examination in medical laboratory diagnostics. For example, a differential blood picture can be made by microscopic examination of the blood sample and manual counting of the cells. However, in routine diagnostics, blood samples are typically analyzed by automated cell counters using flow cytometric techniques (e.g., Coulter Counter) (1). Alternative measurements are based on counting chambers, automated optical cell counts, or electrical resistance measurements (CASY). The determination of the cell number is necessary in many diagnostic and cell biological procedures. Numerous methods are available for this purpose, in particular based on imaging or flow cytometry (impedance or scattered light methods) (1). These automatic cell counters detect, for example, the electrical impedance, the optical effects of the light scatter or the intensity of fluorescence signals.

Neben Verfahren, die eine Quantifizierung von zellulärem Material auf Basis der Zählung einzelner Zellen ermöglichen, werden vor allem auch unterschiedliche durchflusszytometrische Verfahren eingesetzt, die eine Quantifizierung von Zellen beispielsweise mit Hilfe von Referenzkügelchen in bestimmter Konzentration erlauben. Diese Methoden haben jedoch den Nachteil, dass zuvor eine arbeitsintensive Aufarbeitung der zu messenden Probe durchgeführt werden muss, die beispielsweise aufwändige Schritte wie Zentrifugieren, Filtrieren und/oder Sedimentieren umfassen kann. In addition to methods that allow a quantification of cellular material based on the count of individual cells, especially different flow cytometric methods are used, the quantification of cells for example, with the help of reference beads in a certain concentration allow. However, these methods have the disadvantage that previously a labor-intensive work-up of the sample to be measured must be carried out, which may include, for example, complex steps such as centrifuging, filtration and / or sedimentation.

Viele optische Durchfluss-Zytometer nutzen das Prinzip der Fluoreszenz- oder Streulichtmessung. Beide Messmethoden erfordern zur Zählung einzelner Zellen aber den Einsatz speziell vorbereiteter und gereinigter Blutproben. Beispielsweise ist es zur Vorbereitung einer Blutprobe erforderlich, eine Hämolyse der Erythrozyten und eine spezifische Markierung der Zellen vorzunehmen. Die Probenvorbereitung ist folglich sehr zeitaufwendig, so dass mittels optischer Durchfluss-Zytometrie weder schnelle noch kostengünstige Zellzahlbestimmungen in einer komplexen Probe durchgeführt werden können. Many optical flow cytometers use the principle of fluorescence or scattered light measurement. However, both methods of measurement require the use of specially prepared and purified blood samples for counting individual cells. For example, to prepare a blood sample, it is necessary to perform hemolysis of the erythrocytes and specific labeling of the cells. The sample preparation is therefore very time consuming, so that by means of optical flow cytometry neither fast nor inexpensive cell number determinations can be performed in a complex sample.

Die oben genannten Verfahren der Zellzahlbestimmung benötigen relativ frisches Material, bei dem die Zellen lebend und möglichst vereinzelt vorliegen. In der Regel benötigen diese Verfahren aufgrund der Schlauchsysteme ferner ein bestimmtes Mindestvolumen. Außerdem kann es im Laufe des Probenversands zu einem Großlabor oder durch verzögerte Messungen zu einem vermehrten Zellsterben kommen, so dass die Zellzahl entsprechend zu niedrig geschätzt würde. Die Autolyse beginnt bereits nach wenigen Stunden und betrifft zunächst insbesondere die Granulozyten. Ein Versand von Blutproben im gefrorenen Zustand ist bisher nicht möglich, da die Zellen dabei lysiert werden. Zudem bestehen bei allen Messverfahren Messungenauigkeiten, die eine Validierung mit einem anderen Verfahren unter Umständen sinnvoll machen. Bei sehr kleinen Zellmengen (z.B. Liquordiagnostik) oder bei sehr kleinen Probenmengen ist die Analyse nicht mit allen Verfahren möglich. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet, eine schnelle und zuverlässige Quantifizierung der Zellen gewährleistet und auch eine Analyse älterer Proben ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe gelöst, welches umfasst: The above methods of cell count determination require relatively fresh material in which the cells are live and as isolated as possible. In general, these methods also require a certain minimum volume due to the hose systems. In addition, in the course of the sample dispatch to a large laboratory or by delayed measurements to an increased cell death, so that the cell number would be estimated accordingly too low. The autolysis begins after just a few hours and initially affects in particular the granulocytes. A shipment of blood samples in the frozen state is not yet possible because the cells are lysed thereby. In addition, measurement inaccuracies exist in all measuring methods, which may make a validation with another method meaningful. For very small cell volumes (eg CSF diagnostics) or for very small sample volumes, the analysis is not possible with all procedures. It is an object of the present invention to provide a method for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, which avoids the disadvantages mentioned above, ensures rapid and reliable quantification of the cells and also allows analysis of older samples. According to the invention, the object is achieved by a method for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, which comprises:

Identifizieren mindestens einer spezifischen Region im Genom mindestens einer Zelle oder eines Zelltyps, wobei die spezifische Region mindestens ein CpG-Dinukleotid umfasst, das in der Zelle oder dem Zelltyp grundsätzlich methyliert ist;  Identifying at least one specific region in the genome of at least one cell or cell type, wherein the specific region comprises at least one CpG dinucleotide which is basically methylated in the cell or cell type;

Bereitstellen mindestens eines nicht-methylierten Referenz- Nukleinsäuremoleküls, das mindestens eine Referenz-Nukleotidsequenz umfasst, die der spezifischen Region entspricht und das mindestens eine CpG-Dinukleotid umfasst;  Providing at least one non-methylated reference nucleic acid molecule comprising at least one reference nucleotide sequence corresponding to the specific region and comprising at least one CpG dinucleotide;

Einbringen einer vorbestimmten Menge des Referenz-Nukleinsäuremoleküls in die Probe;  Introducing a predetermined amount of the reference nucleic acid molecule into the sample;

Anschließend Ermitteln des Methylierungsgrades des CpG-Dinukleotids in der Probe; und  Then determining the methylation level of the CpG dinucleotide in the sample; and

- Berechnen der Anzahl der Zellen basierend auf dem ermittelten Methylierungsgrad, wobei der Methyl ierungsgrad ein Verhältnis der Anzahl der Referenz-Nukleotidsequenzen zu der Anzahl der Zellen repräsentiert. - calculating the number of cells based on the determined degree of methylation, wherein the degree of methylation represents a ratio of the number of reference nucleotide sequences to the number of cells.

Epigenetische Verfahren zur Bestimmung absoluter Zellzahlen standen bislang nicht zur Verfügung. Bisher ist auch kein Verfahren bekannt, bei der DNA- Methylierung zur Zellzahlbestimmung eingesetzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht in vorteilhafter Weise auf der Analyse der DNA-Methylierung (DNAm), wobei genomische Bereiche adressiert werden, die in den zu untersuchenden Zellen (z.B. Blutzellen) grundsätzlich methyliert sind. Schon vor der DNA-Isolation werden diese Zellen mit entsprechender unmethylierter Referenz-DNA in bekannter Konzentration versetzt (entweder durch Zugabe der Referenzmoleküle zur Probe oder umgekehrt durch Zugabe der Probe zu einer vorgegebenen Menge der Referenzmoleküle). Nach der DNA-Isolation lässt sich das Verhältnis von methylierter und nicht-methylierter DNA sehr genau bestimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert also im Wesentlichen auf der Identifikation eines Genombereichs, der in den zu messenden Zelltypen zuverlässig methyliert ist und einer unmethylierten Referenz-DNA, die diesen Bereich umfasst. Aus der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich die folgenden Vorteile: - Die Proben können vor der Analyse tiefgefroren werden; Epigenetic methods for the determination of absolute cell numbers have not been available so far. So far, no method is known in the DNA methylation is used for cell count. The inventive method is based advantageously on the analysis of DNA methylation (DNAm), wherein genomic areas are addressed, which are basically methylated in the cells to be examined (eg blood cells). Even before the DNA isolation, these cells are mixed with appropriate unmethylated reference DNA in a known concentration (either by adding the reference molecules to the sample or vice versa by adding the sample to a predetermined amount of the reference molecules). After DNA isolation, the ratio of methylated and unmethylated DNA can be determined very accurately. The method according to the invention is therefore based essentially on the identification of a genome region which is reliably methylated in the cell types to be measured and an unmethylated reference DNA which comprises this region. From the application of the method according to the invention, the following advantages result: - The samples can be frozen before analysis;

- Insbesondere in Kombination mit epigenetischen Blutbildanalysen ermöglicht es eine quantitative Auswertung;  - Especially in combination with epigenetic blood count analysis, it allows a quantitative evaluation;

- Sehr kleine Blutmengen reichen aus (theoretisch < 10 μΙ);  - Very small amounts of blood are sufficient (theoretically <10 μΙ);

- Einfache Analyse; - simple analysis;

- Isolierte DNA kann zu Analysezwecken sehr leicht versendet werden.  - Isolated DNA can be shipped very easily for analysis.

Erfindungsgemäß erfolgt die Quantifizierung der Zellen mittels der Bestimmung des Methylierungsgrades spezifischer genomischer Regionen in vorteilhafter Weise unter Zuhilfenahme eines nicht-methylierten Referenz- Nukleinsäuremoleküls, das in bekannter Konzentration zugegeben wird. Die quantitative Bestimmung der Zellzahlen kann somit durch die Zugabe einer vorbestimmten Menge eines nicht-methylierten Referenz-Nukleinsäuremoleküls zu einer Probe durchgeführt werden, sofern die spezifische Region im Genom der Zellen, die der Referenz-Nukleotidsequenz des Referenzmoleküls entspricht, in den zu zählenden Zellen grundsätzlich methyliert ist, d. h. in diesen Zellen generell einen hohen Methylierungsgrad aufweist. Durch den Einsatz einer nicht- methylierten Standardsequenz ist es folglich in vorteilhafter Weise möglich, absolute Zellzahlen basierend auf dem Methylierungsgrad der DNA (DNAm) schnell und zuverlässig zu bestimmen. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens basieren also auf epigenetischen Eigenschaften der DNA und sind somit auch retrospektiv für bereits isolierte Proben (z. B. ältere Blutproben) geeignet. DNA ist relativ stabil, d. h. die Proben können für die Untersuchungen einfach versendet und im Hoch-Durchsatzverfahren gemessen werden. Das ermöglicht auf zuverlässige und kostengünstige Weise die quantitative Bestimmung der zellulären Zusammensetzung von Proben, beispielsweise humanen Blutproben. According to the invention, the quantification of the cells by means of the determination of the degree of methylation specific genomic regions advantageously carried out with the aid of a non-methylated reference nucleic acid molecule, which is added in a known concentration. The quantitative determination of cell numbers can thus be carried out by adding a predetermined amount of a non-methylated reference nucleic acid molecule to a sample, provided that the specific region in the genome of the cells corresponding to the reference nucleotide sequence of the reference molecule in the cells to be counted in principle is methylated, d. H. generally has a high degree of methylation in these cells. Consequently, by using a non-methylated standard sequence, it is advantageously possible to determine absolute cell numbers quickly and reliably based on the degree of methylation of the DNA (DNAm). The advantages of the method according to the invention are thus based on epigenetic properties of the DNA and are therefore also suitable retrospectively for already isolated samples (eg older blood samples). DNA is relatively stable, d. H. The samples can easily be sent for the investigations and measured in the high-throughput method. This enables the quantitative determination of the cellular composition of samples, for example human blood samples, in a reliable and cost-effective manner.

