JP2003274947A - Personal identification method using polymorphism of human mitochondoria dna - Google Patents

Personal identification method using polymorphism of human mitochondoria dna

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JP2003274947A
JP2003274947A JP2002080449A JP2002080449A JP2003274947A JP 2003274947 A JP2003274947 A JP 2003274947A JP 2002080449 A JP2002080449 A JP 2002080449A JP 2002080449 A JP2002080449 A JP 2002080449A JP 2003274947 A JP2003274947 A JP 2003274947A
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polymorphism
dna
human mitochondrial
mitochondrial dna
detecting
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Masatsugu Tanaka
雅嗣 田中
Kazuo Umetsu
和夫 梅津
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Shimadzu Corp
Gifu International Institute of Biotechnology
Original Assignee
Shimadzu Corp
Gifu International Institute of Biotechnology
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a personal identification method using mtDNA polymorphism, to provide a personal identification method by which a plurality of persons can at once be identified, and to provide a method which contributes to the sensitivity enhancement, cost lowering and simplification of the DNA personal identification. <P>SOLUTION: The types of all polymorphisms can be identified by mixing oligonucleotide primers for detecting six polymorphisms comprising single base polymorphisms at 3010, 4386, 5178, 8794 and 10398 positions among the base sequence of human mitochondoria DNA and a polymorphism related to an insertion or deletion for the base sequence of nine bases among the base sequence ranged from 8272 position to 8289 position, and then subjecting the mixture to a PCR reaction to type all of the polymorphism. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒトミトコンドリ
アDNA(mtDNA)の多型に関するものであり、そのmtD
NA多型を利用して個人識別を行う技術に関するものであ
る。この技術は、例えば、法医学、親子鑑定、疫学調
査、考古学調査等における個人識別や、産業上の生産工
程において製品に毛髪等の生体由来物質が異物として混
入した際に品質が大きく低下する食品や薬品等の製造品
質管理のための個人識別に応用することができる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to polymorphisms in human mitochondrial DNA (mtDNA), and its mtD.
The present invention relates to a technology for personal identification using NA polymorphism. This technology is, for example, for personal identification in forensic medicine, paternity examination, epidemiological survey, archaeological survey, etc., and food whose quality is greatly deteriorated when biogenic substances such as hair are mixed as foreign substances into products in the industrial production process. It can be applied to personal identification for manufacturing quality control of medicines and drugs.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年になって、毛や体液等の生体由来物
質に含まれる核酸の配列から個人を識別する技術が、法
医学等の分野で活発に応用されるようになってきた。個
人識別のために最も頻繁に用いられている核酸情報は、
マイクロサテライトまたはミニサテライトの繰り返し数
の多型である(Nakamura, Y. et.al: Science 235,1616-
1622(1987): Variable number of tandem repeat (VNT
R) markers for human gene mapping )。しかし、マイ
クロサテライトまたはミニサテライトは、核DNAに含ま
れているために、法医学、考古学、または産業上の製造
工程等において、個人識別が必要とされる生体由来物質
から検出する場合には、十分な量を得ることが困難な場
合が多い。なぜなら、それら生体由来物質の検体は一般
に少量であることに加え、含まれるDNAが、長時間を経
過したり、熱処理・薬物処理等により、劣化しているこ
とが多いからである。
2. Description of the Related Art In recent years, a technique for identifying an individual from a sequence of nucleic acids contained in a biological substance such as hair or body fluid has been actively applied in the fields of forensic medicine and the like. The most frequently used nucleic acid information for personal identification is
It is a polymorphism of the repeat number of microsatellite or minisatellite (Nakamura, Y. et.al: Science 235, 1616-
1622 (1987): Variable number of tandem repeat (VNT
R) markers for human gene mapping). However, since microsatellite or minisatellite is contained in nuclear DNA, forensic medicine, archeology, or industrial manufacturing process, etc. Often it is difficult to obtain sufficient quantities. This is because, in addition to the small amount of the samples of these biologically-derived substances, the contained DNA is often deteriorated due to a long period of time, heat treatment, drug treatment, or the like.