DNA-Methyl ierung (DNAm) ist eine epigenetische Modifikation, bei der Methylgruppen jeweils an das 5. Kohlenstoffatom von Cytosinen angehängt werden, hauptsächlich wenn diese in Form von Cytosin-Guanin- (CpG) Dinukleotiden vorliegen. Die Analyse der DNA-Methyl ierung hat dabei einige Vorteile im Vergleich zu immun-phänotypischen Verfahren: i) DNAm ist unmittelbar mit den Vorgängen bei der Differenzierung der Zellen verknüpft; ii) DNAm erleichtert die absolute Quantifizierung mit einer Auflösung im Bereich einzelner Basen (im Bereich von 0 bis 100% DNAm); iii) die meisten Zellen enthalten nur zwei Kopien der DNA-Moleküle, so dass die Ergebnisse zur Bestimmung der Zellzahlen bzw. der Zellzusammensetzung in der Probe auf einfache Weise extrapoliert werden können (wogegen RNA in kleinen Subpopulationen hoch überexprimiert sein kann); und iv) DNA ist relativ stabil: sie kann aus lysierten oder gefrorenen Zellen isoliert und dann bei Raumtemperatur zur weiteren Analyse transportiert werden. Die Analyse der DNA-Methylierung (DNAm) kann beispielsweise mittels Pyrosequenzierung oder MassArray kostengünstig und im Hoch-Durchsatzverfahren für die speziellen Genbereiche erfolgen. Alternativ sind auch weitergehende Untersuchungstechniken wie Sequenzierungs- und Microarray-basierte Verfahren möglich. DNA methylation (DNAm) is an epigenetic modification in which methyl groups are attached to the 5th carbon atom of cytosines, mainly when they are in the form of cytosine-guanine (CpG) dinucleotides. The analysis of DNA methylation has several advantages compared to immunophenotypic methods: i) DNAm is directly linked to the processes of differentiation of the cells; ii) DNAm facilitates absolute quantification with a resolution in the range of single bases (in the range of 0 to 100% DNAm); iii) most cells contain only two copies of the DNA molecules, so that the results for determining the cell numbers or cell composition in the sample can be easily extrapolated (whereas RNA in small subpopulations can be highly overexpressed); and iv) DNA is relatively stable: it can be isolated from lysed or frozen cells and then transported at room temperature for further analysis. Analysis of the DNA methylation (DNAm) can be carried out, for example, by means of pyrosequencing or MassArray at low cost and in a high-throughput procedure for the specific gene regions. Alternatively, more extensive investigation techniques such as sequencing and microarray-based methods are possible.

Die Berechnung der Anzahl der Zellen kann beispielsweise derart erfolgen, dass mindestens zwei Aliquots der selben Probe bereitgestellt werden und eine vorbestimmte Menge des Referenz-Nukleinsäuremoleküls in jedes Aliquot der Probe eingebracht wird, wobei eine erste Menge des Referenzmoleküls in ein erstes Aliquot und eine zweite Menge des Referenzmoleküls in ein zweites Aliquot eingebracht wird, und wobei die zweite Menge größer oder kleiner als die erste Menge ist. Durch den Einsatz unterschiedlicher Konzentrationen des Referenzmoleküls kann in vorteilhafter Weise eine Referenzkurve erstellt werden, mittels der dann die Zellzahl präzise bestimmt werden kann. Hierdurch kann auch die Konzentration des Referenzmoleküls ermittelt werden, die ungefähr der zu erwarteten Zellzahl entspricht und somit die höchst mögliche Genauigkeit der Messung gewährleistet. Alternativ kann die Kopienzahl der Referenz- Nukleotidsequenz auch berechnet werden und die Zellzahl somit auch ohne Referenzkurve bestimmt werden. Mit beiden Methoden kann also beispielsweise die Referenz-DNA-Konzentration bestimmt werden, die einer 50%igen DNA- Methylierung entspricht und damit einer gleichen Kopien-Zahl der Referenz-DNA und der genomischen DNA. Grundsätzlich sollte die Menge an Referenzmolekülen in etwa der erwarteten Kopienzahl der genomischen DNA entsprechen, da die Sensitivität in diesem Messbereich am höchsten ist. Darüber hinaus kann durch die Verwendung von Referenzmolekülen in aufsteigenden Konzentrationen ein breites Spektrum von Zellzahlen zuverlässig abgedeckt werden. Beispielsweise kann das Referenz-Nukleinsäuremolekül eine Referenz- Nukleotidsequenz umfassen und die Menge des Referenz-Nukleinsäuremoleküls derart eingestellt sein, dass das Verhältnis der Anzahl an Referenzmolekülen zur ungefähr erwarteten Anzahl der Zellen annähernd 2:1 ist. Unter der Voraussetzung, dass die zu analysierenden Zellen jeweils zwei Kopien ihrer DNA- Moleküle enthalten, entspricht dieses Verhältnis einer gleichen Kopien-Zahl der Referenz-DNA und der genomischen DNA, so dass bei dieser Ausführungsform die höchstmögliche Sensitivität des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet ist. The calculation of the number of cells may, for example, be such that at least two aliquots of the same sample are provided and a predetermined amount of the reference nucleic acid molecule is introduced into each aliquot of the sample, a first amount of the reference molecule in a first aliquot and a second amount of the reference molecule is introduced into a second aliquot, and wherein the second amount is greater or less than the first amount. By using different concentrations of the reference molecule, a reference curve can be created in an advantageous manner, by means of which the number of cells can then be determined precisely. In this way, it is also possible to determine the concentration of the reference molecule which corresponds approximately to the expected number of cells and thus ensures the highest possible accuracy of the measurement. Alternatively, the copy number of the reference nucleotide sequence can also be calculated, and thus the cell number can also be determined without a reference curve. Thus, for example, both methods can be used to determine the reference DNA concentration which corresponds to a 50% DNA methylation and thus an identical copy number of the reference DNA and of the genomic DNA. In principle, the amount of reference molecules should correspond approximately to the expected copy number of the genomic DNA, since the sensitivity is highest in this measurement range. In addition, the use of reference molecules in ascending concentrations reliably covers a wide range of cell counts. For example, the reference nucleic acid molecule may comprise a reference nucleotide sequence and the amount of the reference nucleic acid molecule may be adjusted such that the ratio of the number of reference molecules to the approximately expected number of cells is approximately 2: 1. Provided that the cells to be analyzed each contain two copies of their DNA molecules, this ratio corresponds to an identical copy number of the reference DNA and the genomic DNA, so that in this embodiment the highest possible sensitivity of the method according to the invention is ensured.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei oder mehr unterschiedliche Referenz-Nukleinsäuremoleküle, die unterschiedliche spezifische Regionen umfassen, in die Probe eingebracht werden. Auch durch die Verwendung von vielen unterschiedlichen Referenz-Sequenzen kann ein breiteres Spektrum von Zellzahlen zuverlässig abgedeckt werden. Außerdem kann durch die parallele Bestimmung verschiedener spezifischer genomischer Regionen eine weitere Validierung und zusätzliche Genauigkeit erreicht werden. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that two or more different reference nucleic acid molecules, which comprise different specific regions, are introduced into the sample. Also, by using many different reference sequences, a wider range of cell numbers can be reliably covered. In addition, further validation and additional accuracy can be achieved by the parallel determination of different specific genomic regions.

Bei den Zellen kann es sich beispielsweise um hämatopoetische Zellen handeln, vorzugsweise Leukozyten. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in diesem Fall vorgesehen, dass die spezifische Region innerhalb des Gens LSM14B („LSM Family Member 14B", assoziiertes Protein„LSM14 homolog B") und/oder des Gens ZC3H3 („Zinc Finger CCCH-Type Containing 3", assoziiertes Protein „Zinc finger CCCH domain-containing protein 3") liegt. Diese Regionen sind in hämatopoetischen Zellen, insbesondere allen Leukozyten- Subpopulationen, konsistent hoch methyliert und eignen sich daher beispielsweise besonders zur Verwendung als spezifische Region im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zusätzlich kann es sich bei den Zellen beispielsweise auch um Stammzellen, insbesondere mesenchymale Stammzellen oder induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC), handeln. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die spezifische Region mindestens eine Nukleotidsequenz innerhalb einer Region von ungefähr 50.000, 20.000, 10.000, 5.000, 4.000, 3.000, 2.000, 1 .000, 500 oder 100 Nukleotiden stromaufwärts und/oder stromabwärts von einer der Nukleotidsequenzen gemäß SEQ ID NO: 1 bis SEQ ID NO: 3 umfasst. The cells may be, for example, hematopoietic cells, preferably leukocytes. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided in this case that the specific region within the gene LSM14B ("LSM Family Member 14B", associated protein "LSM14 homologous B") and / or the gene ZC3H3 ("Zinc Finger CCCH Type Containing 3 "associated protein" Zinc finger CCCH domain-containing protein 3 "). These regions are consistently highly methylated in hematopoietic cells, especially all leukocyte subpopulations, and are therefore particularly suitable, for example, for use as a specific region in the method of the invention. In addition, the cells may, for example, also be stem cells, in particular mesenchymal stem cells or induced pluripotent stem cells (iPSC). In an advantageous embodiment of the invention, it is further provided that the specific region has at least one nucleotide sequence within a region of approximately 50,000, 20,000, 10,000, 5,000, 4,000, 3,000, 2,000, 1, 500, or 100 nucleotides upstream and / or downstream of one the nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3.

GCGCCCTGATGAAGGCGTGCGGGGTGATGGGATGGCCTTCGCCGTTCTCAC CCGATGTCTCGTTGTTCAGTCTTCCCTGGGTTCTGCCTCCGCCTCGCCCTTC CAGCCGCACGTGCCTTACA (SEQ ID NO: 1 ) GCGCCCTGATGAAGGCGTGCGGGGTGATGGGATGGCCTTCGCCGTTCTCACCCGATGTCTCGTTGTTCAGTCTTCCCTGGGTTCTGCCTCCGCCTCGCCCTTC CAGCCGCACGTGCCTTACA (SEQ ID NO: 1)

GACAGGGGGAAGGGCGGGGCGCTGAGAGGCGAGGCCGGCGTCTTCTTGAC AATGCGGTAGCGGGTCTTGATCACCTTGCTGGTGGGTGCAGTCCGCACGGC ATGCAGGCTGGACGCTGTAGA (SEQ ID NO: 2) TCCAAAAGCTTCCGGAAGAGCGGGCAGGGTCCTGCACAGCTGTTCATTCACC CGCGAGTACGTCAAGCATACATTGGGCACCGACTGTGTGCCACGCCCGTCC CGGCAGAGGCCCTGGGGAC (SEQ ID NO: 3) GACAGGGGGAAGGGCGGGGCGCTGAGAGGCGAGGCCGGCGTCTTCTTGAC AATGCGGTAGCGGGTCTTGATCACCTTGCTGGTGGGTGCAGTCCGCACGGC ATGCAGGCTGGACGCTGTAGA (SEQ ID NO: 2) TCCAAAAGCTTCCGGAAGAGCGGGCAGGGTCCTGCACAGCTGTTCATTCACC CGCGAGTACGTCAAGCATACATTGGGCACCGACTGTGTGCCACGCCCGTCC CGGCAGAGGCCCTGGGGAC (SEQ ID NO: 3)

Insbesondere ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die spezifische Region mindestens eine Nukleotidsequenz umfasst, die ausgewählt ist aus den Sequenzen gemäß SEQ ID NO: 1 bis SEQ ID NO: 3. In particular, it is provided in a further advantageous embodiment of the invention that the specific region comprises at least one nucleotide sequence which is selected from the sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das CpG- Dinukleotid ein Dinukleotid ist, das aus den Nukleotiden Nr. 61 und 62 mindestens einer Nukleotidsequenz besteht, die ausgewählt ist aus den Sequenzen gemäß SEQ ID NO: 1 bis SEQ ID NO: 3. cg06096175 auf dem Infinium HumanMethylation450 BeadChip (lllumina, San Diego, USA) (CpG 61/62 ist in eckiger Klammer und fett gedruckt hervorgehoben): In an advantageous embodiment of the invention, it is further provided that the CpG dinucleotide is a dinucleotide consisting of nucleotides Nos. 61 and 62 of at least one nucleotide sequence which is selected from the sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 cg06096175 on the Infinium Human Methylation 450 BeadChip (Illumina, San Diego, USA) (CpG 61/62 is highlighted in square brackets and in bold):

GCGCCCTGATGAAGGCGTGCGGGGTGATGGGATGGCCTTCGCCGTTCTCAC CCGATGTCT[CG]TTGTTCAGTCTTCCCTGGGTTCTGCCTCCGCCTCGCCCTTC CAGCCGCACGTGCCTTACA (SEQ ID NO: 1 ) cg25834632 auf dem Infinium HumanMethylation450 BeadChip (lllumina, San Diego, USA) (CpG 61/62 ist in eckiger Klammer und fett gedruckt hervorgehoben): GCGCCCTGATGAAGGCGTGCGGGGTGATGGGATGGCCTTCGCCGTTCTCAC CCGATGTCT [CG] TTGTTCAGTCTTCCCTGGGTTCTGCCTCCGCCTCGCCCTTC CAGCCGCACGTGCCTTACA (SEQ ID NO: 1) cg25834632 on the Infinium HumanMethylation 450 BeadChip (Illumina, San Diego, USA) (CpG 61/62 is highlighted in square brackets and in bold):

GACAGGGGGAAGGGCGGGGCGCTGAGAGGCGAGGCCGGCGTCTTCTTGAC AATGCGGTAG[CG]GGTCTTGATCACCTTGCTGGTGGGTGCAGTCCGCACGG CATGCAGGCTGGACGCTGTAGA (SEQ ID NO: 2) cg09414987 auf dem Infinium HumanMethylation450 BeadChip (lllumina, San Diego, USA) (CpG 61/62 ist in eckiger Klammer und fett gedruckt hervorgehoben): GACAGGGGGAAGGGCGGGGCGCTGAGAGGCGAGGCCGGCGTCTTCTTGAC AATGCGGTAG [CG] GGTCTTGATCACCTTGCTGGTGGGTGCAGTCCGCACGG CATGCAGGCTGGACGCTGTAGA (SEQ ID NO: 2) cg09414987 on the Infinium HumanMethylation450 BeadChip (lllumina, San Diego, USA) (CpG 61/62 is in square brackets and printed in bold):

TCCAAAAGCTTCCGGAAGAGCGGGCAGGGTCCTGCACAGCTGTTCATTCACC CGCGAGTA[CG]TCAAGCATACATTGGGCACCGACTGTGTGCCACGCCCGTCC CGGCAGAGGCCCTGGGGAC (SEQ ID NO: 3) In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das CpG- Dinukleotid cg06096175 (liegt im Gen „LSM Family Member 14B" (LSM14B), welches das Protein„LSM 14 homolog B" kodiert), cg25834632 (liegt im Gen„Zinc Finger CCCH-Type Containing 3" (ZC3H3), welches das Protein „Zinc finger CCCH domain-containing protein 3" kodiert) und/oder cg09414987 (kein assoziiertes Gen) ist. Diese CpG-Dinukleotide sind in hämatopoetischen Zellen, insbesondere allen Leukozyten-Subpopulationen, konsistent hoch methyliert und eignen sich daher beispielsweise besonders als Referenz-CpG-Dinukleotide zur Bestimmung absoluter Zellzahlen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Referenz-Nukleinsäuremoleküls zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe, welches umfasst: TCCAAAAGCTTCCGGAAGAGCGGGCAGGGTCCTGCACAGCTGTTCATTCACC CGCGAGTA [CG] TCAAGCATACATTGGGCACCGACTGTGTGCCACGCCCGTCC CGGCAGAGGCCCTGGGGAC (SEQ ID NO: 3) In an advantageous embodiment of the invention it is further provided that the CpG dinucleotide cg06096175 (located in the gene "LSM Family Member 14B" (LSM14B) containing the protein "LSM 14 homologous B "encoded), cg25834632 (located in the gene" Zinc Finger CCCH Type Containing 3 "(ZC3H3) which encodes the protein" Zinc finger CCCH domain-containing protein 3 ") and / or cg09414987 (no associated gene). These CpG dinucleotides are consistently highly methylated in hematopoietic cells, in particular all leukocyte subpopulations, and are therefore particularly suitable, for example, as reference CpG dinucleotides for the determination of absolute cell numbers. The invention further relates to an advantageous method for producing a reference nucleic acid molecule for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, which comprises:

Identifizieren mindestens einer spezifischen Region im Genom mindestens einer Zelle oder eines Zelltyps, wobei die spezifische Region mindestens ein CpG-Dinukleotid umfasst, das in der Zelle oder dem Zelltyp grundsätzlich methyliert ist;  Identifying at least one specific region in the genome of at least one cell or cell type, wherein the specific region comprises at least one CpG dinucleotide which is basically methylated in the cell or cell type;

Isolieren oder Synthetisieren mindestens einer Referenz-Nukleotidsequenz, welche die spezifische Region und das mindestens eine CpG-Dinukleotid umfasst; Vermehren (Amplifizieren) der Referenz-Nukleotidsequenz außerhalb der Zelle oder des Zelltyps zur Erlangung eines nicht-methylierten Nukleinsäuremoleküls. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Referenz- Nukleinsäuremolekül muss mindestens eine Nukleotidsequenz umfassen, die der spezifischen Region im Genom der Zellen entspricht, wobei diese Region in den eukaryotischen Zellen grundsätzlich methyliert sein muss, d. h. in diesen Zellen generell einen hohen Methylierungsgrad aufweisen muss. Ein wichtiger Verfahrensschritt ist daher die Identifikation eines Genombereichs, der in den unterschiedlichen Zelltypen zuverlässig methyliert ist. Erfindungsgemäß wird das Referenz-Nukleinsäuremolekül dann aber im weiteren derart hergestellt, dass sich das CpG-Dinukleotid in einem nicht-methylierten Zustand befindet und somit als Referenzmolekül für das oben beschriebene Verfahren geeignet ist. Isolating or synthesizing at least one reference nucleotide sequence comprising the specific region and the at least one CpG dinucleotide; Extending (amplifying) the reference nucleotide sequence outside the cell or cell type to obtain a non-methylated nucleic acid molecule. The reference nucleic acid molecule produced according to the method of the invention must comprise at least one nucleotide sequence which corresponds to the specific region in the genome of the cells, which region must in principle be methylated in the eukaryotic cells, ie generally must have a high degree of methylation in these cells. An important step in the process is therefore the identification of a genome region that is reliably methylated in the different cell types. According to the invention, however, the reference nucleic acid molecule is then further prepared in such a way that the CpG dinucleotide is in a non-methylated state and thus is suitable as a reference molecule for the method described above.

Beispielsweise kann die Vermehrung der Referenz-Nukleotidsequenz durch Einbringen der Referenz-Nukleotidsequenz in mindestens eine prokaryotische Zelle, Vermehren der Nukleotidsequenz in der prokayotischen Zelle und Isolieren mindestens eines Nukleinsäuremoleküls, das mindestens eine Referenz- Nukleotidsequenz umfasst, aus der prokaryotischen Zelle durchgeführt werden. Das Referenzmolekül kann also beispielsweise in E. coli amplifiziert (z.B. in Form eines Plasmids) und dann aufgereinigt werden. In Bakterien wird die DNA nicht entsprechend methyliert, so dass in dieser Ausgestaltung des Verfahrens sichergestellt ist, dass die Referenz-Nukleotidsequenz nicht methyliert ist. For example, proliferation of the reference nucleotide sequence may be performed by introducing the reference nucleotide sequence into at least one prokaryotic cell, augmenting the nucleotide sequence in the prokayotic cell, and isolating at least one nucleic acid molecule comprising at least one reference nucleotide sequence from the prokaryotic cell. Thus, for example, the reference molecule can be amplified (e.g., in the form of a plasmid) in E. coli and then purified. In bacteria, the DNA is not methylated accordingly, so that it is ensured in this embodiment of the method that the reference nucleotide sequence is not methylated.