【0003】そのような場合には、核DNAに比べて数百
倍のコピー数を持つミトコンドリアDNA(mtDNA)を用い
ることが考えられる。mtDNAには、高頻度で突然変異が
発生することから、多種類の多型が知られている。この
現象の理由は、主としてミトコンドリア中に存在する高
レベルの活性酸素によって引き起こされているものと考
えられている(Richter, C., Park, J. W., Ames, B.
N., Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1988, 85,6465-6467.)。
このようなmtDNA多型のうち、個人差の大きいD-LOOP領
域、特に超可変領域I、IIと呼ばれる部位の配列解読
が、個人識別を目的に行われている(Int J Legal Med 1
993;106(2)85-90)。
In such a case, it is conceivable to use mitochondrial DNA (mtDNA) having a copy number several hundred times that of nuclear DNA. Many types of polymorphisms are known in mtDNA because mutations occur frequently. The reason for this phenomenon is thought to be mainly caused by high levels of active oxygen present in mitochondria (Richter, C., Park, JW, Ames, B.
N., Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1988, 85,6465-6467.).
Among such mtDNA polymorphisms, the D-LOOP region with large individual differences, particularly the sequence called the hypervariable regions I and II, has been sequenced for the purpose of individual identification (Int J Legal Med 1
993; 106 (2) 85-90).

【0004】非翻訳領域と翻訳領域との両方で観察され
るmtDNAの突然変異は、ヒトの進化過程を特徴づけた
り、個人識別を行うために広く用いられている(Can,
L. R.,Stoneking, M., Wilson, A. C., Nature 1987, 3
25, 31-36; Quintana-Murci, L., Semio, O., Bandelt,
H.-J., Passrino, G.,McElreavey, K., Santachiara-B
enerecetti, A. S., Nat.Genet. 1999, 23, 437-441; H
olland, M. M., Parsons, T. J. Forens. Sci. Rev. 19
99, 11, 21-50.)。前者の目的のためには、翻訳領域に
おける塩基(nt)置換についての研究が適しているよう
に思われる。それは、非翻訳制御領域においては、高頻
度にmtDNAの突然変異が起こるために系統発生的分析が
困難となるかも知れないからである。
Mutations in mtDNA observed in both untranslated and translated regions are widely used to characterize human evolutionary processes and to identify individuals (Can,
LR, Stoneking, M., Wilson, AC, Nature 1987, 3
25, 31-36; Quintana-Murci, L., Semio, O., Bandelt,
H.-J., Passrino, G., McElreavey, K., Santachiara-B
enerecetti, AS, Nat.Genet. 1999, 23, 437-441; H
olland, MM, Parsons, TJ Forens. Sci. Rev. 19
99, 11, 21-50.). For the former purpose, studies on base (nt) substitutions in the translated region seem appropriate. This is because mtDNA mutations frequently occur in non-translational control regions, which may make phylogenetic analysis difficult.

【0005】一塩基多型(single nucleotide polymorp
hisms: SNPs)を検出するために、各種の簡便な解析法
が知られている(Cargill, M. et al: Nature Genetics
22,231-238 (1999): Characterization of single-nuc
leotide polymorphisms incoding regions of human ge
nes)。例えば、ダイレクトシークエンス、DNAマイクロ
アレイ(Patrick, O. B. et al: Nature Genetics 21,
33 - 37 (1999): Exploring the new world of the gen
ome with DNA microarrays)等を使用したハイブリダイ
ゼーション法、Invader法(Victor, L. et al: Nature
Biotechnology 17, 292 - 296 (1999): Polymorphism i
dentification and quantitative detection of genomi
c DNA by invasive cleavage of oligonucleotide prob
es)、Taqmanプローブ法(Shi, M.M.: Clin Chem 47, 1
64-172 (2001): Enabling large-scale pharmacogeneti
c studies by high-throughput mutation detection an
d genotyping technologies)、 Masscodeタグ法(htt
p://www.qiagen.com/literature/qiagennews/0201/1016
749_QNews22001p11-12.pdf)、allele specific PCR法
(Soren, G. et al: Genome Res 10, 258-266(2000): H
igh-throughput SNPallele-frequency determination i
n pooled DNA samples by kinetic PCR)、制限断片長
多型(RFLP)法(Jazwinska, E.C. et al: Am J Hum Ge
net 43,175-181(1988): Gm typing by immunogloblin h
eavy-chain gene RFLP analysis)等が知られている。
Single nucleotide polymorp
Various simple analytical methods are known to detect hisms: SNPs) (Cargill, M. et al: Nature Genetics
22,231-238 (1999): Characterization of single-nuc
leotide polymorphisms incoding regions of human ge
nes). For example, direct sequence, DNA microarray (Patrick, OB et al: Nature Genetics 21,
33-37 (1999): Exploring the new world of the gen
Hybridization method using ome with DNA microarrays, etc., Invader method (Victor, L. et al: Nature
Biotechnology 17, 292-296 (1999): Polymorphism i
dentification and quantitative detection of genomi
c DNA by invasive cleavage of oligonucleotide prob
es), Taqman probe method (Shi, MM: Clin Chem 47, 1
64-172 (2001): Enabling large-scale pharmacogeneti
c studies by high-throughput mutation detection an
d genotyping technologies), Masscode tag method (htt
p: //www.qiagen.com/literature/qiagennews/0201/1016
749_QNews22001p11-12.pdf), allele specific PCR method (Soren, G. et al: Genome Res 10, 258-266 (2000): H.
igh-throughput SNP allele-frequency determination i
n pooled DNA samples by kinetic PCR), restriction fragment length polymorphism (RFLP) method (Jazwinska, EC et al: Am J Hum Ge
net 43,175-181 (1988): Gm typing by immunogloblin h
eavy-chain gene RFLP analysis) etc. are known.

【0006】このうちRFLP法は、mtDNAの翻訳領域にお
ける点突然変異を検出することに対して、最も広く使わ
れるテクニックの一つである(Can, L. R., Stoneking,
M.,Wilson, A. C., Nature 1987, 325, 31-36.:Torro
ni, A., Schurr, T. G., Yang, C., Szathmary, E. J.
E., Wil-liams,R. C., Schanfield, M. S., Troup,C.
A., Knowler, W. C.,Lawrence, D. N., Weiss, K. M.,
Wallace, D. C., Genetics 1992, 130, 153-162.)。し
かしながら、この方法を実際の突然変異部位に応用した
場合には、制限酵素切断パターンに変化があったとして
も、制限酵素認識部位(4-6 bp)においてどの塩基がど
の塩基に置換されたかは特定できない。また、多様固相
蛍光ミニシークエンス(multiples solid-phase fluore
scentminisequencing)(Tully, G., Sullivan, K. M.,
Nixon, P., Stoness, R. E.,Gill, P.,Genomics 1996,
34, 107-113.)と、免疫化シークエンス特異的オリゴ
ヌクレオチドプローブアッセイ(immobilized sequence
-specific oligonucleotide probe-based assay)(Sto
neking, M., Hedgecock, D., Higuchi, R. G.,Vigilan
t, L., Erlich, H. A., Am. J. Hum. Genet. 1991, 48,
370-382.)とは、同じくmtDNA多型の分析に応用され得
る。
Among them, the RFLP method is one of the most widely used techniques for detecting point mutations in the translation region of mtDNA (Can, LR, Stoneking,
M., Wilson, AC, Nature 1987, 325, 31-36 .: Torro
ni, A., Schurr, TG, Yang, C., Szathmary, EJ
E., Wil-liams, RC, Schanfield, MS, Troup, C.
A., Knowler, WC, Lawrence, DN, Weiss, KM,
Wallace, DC, Genetics 1992, 130, 153-162.). However, when this method is applied to the actual mutation site, even if there is a change in the restriction enzyme cleavage pattern, which base was replaced by which base at the restriction enzyme recognition site (4-6 bp) It can not be identified. In addition, multiple solid-phase fluorescence mini-sequences
scentminisequencing) (Tully, G., Sullivan, KM,
Nixon, P., Stoness, RE, Gill, P., Genomics 1996,
34, 107-113.) And an immunized sequence-specific oligonucleotide probe assay (immobilized sequence).
-specific oligonucleotide probe-based assay) (Sto
neking, M., Hedgecock, D., Higuchi, RG, Vigilan
t, L., Erlich, HA, Am. J. Hum. Genet. 1991, 48,
370-382.) Can also be applied to the analysis of mtDNA polymorphisms.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、個人識
別のために核DNAの多型(STR等)を用いることは、検査材
料から得られるDNA量の不足から検出不可能な場合が多
い。ここで、コピー数が核DNAに比べて数百倍のmtDNAの
多型を個人識別に用いることが出来れば、そのような問
題の多くが解決される。しかしながら、従来から個人識
別に用いられているmtDNAのD-LOOP部位の多型では、高
頻出型が10%程度あることが知られつつあり、D-LOOP
部位の配列解読のみで個人識別することは困難な場合が
多い。加えてD-LOOP部位には多型が頻出するため、一般
に知られている一塩基多型解析方法の適用には不向きで
あることから、配列解読には通常サンガー法等のDNAシ
ークエンスを用いる必要がある。
As described above, using nuclear DNA polymorphisms (STR, etc.) for individual identification is often undetectable due to the insufficient amount of DNA obtained from the test material. . Here, if the polymorphism of mtDNA whose copy number is several hundred times that of nuclear DNA can be used for personal identification, many of such problems can be solved. However, among the polymorphisms at the D-LOOP site of mtDNA that have been conventionally used for personal identification, it is known that the frequent occurrence type is about 10%.
It is often difficult to identify an individual only by sequencing the site. In addition, since polymorphism frequently occurs at the D-LOOP site, it is not suitable for application of the commonly known single nucleotide polymorphism analysis method.Therefore, it is usually necessary to use a DNA sequence such as Sanger method for sequence decoding. There is.