Alternativ kann die Referenz-Nukleotidsequenz in vitro vermehrt oder synthetisiert werden, vorzugsweise mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Auf diese vorteilhafte Weise kann eine unmethylierte Referenz-DNA schnell und zuverlässig hergestellt werden. Das PCR-Produkt könnte beispielsweise als selbstständiger DNS-Doppelstrang oder als klonierte Plasmid-DNA als Standard verwendet werden. Alternatively, the reference nucleotide sequence can be propagated or synthesized in vitro, preferably by polymerase chain reaction (PCR). In this advantageous manner, an unmethylated reference DNA can be prepared quickly and reliably. For example, the PCR product could be used as a stand-alone DNA double strand or as a cloned plasmid DNA as a standard.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch ein Nukleinsäuremolekül gelöst, das in dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch ein Nukleinsäuremolekül gelöst, das mindestens eine Nukleotidsequenz umfasst, welche mindestens einer spezifischen Region aus dem Genom mindestens einer eukaryotischen Zelle oder eines eukaryotischen Zelltyps entspricht, wobei die spezifische Region mindestens ein CpG-Dinukleotid umfasst, das in der Zelle oder dem Zelltyp grundsätzlich methyliert ist, und wobei sich das CpG-Dinukleotid in einem nicht-methylierten Zustand befindet. Das erfindungsgemäße Nukleinsäuremolekül umfasst mindestens eine Nukleotidsequenz, die der spezifischen Region im Genom der Zellen entspricht, wobei diese Region in den eukaryotischen Zellen grundsätzlich methyliert ist, d. h. in diesen Zellen generell einen hohen Methylierungsgrad aufweist. Das erfindungsgemäße Nukleinsäuremolekül umfasst ferner mindestens ein CpG-Dinukleotid, das sich in einem nicht-methylierten Zustand befindet. Ein solches Referenz-Nukleinsäuremolekül kann beispielsweise ein DNA-Molekül sein. According to the invention, the object is also achieved by a nucleic acid molecule which has been prepared in the method according to the invention described above. According to the invention, the object is further achieved by a nucleic acid molecule which comprises at least one nucleotide sequence which corresponds to at least one specific region from the genome of at least one eukaryotic cell or one eukaryotic cell type, wherein the specific region comprises at least one CpG dinucleotide which is present in the cell or The cell type is basically methylated, and wherein the CpG dinucleotide is in a non-methylated state. The nucleic acid molecule according to the invention comprises at least one nucleotide sequence which corresponds to the specific region in the genome of the cells, this region being basically methylated in the eukaryotic cells, ie generally having a high degree of methylation in these cells. The nucleic acid molecule of the invention further comprises at least one CpG dinucleotide which is in a non-methylated state. Such a reference nucleic acid molecule can be, for example, a DNA molecule.

Die Erfindung betrifft auch die vorteilhafte Verwendung eines Nukleinsäure- moleküls zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Nukleinsäuremolekül mindestens eine Nukleotidsequenz umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: The invention also relates to the advantageous use of a nucleic acid molecule for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample by means of the method according to the invention, wherein the nucleic acid molecule comprises at least one nucleotide sequence which is selected from the group consisting of:

a) mindestens einer Nukleotidsequenz, welche mindestens eine der Nukleotidsequenzen gemäß SEQ ID NO: 1 bis SEQ ID NO: 3 umfasst; a) at least one nucleotide sequence which comprises at least one of the nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3;

b) mindestens einer Nukleotidsequenz, die sich von einer der Nukleotidsequenzen gemäß SEQ ID NO: 1 bis SEQ ID NO: 3 mit Ausnahme des CpG-Dinukleotids durch den Austausch von höchstens 10%, vorzugsweise höchstens 5%, der Nukleotide unterscheidet und b) at least one nucleotide sequence which differs from one of the nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 with the exception of the CpG dinucleotide by exchanging at most 10%, preferably at most 5%, of the nucleotides, and

c) mindestens einer Nukleotidsequenz, die dem zu der Nukleotidsequenz gemäß a) oder b) komplementären Strang entspricht. Die Erfindung betrifft ferner ein künstliches Nukleinsäuremolekül, das mindestens eine Nukleotidsequenz umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: c) at least one nucleotide sequence which corresponds to the strand complementary to the nucleotide sequence according to a) or b). The invention further relates to an artificial nucleic acid molecule which comprises at least one nucleotide sequence which is selected from the group consisting of:

a) mindestens einer Nukleotidsequenz, die mindestens eine Sequenz der Nukleotidsequenzen SEQ ID NO: 4 bis SEQ ID NO: 14 (siehe Tabellen 1 und 2) umfasst, a) at least one nucleotide sequence which comprises at least one sequence of the nucleotide sequences SEQ ID NO: 4 to SEQ ID NO: 14 (see Tables 1 and 2),

mindestens einer Nukleotidsequenz, die zu mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95%, mit der Nukleotidsequenz gemäß a) identisch ist und mindestens einer Nukleotidsequenz, die dem zu einer der Nukleotidsequenzen gemäß a) oder b) komplementären Strang entspricht.  at least one nucleotide sequence which is identical to at least 90%, preferably at least 95%, with the nucleotide sequence according to a) and at least one nucleotide sequence which corresponds to the strand complementary to one of the nucleotide sequences according to a) or b).

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch ein Kit gelöst, welches das erfindungsgemäße Nukleinsäuremolekül und/oder eine Kombination von mindestens zwei unterschiedlichen erfindungsgemäßen künstlichen Nukleinsäuremolekülen umfasst. Zusätzlich kann ein solches Kit mindestens eine Pufferlösung und/oder ein Reagenz zur Durchführung eines oder mehrerer der folgenden Verfahren umfassen: According to the invention, the object is further achieved by a kit which comprises the nucleic acid molecule according to the invention and / or a combination of at least two different artificial nucleic acid molecules according to the invention. In addition, such a kit may comprise at least one buffer solution and / or reagent for carrying out one or more of the following methods:

DNA-Amplifizierung, methylierungsspezifische PCR, Bisulfit-Behandlung von DNA, DNA-Sequenzierung, vorzugsweise Pyrosequenzierung von Bisulfit-behandelter DNA, Microarrays (lllumina Human Methylation BeadChip - Technologie), Reduced Representation Bisulfite Sequencing (RRBS), Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS), DNAm Messungen mittels digitaler PCR, barkodierte Bisulfit-Amplikon-Sequenzierung (BBA-seq), „Mass Array®" und „SNP- Genotyping". DNA amplification, methylation-specific PCR, bisulfite treatment of DNA, DNA sequencing, preferably pyrosequencing of bisulfite-treated DNA, lllumina Human Methylation BeadChip (Microarray) technology, Reduced Representation Bisulfite Sequencing (RRBS), Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS) , DNAM measurements using digital PCR amplicon barkodierte bisulfite sequencing (BBA-seq), "MassARRAY ®" and "SNP genotyping."

Die erfindungsgemäßen künstlichen Nukleinsäuremoleküle können ferner in vorteilhafter Weise zur Herstellung eines Kits zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. The artificial nucleic acid molecules according to the invention can furthermore advantageously be used for the preparation of a kit for carrying out the method according to the invention.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküls und/oder des erfindungsgemäßen künstlichen Nukleinsäuremoleküls und/oder des erfindungsgemäßen Kits zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe, d. h. zur absoluten Quantifizierung von Zellen oder Zelltypen. The invention further relates to the use of the nucleic acid molecule according to the invention and / or the artificial nucleic acid molecule according to the invention and / or the kit according to the invention for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, d. H. for the absolute quantification of cells or cell types.

Sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküle und Kits können grundsätzlich für die Zellzahlbestimmung unterschiedlichster Zelltypen in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Insbesondere sind diese beispielsweise auch für die Bestimmung der Leukozytenzahl im Blut oder anderen Körperflüssigkeiten (Liquor, Urin etc.) geeignet. Die Leukozytenzahl wird routinemäßig in Blutproben mittels durchflusszytometrischen Messverfahren bestimmt. Allerdings ist die Bestimmung nicht in allen Blutproben möglich (beispielsweise aufgrund von Koagulation oder zu kleinem Blutvolumen) und kann an älteren Blutproben nicht mehr zuverlässig durchgeführt werden. Die Proben müssen für die Analyse frisch versendet und zeitnah gemessen werden. Im Gegensatz dazu kann die erfindungsgemäße epigenetische Bestimmung der Zellzahl auch an Blutproben erfolgen, in denen die Zellen nicht mehr vereinzelt sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus auch in Kombination mit anderen Methoden sinnvoll, da ohne großen Mehraufwand eine quantitative Information gewonnen wird, während ansonsten nur relative Verhältnisse der hämatopoetischen Zelltypen ermittelt werden können. Im Hochdurchsatzverfahren kann das erfindungsgemäße Verfahren ferner sehr kostengünstig durchgeführt werden. Die Messgenauigkeit ist dabei mit der Genauigkeit konventioneller Methoden vergleichbar. Both the method according to the invention and the nucleic acid molecules and kits according to the invention can be used in principle for determining the number of cell types of different cell types in various fields of application become. In particular, these are suitable, for example, for the determination of the leucocyte count in the blood or other body fluids (CSF, urine, etc.). The leukocyte count is routinely determined in blood samples by flow cytometry. However, the determination is not possible in all blood samples (for example due to coagulation or too small blood volume) and can not be performed reliably on older blood samples. The samples must be freshly shipped for analysis and measured promptly. In contrast, the epigenetic determination of the cell number according to the invention can also be carried out on blood samples in which the cells are no longer isolated. Moreover, the method according to the invention also makes sense in combination with other methods, since quantitative information is obtained without much additional effort, whereas otherwise only relative ratios of the hematopoietic cell types can be determined. In the high-throughput process, the inventive method can also be carried out very inexpensively. The measuring accuracy is comparable with the accuracy of conventional methods.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise die Anzahl der kernhaltigen Blutzellen zuverlässig bestimmt werden. Insbesondere in der Kombination mit epigenetischen Verfahren zu Bestimmung des Differentialblutbildes ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft, da es eine quantitative Aussage zulässt. Im Gegensatz zu konventionellen Verfahren können die Blutproben auch gefroren versendet werden, da lediglich der DNA-Gehalt im Verhältnis zum Volumen bestimmt wird. Da jedoch bei der DNA-Isolation zwangsläufig starke Abweichungen entstehen, ist die Messung der DNA- Konzentration nicht zuverlässig möglich. Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß mindestens eine Referenz-Nukleotidsequenz mit vorbestimmter Konzentration zugesetzt (oder die Probe wird zu einer vorgegebenen Menge der Referenz-Nukleotidsequenz zugegeben), die dann bei der DNA-Isolation den gleichen Schwankungen unterworfen ist wie die genomische DNA. With the aid of the method according to the invention, for example, the number of nucleated blood cells can be reliably determined. In particular, in combination with epigenetic methods for determining the differential blood count, the method according to the invention is advantageous because it allows a quantitative statement. In contrast to conventional methods, the blood samples can also be shipped frozen, since only the DNA content is determined in relation to the volume. However, as DNA isolation inevitably leads to large deviations, it is not possible to reliably measure the DNA concentration. In contrast, according to the invention, at least one reference nucleotide sequence of predetermined concentration is added (or the sample is added to a predetermined amount of the reference nucleotide sequence), which is then subjected to the same variations in DNA isolation as the genomic DNA.

"Grundsätzlich methyliert" im Sinne der Erfindung bedeutet, dass das entsprechende CpG-Dinukleotid oder mehrere CpG-Dinukleotide innerhalb einer spezifischen Region unter physiologischen Bedingungen in einer eukaryotischen Zelle einen hohen Methyl ierungsgrad aufweist bzw. aufweisen. "Basically methylated" in the sense of the invention means that the corresponding CpG dinucleotide or more CpG dinucleotides within a specific region under physiological conditions in a eukaryotic cell has a high Methyl ierungsgrad or have.

„Physiologische Bedingungen" im Sinne der Erfindung bezeichnet Umgebungsparameter (z.B. Zusammensetzung des Milieus innerhalb und außerhalb der Zelle, Temperatur, pH-Wert etc.), die den im Organismus herrschenden Lebensbedingungen entsprechen. "Physiological conditions" in the sense of the invention designates environmental parameters (for example, composition of the environment inside and outside the cell, temperature, pH, etc.) which correspond to the living conditions prevailing in the organism.