【0008】一方、mtDNAにおいて、超可変領域以外
に、多型が散らばって存在する部位では、個々の多型を
検出する手法が優れている。ところが、そのような多型
を検出するための前述の技術は、いずれも高価で時間が
かかるものが多い。更に、mtDNA全体の多型のうち、個
人識別に有用なものを選択し、それらを複数用いて個人
識別に利用することは、これまで行われていなかった。
それは今まで、特に日本人において、mtDNAの配列解読
が十分になされておらず、果たしてmtDNA多型が個人識
別に利用できるか判断出来なかったことによる。また、
そのようなmtDNAによる個人識別を製造品質管理に適用
することなどは、全く試みられていなかった。
On the other hand, in mtDNA, a method of detecting individual polymorphisms is excellent at a site where polymorphisms are present in addition to the hypervariable region. However, the above-mentioned techniques for detecting such polymorphisms are often expensive and time-consuming. Furthermore, it has not been performed so far among the polymorphisms of the entire mtDNA to select ones useful for individual identification and use them for individual identification.
This is because until now, especially in Japanese, the mtDNA sequence has not been sufficiently decoded, and it has not been possible to determine whether the mtDNA polymorphism can be used for individual identification. Also,
There has been no attempt to apply such personal identification by mtDNA to manufacturing quality control.

【0009】本発明は、上記した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、mtDNAの多型に関するもので
あり、その多型を利用して個人識別を行う方法、更には
それを一度に複数解析する方法を提供することにより、
DNA個人識別の高感度化、低価格化、および簡便化に資
するものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its object is to relate to a polymorphism of mtDNA, a method for identifying an individual by utilizing the polymorphism, and further to By providing a method to analyze multiple
It contributes to high sensitivity, low price, and simplification of DNA individual identification.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段、発明の作用、及び発明の
効果】本発明者らは、鋭意検討の結果、mtDNAについて
新たな多型を見い出し、この新たな多型に加えて、既知
のmtDNA多型を組み合わせて、簡易増幅産物鎖長多型法
(simple amplified product-length polymorphism、AP
LP法。 Watanabe, G.,Umetsu, K., Yuasa, I., Suzuki,
T., Hum. Genet.1997, 99, 34-37.: Aoshima, T., Um
etsu, K., Yuasa, I., Watanabe, T., Suzuki, T., Ele
ctrophoresis1998, 19, 659-660.)を応用することによ
り、複数のmtDNA多型を同一の反応系でタイピングする
方法を開発することに成功した。
Means for Solving the Problems, Actions of the Invention, and Effects of the Invention As a result of intensive studies, the present inventors have found a new polymorphism in mtDNA, and in addition to this new polymorphism, known mtDNA Simple amplified product-length polymorphism (AP)
LP method. Watanabe, G., Umetsu, K., Yuasa, I., Suzuki,
T., Hum. Genet. 1997, 99, 34-37 .: Aoshima, T., Um
etsu, K., Yuasa, I., Watanabe, T., Suzuki, T., Ele
We have succeeded in developing a method for typing multiple mtDNA polymorphisms in the same reaction system by applying ctrophoresis 1998, 19, 659-660.

【0011】mtDNAの16,569塩基対の全塩基配列
は、1981年に決定されており、ケンブリッジ対照配
列として知られている(Anderson, S., Bankier, A.T.,
Barrell, B.G., de Bruijn, M.H.L., Coulson, A.R.,
Drouin, J., Eperon, I.C.,Nierlich, D.P., Ror, B.
A., Sanger, F., Schreier, P.H., Smith, A.H.H., Sta
den, R., & Young, I.G.: Sequence and organization
of the human mitochondrial genome. Nature 290, 457
-465, 1981 )。
The entire 16,569 base pair base sequence of mtDNA was determined in 1981 and is known as the Cambridge control sequence (Anderson, S., Bankier, AT,
Barrell, BG, de Bruijn, MHL, Coulson, AR,
Drouin, J., Eperon, IC, Nierlich, DP, Ror, B.
A., Sanger, F., Schreier, PH, Smith, AHH, Sta
den, R., & Young, IG: Sequence and organization
of the human mitochondrial genome. Nature 290, 457
-465, 1981).

【0012】本発明者らは、新たに複数のmtDNA配列を
決定することにより、4386位及び8794位の一塩基多型を
見出した。このうち4386位の多型は、チミン(T)がシ
トシン(C)に変異しているものであり、8794位の多型
は、シトシン(C)がチミン(T)に変異しているもの
であった。加えて、本発明者らは、上記した一塩基多型
の他に、8272位〜8289位の間の9塩基の塩基配列に対す
る挿入または欠失(非翻訳領域であり、シトクロムオキ
シダーゼII/tRNALysの内部部位)を見出した。
The present inventors newly discovered single nucleotide polymorphisms at positions 4386 and 8794 by newly determining a plurality of mtDNA sequences. Among them, the polymorphism at position 4386 is one in which thymine (T) is mutated to cytosine (C), and the polymorphism at position 8394 is one in which cytosine (C) is mutated to thymine (T). there were. In addition to the above-mentioned single nucleotide polymorphism, the present inventors have also added an insertion or deletion (non-translated region, cytochrome oxidase II / tRNA Lys) to the nucleotide sequence of 9 bases between the positions 8272 and 8289. Inner part of) was found.

【0013】更に、mtDNA多型のうち、3010位、5178
位、及び10398位の一塩基多型が、個人識別に有用であ
ることを見出した。これらの多型の日本人における頻度
は、表5に示すように、約30%〜約60%である。これら
の多型を組合せることにより、日本人を約3%〜約38%
の頻度のハプログループに分類することができる。
Furthermore, among mtDNA polymorphisms, positions 3010 and 5178
It was found that single nucleotide polymorphisms at positions 10 and 10398 are useful for personal identification. The frequency of these polymorphisms in Japanese is about 30% to about 60%, as shown in Table 5. By combining these polymorphisms, about 3% to about 38% of Japanese
Can be divided into haplogroups of frequency.

【0014】一塩基多型を検出するには、実施例に示す
多重APLP法をはじめとして、既知の一塩基多型解析法
(例えば、ダイレクトシークエンス、DNAマイクロアレ
イ等を使用したハブリダイゼーション法、Invader法、T
aqmanプローブ法、 Masscodeタグ法、対立遺伝子特異的
PCR法、RFLP法、多様固相蛍光ミニシークエンス法、免
疫化シークエンス特異的オリゴヌクレオチドプローブア
ッセイ法などがある。)、及び将来的に開発される各種
の一塩基多型解析法を用いることが出来る。4386位の多
型を検出するためのオリゴヌクレオチドとしては、5’
末端側にはmtDNAの塩基配列に対して相補的な塩基配列
を含み、3’末端側には4386位を持ち、かつその塩基が
シトシン(C)またはグアニン(G)であることが好ま
しい。そのようなオリゴヌクレオチドであれば、我々が
見出した4386位の一塩基多型に対して特異的にハイブリ
ダイズするからである。なお、mtDNAは、二重鎖なの
で、いずれの一重鎖に対してハイブダイズしてもよいこ
とから、オリゴヌクレオチドの3’末端は、CまたはG
のいずれでもよい。ここで、オリゴヌクレオチドとは、
ヌクレオチドが数個〜数十個に渡って連結したものを意
味している。また、5’末端には、更にmtDNAの塩基配
列に対して、非相補的な一つ以上の塩基を付属させるこ
ともできる。
In order to detect single nucleotide polymorphisms, in addition to the multiplex APLP method shown in the examples, known single nucleotide polymorphism analysis methods (for example, direct sequence, hybridization method using DNA microarray, Invader method) , T
aqman probe method, Masscode tag method, allele specific
PCR method, RFLP method, various solid-phase fluorescence mini-sequencing method, immunization sequence-specific oligonucleotide probe assay method, etc. ), And various single nucleotide polymorphism analysis methods developed in the future can be used. 5'as an oligonucleotide for detecting the polymorphism at position 4386
It is preferable that the terminal side has a base sequence complementary to the base sequence of mtDNA, the 3′-terminal side has position 4386, and the base is cytosine (C) or guanine (G). This is because such an oligonucleotide specifically hybridizes to the single nucleotide polymorphism found at position 4386 that we found. Since mtDNA is a double strand and may hybridize to any single strand, the 3'end of the oligonucleotide is C or G.
Any of Here, the oligonucleotide is
It means that several to several tens of nucleotides are linked. Further, one or more bases that are non-complementary to the base sequence of mtDNA can be attached to the 5'end.