"Methylierungsgrad" im Sinne der Erfindung bezeichnet das Verhältnis von methylierten CpG-Dinukleotiden zu nicht-methylierten CpG-Dinukleotiden. "Methylation grade" in the sense of the invention denotes the ratio of methylated CpG dinucleotides to non-methylated CpG dinucleotides.

"Hoher Methylierungsgrad" im Sinne der Erfindung bezeichnet einen Methylierungsgrad mindestens eines spezifischen CpG-Dinukleotids von mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95%, insbesondere mindestens 98%. "High degree of methylation" in the sense of the invention denotes a degree of methylation of at least one specific CpG dinucleotide of at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, in particular at least 98%.

"Nicht-methyliert" oder "nicht-methylierter Zustand" im Sinne der Erfindung bezeichnet einen Methylierungsgrad mindestens eines spezifischen CpG- Dinukleotids von höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10%, besonders bevorzugt höchstens 5%, insbesondere höchstens 2%. "Non-methylated" or "non-methylated state" in the sense of the invention denotes a degree of methylation of at least one specific CpG dinucleotide of at most 20%, preferably at most 10%, particularly preferably at most 5%, in particular at most 2%.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der folgenden Abbildungen und Ausführungsformen beispielhaft näher erläutert. Figur 1 zeigt Diagramme, die jeweils die Methylierungsgrade ("ß-value") unterschiedlicher CpG-Dinukleotide in verschiedenen Zelltypen darstellen. Der DNA-Methyl ierungsgrad (beta-value von 0 bis 1 ) ist für verschiedene Zelltypen und in peripherem Blut von verschiedenen Erkrankungen aufgetragen. Die CpG- Dinukleotide (cg06096175, cg09414987 und cg25834632) wurden aus öffentlich zugänglichen Datensätzen des Infinium HumanMethylation450 BeadChip (lllumina, San Diego, USA) ausgewählt. Sie sind alle in gereinigten hämatopoetischen Subpopulation von Reinius et al. (2) (A, D, G; GSE35069, 6 Proben) und Zilbauer et al. (3) (B, E, H; E-MTAB-2145, 6 Proben), sowie in DNAm-Profilen aus Blutproben von gesunden Spendern (C, F, I; GSE41 169, 30 Proben; GSE32148, 20 Proben; GSE40005, 12 Proben), akuter Myeloid-Leukemie (AML; TCGA, 194 Proben; GSE58477, 62 Proben; GSE62298, 68 Proben), myelodysplastischem Syndrom (MDS; GSE51758, 4 Proben), myeloproliferativen Neoplasmen (MPN; 8 Proben), und anderen hämatopoetischen Erkrankungen (GSE37362, 31 Proben; GSE69954, 65 Proben) einheitlich hoch methyliert. The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the following figures and embodiments. FIG. 1 shows diagrams which respectively represent the degrees of methylation ("β-value") of different CpG dinucleotides in different cell types. The DNA methylation degree (beta-value from 0 to 1) is plotted for various cell types and in peripheral blood of various diseases. The CpG dinucleotides (cg06096175, cg09414987 and cg25834632) were selected from publicly available data sets of the Infinium HumanMethylation450 BeadChip (Illumina, San Diego, USA). They are all in purified hematopoietic subpopulation by Reinius et al. (2) (A, D, G, GSE35069, 6 samples) and Zilbauer et al. (3) (B, E, H; E-MTAB-2145, 6 samples), as well as in DNAm profiles from blood samples from healthy donors (C, F, I; GSE41 169, 30 Rehearse; GSE32148, 20 samples; GSE40005, 12 samples), acute myeloid leukemia (AML; TCGA, 194 samples, GSE58477, 62 samples, GSE62298, 68 samples), myelodysplastic syndrome (MDS; GSE51758, 4 samples), myeloproliferative neoplasms (MPN; 8 samples); other hematopoietic disorders (GSE37362, 31 samples, GSE69954, 65 samples) were consistently high methylated.

WB = Vollblut ("whole blood"); PBMC = mononukleare Zellen des peripheren Bluts ("peripheral blood mononuclear cells").  WB = whole blood (whole blood); PBMC = Peripheral Blood Mononuclear Cells.

Figur 2 zeigt ein Diagramm, welches das Verhältnis der Referenz- Nukleinsäuremoleküle („Standard") zum Messwert der DNA-Methylierung (DNAm) darstellt. Bei diesen Versuchen wurden Blutproben unterschiedliche Mengen der Referenz-Nukleinsäuremoleküle zugefügt. Es wurden jeweils unterschiedliche Mengen von Referenz-DNA (Plasmid) (0.0002 - 0.1 100 ng) mit 150 μΙ Blut von zwei Blutproben versetzt. Anschließend wurde die DNA mittels des QIAamp DNA Blood Mini Kits isoliert (Qiagen), bisulfit konvertiert (EZ DNA Methylation Kit,Zymo Research) und die genomische Sequenz mit den in Tabelle 1 aufgeführten Primern für LSM14B amplifiziert. Das Amplikon wurde daraufhin mit dem PyroMark Q96 ID Pyrosequenziergerät (Qiagen) mit dem Sequenzierprimer (Tabelle 1 ) gemessen. Das Verhältnis des logarithmierten Werts des DNA- Standards (ng) bezogen auf 5.000 Zellen zur DNA-Methylierung (DNAm) ergibt erwartungsgemäß annährend eine Gerade. 2 shows a diagram which represents the ratio of the reference nucleic acid molecules ("standard") to the measured value of the DNA methylation (DNAm.) In these experiments, blood samples were added with different amounts of the reference nucleic acid molecules. DNA (plasmid) (0.0002 - 0.1 100 ng) was spiked with 150 μΙ of blood from two blood samples, then the DNA was isolated using the QIAamp DNA Blood Mini Kit (Qiagen), bisulfite converted (EZ DNA Methylation Kit, Zymo Research) and genomic Sequence was amplified with the primers for LSM14B listed in Table 1. The amplicon was then measured with the PyroMark Q96 ID Pyrosequencer (Qiagen) with the sequencing primer (Table 1) The ratio of the logarithmic value of the DNA standard (ng) with respect to 5,000 cells DNA methylation (DNAm) is expected to yield approximately a straight line.

Figure 3 zeigt ein Flussdiagramm und weitere Diagramme, welche eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens illustrieren. (A) Schematische Darstellung der Quantifizierung von Zellen basierend auf DNA- Methylierung (DNAm) mit einer nicht-methylierten Referenz-Nukleinsäure. FIG. 3 shows a flowchart and further diagrams which illustrate an exemplary embodiment of the method according to the invention. (A) Schematic representation of the quantification of cells based on DNA methylation (DNAm) with a non-methylated reference nucleic acid.

(B) Zwei Blutproben (Spender 1 und 2) wurden mit einer Verdünnungsreihe einer Referenz-DNA (Plasmid mit nicht-methylierter Sequenz des LSM14B Gens; 0,0002 ng bis 0,1 100 ng) gemischt. (B) Two blood samples (donors 1 and 2) were mixed with a dilution series of a reference DNA (non-methylated LSM14B gene plasmid, 0.0002 ng to 0.1 100 ng).

(C) Das Verhältnis des logarithmierten Werts der Referenz-DNA [ng] pro Zelle (ermittelt mit dem Abbott „Cell-Dyn Analyzer") zur DNA-Methylierung (DNAm) ergibt eine fast lineare Abhängigkeit im Bereich eines Methylierungsgrads zwischen 20% und 80%. Die ermittelten DNAm-Werte kommen den berechneten, erwarteten DNAm-Werten (Kurve) sehr nahe. (D) Die auf Basis der Referenz-DNA (Plasmid LSM14B) ermittelten Zellzahlen korrelieren deutlich mit den Zellzahlen, die mit einem Abbott„Cell-Dyn Analyzer" (n = 41 ; Validierungsgruppe III; R = 0.84) bestimmt wurden. (C) The ratio of the logarithmic value of the reference DNA [ng] per cell (determined with the Abbott "Cell-Dyn Analyzer") for DNA methylation (DNAm) gives an almost linear dependence in the range of a methylation degree between 20% and 80 The DNAm values obtained are very close to the calculated, expected DNAm values (curve). (D) The cell numbers determined on the basis of the reference DNA (plasmid LSM14B) correlate clearly with the cell numbers determined with an Abbott "Cell-Dyn Analyzer" (n = 41, validation group III, R = 0.84).

(E) Verhältnis der mit einem„Coulter Counter" (n = 38; Validierungsgruppe IV; R = 0.97; MAD = durchschnittliche absolute Abweichung („mean absolute deviation")) bestimmten Zellzahlen zu erfindungsgemäß bestimmten Zellzahlen von Granulozyten, Lymphozyten und Monozyten.  (E) Ratio of cell counts determined with a "Coulter Counter" (n = 38; validation group IV; R = 0.97; MAD = mean absolute deviation) to cell numbers of granulocytes, lymphocytes and monocytes determined according to the invention.

Figur 4 zeigt in einem Diagramm die Kombination unterschiedlicher spezifischer Regionen bzw. Referenz-Nukleotidsequenzen in unterschiedlichen Konzentrationen in jeder Blutprobe (0.0033 ng ZC3H3, 0.01 1 ng LSM14B und 0.033 ng cg09414987). FIG. 4 shows in a diagram the combination of different specific regions or reference nucleotide sequences at different concentrations in each blood sample (0.0033 ng ZC3H3, 0.01 1 ng LSM14B and 0.033 ng cg09414987).

Figur 5 zeigt Diagramme zur Bestimmung der Zellzahl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung von „MassARRAV'-Analysen. Zu Blutproben aus der Validierungsgruppe IV (n = 38) wurden Referenz- Nukleotidsequenzen mit einer spezifischen Region des

Figure imgf000017_0001
gegeben. Die DNAm-Werte wurden dann mittels„MassARRAY" bestimmt. FIG. 5 shows diagrams for determining the cell number according to the method of the invention using "MassARRAV" analyzes. For blood samples from validation group IV (n = 38), reference nucleotide sequences having a specific region of
Figure imgf000017_0001
given. The DNAm values were then determined by "MassARRAY".

(A) Die DNAm-Werte des relevanten CpG-Dinukleotids korrelieren mit den Zellzahlen, die mittels eines "Coulter Counters" (R = 0.48) bestimmt wurden. Diese (A) The DNAm values of the relevant CpG dinucleotide correlate with the cell numbers determined by means of a Coulter Counter (R = 0.48). These

Korrelation ist aber geringer als bei entsprechenden Daten, bei denen die DNAm- Werte mittels Pyrosequenzierung ermittelt wurden. However, there is less correlation than with corresponding data in which DNAm values were determined by pyrosequencing.

(B) Ein Vergleich der DNAm-Werte, die mittels "MassARRAY" und Pyrosequenzierung („PSQ") bestimmt wurden, ergeben tatsächlich eine eher geringe Übereinstimmung, wobei die mittels„MassARRAY" bestimmten Zellzahlen allgemein zu hoch geschätzt sind. Folglich würden die mit Hilfe einer "MassARRAY"-Methode bestimmten Zellzahlen zu hoch angesetzt.  (B) A comparison of the DNAm values determined by "MassARRAY" and Pyrosequencing ("PSQ") actually results in a rather low agreement, with the cell numbers determined by "MassARRAY" generally being overestimated. As a result, cell counts determined using a "MassARRAY" method would be overstated.

(C) Daher wurde ein Korrekturfaktor von 0,25 angewendet, um die mittels "MassARRAY" bestimmten Zellzahlen zu berechnen.  (C) Therefore, a correction factor of 0.25 was used to calculate the cell numbers determined by "MassARRAY".

Figur 6 zeigt die grafische Darstellung der Korrelation der epigenetische Zellzahlbestimmung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) mit der berechneten Zellzahl. Bei diesem Versuch wurden unterschiedliche Zellzahlen an iPSCs mit der gleichen Menge an Standard-DNA gemischt (0.02 ng) und anschließend die gesamte DNA isoliert. Die epigenetische Zellzahlbestimmung zeigt eine enge Korrelation der berechneten Zellzahl mit der realen Zellzahl. DNA-Isolierung und Bisulfit-Umwandlung FIG. 6 shows the graphical representation of the correlation of the epigenetic cell count determination of human induced pluripotent stem cells (iPSC) with the calculated cell number. In this experiment, different cell numbers of iPSCs were mixed with the same amount of standard DNA (0.02 ng). and then the entire DNA isolated. The epigenetic cell number determination shows a close correlation of the calculated number of cells with the real number of cells. DNA isolation and bisulfite conversion

Genomische DNA wurde aus Blut mittels des„QIAamp DNA Mini Kit" (Qiagen, Hilden, Deutschland) isoliert. Genomische DNA aus Serum wurde aus Serumröhrchen (S-Monovette; Sarstedt, Nümbrecht, Deutschland) nach 1 - stündiger Inkubation bei Raumtemperatur und Zentrifugation für Minuten bei 2.000 x g isoliert. DNA wurde anschließend aus 1 ml Serum mit dem "PME free- circulating DNA extraction kit" (GSA/L System; Analytik Jena, Jena, Deutschland) unter Zugabe von Träger-RNA gemäß den Herstelleranweisungen isoliert. Entweder 1 g DNA aus peripherem Blut oder die vollständige DNA-Probe aus Serum wurde mit dem „EZ DNA Methylation Kit" (Zymo Research, Irvine, CA, USA) Bisulfit-konvertiert.  Genomic DNA was isolated from blood using the "QIAamp DNA Mini Kit" (Qiagen, Hilden, Germany) Genomic DNA from serum was prepared from serum tubes (S-Monovette, Sarstedt, Nümbrecht, Germany) after incubation for 1 hour at room temperature and centrifugation for DNA was subsequently isolated from 1 ml of serum using the "PME freecirculating DNA extraction kit" (GSA / L System, Analytik Jena, Jena, Germany) with the addition of carrier RNA according to the manufacturer's instructions Peripheral blood DNA or the complete DNA sample from serum was bisulfite-converted with the "EZ DNA Methylation Kit" (Zymo Research, Irvine, CA).

Herstellung der nicht-methylierten Referenz-DNA Preparation of non-methylated reference DNA

Die spezifischen Regionen wurden mittels PCR amplifiziert (Eppendorf Mastercycler 5341 ; Eppendorf AG, Hamburg, Deutschland), in den Vektor pBR322 kloniert (Thermo Fischer Waltham, Massachusetts, USA), in DH5a E.coli expandiert und mit dem„Plasmid DNA purification kit" (Macherey-Nagel, Düren, Deutschland) isoliert. Um den optimalen Bereich des DNA-Methylierungsgrades der Blut/Referenz-Mischung zu bestimmen, wurde peripheres Blut (150 μΙ) mit unterschiedlichen Verdünnungen der Referenz-Nukleinsäure (0.0002 - 0.1 100 ng) gemischt. Die Mischungen aus Blut und Referenz-DNA wurden wie oben beschrieben der DNA-Isolierung und Bisulfit-Umwandlung unterzogen.  The specific regions were amplified by means of PCR (Eppendorf Mastercycler 5341, Eppendorf AG, Hamburg, Germany), cloned into the vector pBR322 (Thermo Fischer Waltham, Massachusetts, USA), expanded in DH5a E. coli and incubated with the plasmid DNA purification kit. (Macherey-Nagel, Düren, Germany) In order to determine the optimal range of DNA methylation level of the blood / reference mixture, peripheral blood (150 μΙ) was mixed with different dilutions of the reference nucleic acid (0.0002-0.100 ng) The mixtures of blood and reference DNA were subjected to DNA isolation and bisulfite conversion as described above.

Pyrosequenzierung pyrosequencing

Spezifische Regionen, welche die CpG-Dinukleotide cg06096175 (LSM14B), cg25834632 (ZC3H3) und cg09414987 (kein assoziiertes Gen) umfassen, wurden mittels PCR (Eppendorf Mastercycler 5341 ; Eppendorf AG) amplifiziert. Die Primer wurden mit der "Pyrosequencing Assay Design Software 1 .0" (Biotag AB, Uppsala, Schweden) kreiert und sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Pyrosequenzierung wurde dann mit einem "PyroMark Q96 ID" - System unter Verwendung regionspezifischer Sequenzierungsprimer durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit der„PyroMark Q CpG Software" (Qiagen) analysiert. Specific regions comprising the CpG dinucleotides cg06096175 (LSM14B), cg25834632 (ZC3H3) and cg09414987 (no associated gene) were amplified by PCR (Eppendorf Mastercycler 5341, Eppendorf AG). The primers were designed using "Pyrosequencing Assay Design Software 1 .0" (Biotag AB, Uppsala, Sweden) and are listed in Table 1. Pyrosequencing was then performed using a "PyroMark Q96 ID" system using region specific Sequencing primer performed. The results were analyzed with the "PyroMark Q CpG Software" (Qiagen).

MassARRAY-Analyse Mass array analysis

Alternativ wurde "MassARRAY" für die spezifische Analyse der DNAm-Werte eingesetzt. Amplicons wurden mit der "Sequenom's EpiDESIGNER Software" kreiert (Tabelle 2). Konvertierte DNA wurde mittels PCR mit dem„HotStart Plus PCR Master Mix" (Qiagen) amplifiziert. Nicht-eingebaute dNTPs wurden mit „shrimp alkaline Phosphatase" (Agena Bioscience, San Diego, CA, USA) neutralisiert. Anschließend wurden 10 μΙ des PCR-Produkts in vitro transkribiert und basenspezifisch (U-spezifisch) mit„RNase A" (T-Cleavage MassCIeave Kit; Agena Bioscience, Hamburg, Deutschland) geschnitten. Das geschnittene Produkt wurde dann mit einem "MALDI-TOF" Massenspektrometer (MassARRAY Analyzer 4 System; Agena Bioscience) analysiert. Alternatively, "MassARRAY" was used for the specific analysis of DNAm values. Amplicons were created using the "Sequenom's EpiDESIGNER Software" (Table 2). Converted DNA was amplified by PCR with the "HotStart Plus PCR Master Mix" (Qiagen). Unincorporated dNTPs were neutralized with "shrimp alkaline phosphatase" (Agena Bioscience, San Diego, CA, USA). Subsequently, 10 μΙ of the PCR product was transcribed in vitro and cut base-specific (U-specific) with "RNase A" (T-Cleavage MassCleave Kit, Agena Bioscience, Hamburg, Germany) The cut product was then digested with a MALDI-TOF Mass spectrometer (MassARRAY Analyzer 4 system, Agena Bioscience).

Bestimmung der absoluten Zellzahlen Determination of the absolute cell numbers

Nach dem Mischen der genomischen DNA mit der nicht-methylierten Referenz- DNA kann der Methylierungsgrad ("DNAm") mathematisch als das Verhältnis von methylierter DNA zur Gesamt-DNA beschrieben werden: a * CR + b * CG After mixing the genomic DNA with the non-methylated reference DNA, the degree of methylation ("DNAm") can be described mathematically as the ratio of methylated DNA to total DNA: a * C R + b * C G

DNAm =  DNAm =

CR + CG CR + C G

"CR" bzw. "CG" entsprechen dabei der Anzahl der Referenz-Nukleinsäuremoleküle bzw. der Anzahl der genomischen Nukleinsäuremoleküle; "a" bzw. "b" sind absolute DNAm-Werte, die mittels Pyrosequenzierung oder "MassARRAY" in Kontrollproben mit reiner Referenz-DNA bzw. DNA aus Blut bestimmt wurden (z.B. 7% und 93% DNAm). Um die Anzahl der Referenz-Nukleinsäuremoleküle („CR") zu bestimmen, wurde die folgende Formel verwendet: "CR" or "CG" correspond to the number of reference nucleic acid molecules or the number of genomic nucleic acid molecules; "a" and "b", respectively, are absolute DNAm values determined by pyrosequencing or "MassARRAY" in control samples with pure reference DNA from DNA (e.g., 7% and 93% DNAm). To determine the number of reference nucleic acid molecules ("CR"), the following formula was used:

"ITIR" ist dabei die hinzugefügte Menge an Referenzmolekülen (z.B. 0.01 1 ng "LSM14B"), NA ist die Avog ad ro- Konstante, MW ist das Molekulargewicht der Referenz-DNA (berechnet für das Plasmid mit der "LSM14B-Sequenz": 2.85*106 g*mo 1) und der Faktor 1 .5 wurde empirisch ermittelt (für das verwendete Referenz-DNA-Präparat; bezogen auf die Tatsache, dass gereinigte Plasmide auch Fragmente des bakteriellen Genoms oder anderer Plasmide umfassen können). "ITIR" is the added amount of reference molecules (eg 0.01 1 ng "LSM14B"), N A is the Avog ad ro constant, MW is the molecular weight of the reference DNA (calculated for the plasmid with the "LSM14B sequence" : 2.85 * 10 6 g * mo 1 ) and factor 1 .5 was determined empirically (for the reference DNA preparation used, based on the fact that purified plasmids may also comprise fragments of the bacterial genome or other plasmids).

Mit diesen Parametern ist es reziprok möglich, die Anzahl der genomischen DNA- Moleküle (CG) zu berechnen, und somit die Anzahl der Zellen („cells") in einer Probe zu bestimmen: With these parameters it is reciprocally possible to calculate the number of genomic DNA molecules (CG), and thus to determine the number of cells in a sample:

Ca * (DNAm - a) C a * (DNAm-a)

cells/μΐ = cells / μΐ =

2 v * (b - DM Am)  2% * (b - DM Am)

Der Korrekturwert "2" entstammt der Tatsache, dass jede Zelle zwei Kopien genomischen DNA enthält; "v" ist das Volumen der analysierten Probe in μΙ. The correction value "2" stems from the fact that each cell contains two copies of genomic DNA; "v" is the volume of the analyzed sample in μΙ.

Es wurden öffentlich zugängliche und eigene DNA-Methylierungsdatensätze verwendet, bei denen Blutproben auf dem Infinium HumanMethylation450 BeadChip Mikroarray (lllumina, San Diego, USA) untersucht wurden. Die potentiell relevanten CpG-Dinukleotide wurden nach folgenden Kriterien ausgewählt: 1 ) Die spezifische Region muss in verschiedenen Zelltypen immer mindestens ein DNA- Methyl ierungsgrad von 97,5% aufweisen; 2) Sie muss in Datensätzen mit vielen Blutproben durchgehend über 97,5% methyliert sein; und 3) Sie muss in verschiedenen Erkrankungen durchgehend eine hohe DNA-Methylierung aufwiesen. Auf dieser Grundlage wurden bespielsweise die CpG-Dinukleotide cg06096175 (liegt im Gen „LSM Family Member 14B" (LSM14B), welches das Protein „LSM 14 homolog B" kodiert), cg25834632 (liegt im Gen „Zinc Finger CCCH-Type Containing 3" (ZC3H3), welches das Protein „Zinc finger CCCH domain-containing protein 3" kodiert) und/oder cg09414987 (kein assoziiertes Gen) identifiziert. Diese CpG-Dinukleotide sind in allen getesteten Blutzelltypen durchgehend hoch methyliert (DNAm („ß-value") > 0.975) (Figur 1 ). Die DNA-Sequenzen mit den entsprechenden spezifischen Regionen werden mittels PCR amplifiziert und in ein Plasmid kloniert (pBR322). Das Plasmid wird dann in E. coli amplifiziert und aufgereinigt. In den Bakterien wird diese DNA- Sequenz nicht methyliert, so dass die jeweilige Referenz-Nukleotidsequenz grundsätzlich nicht methyliert ist. Die Plasmid-DNA wird vor der weiteren Analyse in einer bestimmten Konzentration mit dem Blut durchmischt. Dafür ist eine geringe Probenmenge ausreichend, beispielsweise 150 μΙ Blut (grundsätzlich kann auch sehr viel weniger verwendet werden). Es ist beispielsweise möglich eine kleine heparinisierte Kapillare (wie sie für die Blutgewinnung aus der Fingerbeere verwendet werden) blasenfrei zu füllen und somit ein relativ definiertes Volumen vorzugeben. Dieses Volumen wird anschließend mit einer bestimmten Menge des Referenz-Nukleinsäuremoleküls versetzt (z.B. in einem Eppendorf-Gefäß). Dabei sollte die Menge an Referenz-DNA in etwa der erwarteten Kopienzahl der genomischen DNA entsprechen. Dies ist vorteilhaft, da die Sensitivität in diesem Messbereich am höchsten ist. Figur 2 zeigt das Verhältnis von Referenz-DNA (Standard) zum Messwert der DNA-Methylierung, wobei unterschiedliche Mengen an Referenz-DNA zugegeben wurden. Auf diese Weise konnte die DNA- Konzentration bestimmt werden, die einer 50% DNA-Methylierung entspricht (0.01 ng) und somit einer gleichen Kopien-Zahl der Referenz-DNA (Plasmide) und der genomischen DNA. Publicly available and proprietary DNA methylation data sets were used in which blood samples were assayed on the Infinium HumanMethylation450 BeadChip microarray (Illumina, San Diego, USA). The potentially relevant CpG dinucleotides were selected according to the following criteria: 1) The specific region must always have at least one DNA methylation degree of 97.5% in different cell types; 2) It must be methylated throughout 97.5% of data sets with many blood samples; and 3) It must consistently show high DNA methylation in various diseases. On this basis, for example, the CpG dinucleotides cg06096175 (located in the gene "LSM Family Member 14B" (LSM14B), which encodes the protein "LSM 14 homolog B"), cg25834632 (located in the gene "Zinc Finger CCCH Type Containing 3" (ZC3H3) which encodes the protein "Zinc finger CCCH domain-containing protein 3") and / or cg09414987 (no associated gene). These CpG dinucleotides are consistently highly methylated in all blood cell types tested (DNAm ("β-value")> 0.975) (Figure 1) .The DNA sequences with the corresponding specific regions are amplified by PCR and cloned into a plasmid (pBR322). The plasmid is then amplified and purified in E. coli In the bacteria, this DNA sequence is not methylated so that the respective reference nucleotide sequence basically not methylated. The plasmid DNA is mixed with the blood in a certain concentration before further analysis. For a small amount of sample is sufficient, for example, 150 μΙ blood (in principle, can also be used much less). For example, it is possible to fill a small heparinized capillary (as used for blood collection from the fingertip) bubble-free and thus to specify a relatively defined volume. This volume is then mixed with a certain amount of the reference nucleic acid molecule (eg in an Eppendorf tube). The amount of reference DNA should correspond approximately to the expected copy number of the genomic DNA. This is advantageous because the sensitivity is highest in this range. FIG. 2 shows the ratio of reference DNA (standard) to the measured value of DNA methylation, wherein different amounts of reference DNA were added. In this way it was possible to determine the DNA concentration corresponding to a 50% DNA methylation (0.01 ng) and thus an identical copy number of the reference DNA (plasmids) and the genomic DNA.

Das erfindungsgemäße Verfahren (Figur 3A) kann in vorteilhafter Weise noch weiter verfeinert werden, indem nicht nur eine bestimmte Referenz-Nukleinsäure verwendet wird, sondern eine Mischung unterschiedlicher Referenz- Nukleinsäuremoleküle (z.B. mit den ausgewählten CpG-Dinkleotiden cg09414987 und cg25834632), die jeweils in einer anderen Konzentration vorliegen können und somit ein anderes Spektrum von Zellzahlen abdecken. Dies ist insbesondere bei Messungen notwendig, bei denen mit einer sehr großen Schwankung an Blutzellen gerechnet werden muss (beispielsweise bei Urinproben, Liquorproben oder in Fall von Leukämien). Außerdem kann durch die parallele Bestimmung verschiedener geeigneter spezifischer Genombereiche eine weitere Validierung der Zellzahl erfolgen. Werden unterschiedliche Mengen der Referenz-Nukleinsäure verwendet, nehmen die DNAm-Werte mit steigender Konzentration der Referenz-Nukleinsäure kontinuierlich ab (Figur 3B). Das Verhältnis des logarithmierten Werts der Referenz-DNA pro Zelle zur DNA-Methylierung ergibt im mittleren Bereich eine annähernd lineare Abhängigkeit, wobei die erfindungsgemäß bestimmten Methylierungsgrade mit berechneten, erwarteten DNAm-Werten sehr gut korrelieren (Figur 3C). Die auf Basis einer erfindungsgemäßen Referenz- Nukleinsäure (Referenz-Nukleotidsequenz „LSM14B") bestimmten Zellzahlen korrelieren ferner deutlich mit Zellzahlen, die durch herkömmliche Zählverfahren ermittelt wurden (Figur 3D). Das erfindungsgemäße Verfahren ist folglich zur Bestimmung absoluter Zellzahlen geeignet, wobei die Zellzahlbestimmung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise auch in vorteilhafter Weise mit der Erstellung eines epigenetischen Differenzialblutbilds kombiniert werden kann (Figur 3E). The method according to the invention (FIG. 3A) can advantageously be further refined by using not only a specific reference nucleic acid, but a mixture of different reference nucleic acid molecules (eg with the selected CpG-dinkleotides cg09414987 and cg25834632), which are each in be of a different concentration and thus cover a different range of cell numbers. This is especially necessary for measurements where a very large fluctuation of blood cells has to be expected (for example in urine samples, CSF samples or in the case of leukemia). In addition, by the parallel determination of different suitable specific genome regions, a further validation of the cell number can take place. If different amounts of the reference nucleic acid are used, the DNAm values decrease continuously as the concentration of the reference nucleic acid increases (FIG. 3B). The ratio of the logarithmic value of the reference DNA per cell for DNA methylation gives an approximately linear dependence in the central region, the inventively determined Methylation levels correlate very well with calculated, expected DNAm values (FIG. 3C). The cell numbers determined on the basis of a reference nucleic acid according to the invention (reference nucleotide sequence "LSM14B") furthermore correlate clearly with cell numbers which were determined by conventional counting methods (Figure 3D) .The method according to the invention is therefore suitable for the determination of absolute cell numbers, wherein the cell number determination by means of For example, the method according to the invention can also advantageously be combined with the creation of an epigenetic differential blood picture (FIG. 3E).

Die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere dann besonders hoch, wenn die Methylierungsgrade zwischen 20% und 80% liegen, d. h. wenn die Anzahl der Referenz-Nukleotidsequenzen in etwa der Anzahl der genomischen Nukleinsäuremoleküle entspricht (Figur 3C). Um die Bandbreite des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erweitern, kann es vorteilhaft sein unterschiedliche Referenz-Nukleotidsequenzen, ggf. in unterschiedlichen Konzentrationen (z.B. in höherer und geringerer Konzentration), miteinander zu kombinieren (Figur 4). Die Methylierungsgrade können in vorteilhafter Weise beispielsweise mittels Pyrosequenzierung ermittelt werden. Es ist aber auch möglich, die„MassARRAY"- Technology zur Bestimmung der DNAm-Werte einzusetzen, wobei zur Erhöhung der Genauigkeit ggf. ein Korrekturwert verwendet werden kann (Figur 5). Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch für die epigenetische Bestimmung der Zellzahl von Stammzellen, insbesondere mesenchymalen Stammzellen oder induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC). Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt auch bei diesen Zelltypen eine sehr gute Korrelation der erfindungsgemäß ermittelten Zellzahlen mit den realen, im Voraus bestimmten Zellzahlen (Figur 6). The accuracy of the method according to the invention is especially high when the methylation levels are between 20% and 80%, ie. H. if the number of reference nucleotide sequences corresponds approximately to the number of genomic nucleic acid molecules (FIG. 3C). In order to broaden the scope of the method according to the invention, it may be advantageous to combine different reference nucleotide sequences, optionally in different concentrations (for example in higher and lower concentrations) (FIG. The methylation levels can be determined advantageously, for example by means of pyrosequencing. However, it is also possible to use the "MassARRAY" technology for determining the DNAm values, wherein a correction value can optionally be used to increase the accuracy (Figure 5) .The method according to the invention is also suitable in particular for the epigenetic determination of the cell number of stem cells, in particular mesenchymal stem cells or induced pluripotent stem cells (iPSC) The method according to the invention also shows a very good correlation of the cell numbers determined according to the invention with the real cell numbers determined in advance (Figure 6).

Überraschender Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine vergleichbare Genauigkeit und Zuverlässigkeit erreicht werden wie mit herkömmlichen Verfahren zu Zellzahlbestimmung (1 ). Es wird die herkömmlichen Verfahren aber nie vollständig ersetzen können, da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Zellen quantifiziert werden können, die nur sehr wenig DNA enthalten (wie z.B. Erythrozyten und Thrombozyten). Insgesamt ist das erfindungsgemäße Verfahren aber sehr gut zur absoluten Quantifizierung von eukaryotischen Zellen geeignet und stellt somit für viele Anwendungen aufgrund der oben genannten Vorteile eine echte Alternative zu herkömmlichen Verfahren dar. Surprisingly, with the method according to the invention a comparable accuracy and reliability can be achieved as with conventional methods for cell number determination (1). It becomes the conventional one But can never fully replace procedures, since the inventive method can not quantify cells that contain only very little DNA (such as red blood cells and platelets). Overall, however, the method according to the invention is very well suited for the absolute quantification of eukaryotic cells and thus represents a real alternative to conventional methods for many applications because of the abovementioned advantages.

Tabelle 1 : Primer für Pyrosequenzierung Table 1: Primer for pyrosequencing

Primer Sequenz  Primer sequence

LSM14B  LSM14B

5'-G AG AG GAG G AG GTAG AATTTAGG G AAGATTG AA-3 ' (SEQ 5'-G AG AG GAG G AG GTAG AATTTAGG G AAGATTG AA-3 '(SEQ

Vorwärts Forward

ID No: 4)  ID No: 4)

5'-Biotin-TACACCCCAAAAACTCCTCCAACATC-3' (SEQ ID No: 5'-biotin-TACACCCCAAAAACTCCTCCAACATC-3 '(SEQ ID No:

Rückwärts Backward

5)  5)

Sequenzierung 5'- GTAGAATTTAGGGAAGATTG-3' (SEQ ID No: 6)  Sequencing 5'-GTAGAATTTAGGGAAGATTG-3 '(SEQ ID No: 6)

cg0941498  cg0941498

5'-Biotin-ATTTTTGTTGTGGGAATATTTAGGTTATGTGTTT-3' 5'-biotin ATTTTTGTTGTGGGAATATTTAGGTTATGTGTTT-3 '

Vorwärts Forward

(SEQ ID No: 7)  (SEQ ID No: 7)

Rückwärts 5'-CCTTCTCCCCACAATTCACCAAT-3' (SEQ ID No: 8) Reverse 5'-CCTTCTCCCCACAATTCACCAAT-3 '(SEQ ID No: 8)

Sequenzierung 5 '-AATC C ATAC C C AATATATACTT-3 ' (SEQ ID No: 9) Sequencing 5'-ATC C ATAC C C AATATATACTT-3 '(SEQ ID No: 9)

ZC3H3  ZC3H3

5'- TGGGGATGTGTGTGTTATATGGGTTGAG-3' (SEQ ID No: 5'-TGGGGATGTGTGTGTTATATGGGTTGAG-3 '(SEQ ID No:

Vorwärts 10)Forward 10)

Figure imgf000024_0001
Figure imgf000024_0001

Sequenzierung 5'-j JTGTATTTATTAG^ ID No: 12)  Sequencing 5'-j JTGTATTTATTAG ^ ID No: 12)

Figure imgf000024_0002
Figure imgf000024_0002

Nicht-Patent-Literatur: Non-patent literature:

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Claims

Patentansprüche claims 1 . Verfahren zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe, welches umfasst: 1 . Method for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, which comprises: Identifizieren mindestens einer spezifischen Region im Genom mindestens einer Zelle oder eines Zelltyps, wobei die spezifische Region mindestens ein CpG-Dinukleotid umfasst, das in der Zelle oder dem Zelltyp grundsätzlich methyliert ist;  Identifying at least one specific region in the genome of at least one cell or cell type, wherein the specific region comprises at least one CpG dinucleotide which is basically methylated in the cell or cell type; Bereitstellen mindestens eines nicht-methylierten Referenz- Nukleinsäuremoleküls, das mindestens eine Referenz-Nukleotidsequenz umfasst, die der spezifischen Region entspricht und das mindestens ein CpG-Dinukleotid umfasst;  Providing at least one non-methylated reference nucleic acid molecule comprising at least one reference nucleotide sequence corresponding to the specific region and comprising at least one CpG dinucleotide; Einbringen einer vorbestimmten Menge des Referenz-Nukleinsäuremoleküls in die Probe;  Introducing a predetermined amount of the reference nucleic acid molecule into the sample; Anschließend Ermitteln des Methylierungsgrades des CpG-Dinukleotids in der Probe; und  Then determining the methylation level of the CpG dinucleotide in the sample; and Berechnen der Anzahl der Zellen basierend auf dem ermittelten Methylierungsgrad, wobei der Methylierungsgrad ein Verhältnis der Anzahl der Referenz-Nukleotidsequenzen zu der Anzahl der Zellen repräsentiert.  Calculating the number of cells based on the determined degree of methylation, wherein the degree of methylation represents a ratio of the number of reference nucleotide sequences to the number of cells. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr unterschiedliche Referenz-Nukleinsäuremoleküle, die unterschiedliche spezifische Regionen umfassen, in die Probe eingebracht werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that two or more different reference nucleic acid molecules comprising different specific regions are introduced into the sample. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Region mindestens eine Nukleotidsequenz innerhalb einer Region von ungefähr 50.000, 20.000, 10.000, 5.000, 4.000, 3.000, 2.000, 1 .000, 500 oder 100 Nukleotiden stromaufwärts und/oder stromabwärts von einer der Nukleotidsequenzen gemäß SEQ ID NO: 1 bis SEQ ID NO: 3 umfasst. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the specific region at least one nucleotide sequence within a region of about 50,000, 20,000, 10,000, 5,000, 4,000, 3,000, 2,000, 1, 000, 500 or 100 nucleotides upstream and / or downstream of one of the nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3. 4. Verfahren zur Herstellung eines Referenz-Nukleinsäuremoleküls zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe, welches umfasst: 4. A method for producing a reference nucleic acid molecule for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample, which comprises: Identifizieren mindestens einer spezifischen Region im Genom mindestens einer Zelle oder eines Zelltyps, wobei die spezifische Region mindestens ein CpG-Dinukleotid umfasst, das in der Zelle oder dem Zelltyp grundsätzlich methyliert ist;  Identifying at least one specific region in the genome of at least one cell or cell type, wherein the specific region comprises at least one CpG dinucleotide which is basically methylated in the cell or cell type; Isolieren oder Synthetisieren mindestens einer Referenz-Nukleotidsequenz, welche die spezifische Region und das mindestens eine CpG-Dinukleotid umfasst;  Isolating or synthesizing at least one reference nucleotide sequence comprising the specific region and the at least one CpG dinucleotide; Vermehren der Referenz-Nukleotidsequenz außerhalb der Zelle oder des Zelltyps zur Erlangung eines nicht-methylierten Nukleinsäuremoleküls.  Increase the reference nucleotide sequence outside the cell or cell type to obtain an unmethylated nucleic acid molecule. 5. Nukleinsäuremolekül, das in dem Verfahren nach Anspruch 4 hergestellt wurde. 5. Nucleic acid molecule prepared in the process according to claim 4. 6. Nukleinsäuremolekül, das mindestens eine Nukleotidsequenz umfasst, welche mindestens einer spezifischen Region aus dem Genom mindestens einer eukaryotischen Zelle oder eines eukaryotischen Zelltyps entspricht, wobei die spezifische Region mindestens ein CpG-Dinukleotid umfasst, das in der Zelle oder dem Zelltyp grundsätzlich methyliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das CpG-Dinukleotid in einem nicht-methylierten Zustand befindet. A nucleic acid molecule comprising at least one nucleotide sequence corresponding to at least one specific region from the genome of at least one eukaryotic cell or eukaryotic cell type, the specific region comprising at least one CpG dinucleotide which is basically methylated in the cell or cell type, characterized in that the CpG dinucleotide is in a non-methylated state. 7. Verwendung eines Nukleinsäuremoleküls zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Nukleinsäuremolekül mindestens eine 7. Use of a nucleic acid molecule for determining the cell number of eukaryotic cells in a sample by the method according to one of claims 1 to 3, wherein the nucleic acid molecule at least one Nukleotidsequenz umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:  Nucleotide sequence selected from the group consisting of: a) mindestens einer Nukleotidsequenz, welche mindestens eine der  a) at least one nucleotide sequence which comprises at least one of Nukleotidsequenzen gemäß SEQ ID NO: 1 bis SEQ ID NO: 3 umfasst; b) mindestens einer Nukleotidsequenz, die sich von einer der  Nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 comprises; b) at least one nucleotide sequence which differs from one of the Nukleotidsequenzen gemäß SEQ ID NO: 1 bis SEQ ID NO: 3 mit  Nucleotide sequences according to SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 with Ausnahme des CpG-Dinukleotids durch den Austausch von höchstens 10%, vorzugsweise höchstens 5%, der Nukleotide unterscheidet und c) mindestens einer Nukleotidsequenz, die dem zu der Nukleotidsequenz gemäß a) oder b) komplementären Strang entspricht. Exception of the CpG dinucleotide by the exchange of at most 10%, preferably at most 5%, of the nucleotides and c) at least one nucleotide sequence which corresponds to the complementary to the nucleotide sequence according to a) or b) strand. 8. Künstliches Nukleinsäuremolekül, das mindestens eine Nukleotidsequenz umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: 8. An artificial nucleic acid molecule comprising at least one nucleotide sequence selected from the group consisting of: a) mindestens einer Nukleotidsequenz, die mindestens eine Sequenz der Nukleotidsequenzen SEQ ID NO: 4 bis SEQ ID NO: 14 umfasst, b) mindestens einer Nukleotidsequenz, die zu mindestens 90%,  a) at least one nucleotide sequence which comprises at least one sequence of the nucleotide sequences SEQ ID NO: 4 to SEQ ID NO: 14, b) at least one nucleotide sequence which is at least 90%, vorzugsweise mindestens 95%, mit der Nukleotidsequenz gemäß a) identisch ist und  preferably at least 95%, is identical to the nucleotide sequence according to a) and c) mindestens einer Nukleotidsequenz, die dem zu einer der  c) at least one nucleotide sequence corresponding to one of the Nukleotidsequenzen gemäß a) oder b) komplementären Strang entspricht.  Nucleotide sequences according to a) or b) complementary strand corresponds. 9. Kit, welches das Nukleinsäuremolekül nach Anspruch 5 oder 6 und/oder eine Kombination von mindestens zwei unterschiedlichen künstlichen Nukleinsäuremolekülen nach Anspruch 8 umfasst. 9. Kit comprising the nucleic acid molecule according to claim 5 or 6 and / or a combination of at least two different artificial nucleic acid molecules according to claim 8. Verwendung des Nukleinsäuremoleküls nach Anspruch 5 oder 6 und/oder des künstlichen Nukleinsäuremoleküls nach Anspruch 8 und/oder des Kits nach Anspruch 9 zur Bestimmung der Zellzahl von eukaryotischen Zellen in einer Probe. Use of the nucleic acid molecule according to claim 5 or 6 and / or of the artificial nucleic acid molecule according to claim 8 and / or of the kit according to claim 9 for the determination of the cell number of eukaryotic cells in a sample.
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