【0015】また、8794位の多型を検出するためのオリ
ゴヌクレオチドとしては、5’末端側にはmtDNAの塩基
配列に対して相補的な塩基配列を含み、3’末端側には
8794位を持ち、かつその塩基がチミン(T)またはアデ
ニン(A)であることが好ましい。そのようなオリゴヌ
クレオチドであれば、我々が見出した8794位の一塩基多
型に対して特異的にハイブリッドするからである。ま
た、塩基配列の挿入または欠失を検出するには、各種電
気泳動法(アガロースゲル電気泳動法、アクリルアミド
ゲル電気泳動法等)、質量分析法(レーザーTOF-MS法等)
等を用いることが出来る。
Further, as an oligonucleotide for detecting the polymorphism at position 8794, a base sequence complementary to the base sequence of mtDNA is contained at the 5'end side and a 3'end side is provided.
It preferably has position 8794 and the base is thymine (T) or adenine (A). This is because such an oligonucleotide specifically hybridizes to the single nucleotide polymorphism at position 8794 we found. In order to detect insertion or deletion of nucleotide sequences, various electrophoresis methods (agarose gel electrophoresis, acrylamide gel electrophoresis etc.), mass spectrometry (laser TOF-MS method etc.)
Etc. can be used.

【0016】8272位〜8289位までの間の9塩基の挿入ま
たは欠失を検出するには、その部位を挟んで対向する方
向に向かう一対のオリゴヌクレオチドプライマーセット
を用いることができる。そのようなプライマーセットを
用いて、増幅反応を行うことにより、8272位〜8289位を
含む塩基配列が合成されるので、その増幅産物を検査
(例えば、長さ・分子量・配列そのもの等)すれば、挿
入または欠失を検出できる。なお、そのようなプライマ
ーセットの位置・長さについては、当業者であれば、適
当に選択することができるだろう。特に、増幅産物を電
気泳動で分離確認する場合には、ゲルの濃度・泳動時間
にも依るが、一般的には、増幅産物の長さが、数十bp〜
数百bpとすることが好ましく、更に約40bp〜約300bpと
することが好ましい。上記のようにして、4386位または
8794位の一塩基多型、及び8272位〜8289までの間の9塩
基の挿入または欠失に関する多型に対するオリゴヌクレ
オチドを含んだ遺伝子検出キットを構成することによ
り、新規なmtDNA多型を検出することができる。
In order to detect insertion or deletion of 9 bases between positions 8272 and 8289, a pair of oligonucleotide primer sets facing in opposite directions across the site can be used. By carrying out an amplification reaction using such a primer set, a nucleotide sequence containing positions 8272 to 8289 is synthesized, so if the amplification product is inspected (for example, length, molecular weight, sequence itself, etc.) , Insertion or deletion can be detected. The position and length of such a primer set can be appropriately selected by those skilled in the art. In particular, when the amplification product is separated and confirmed by electrophoresis, the length of the amplification product is generally several tens of bp though it depends on the concentration of gel and the migration time.
It is preferably several hundred bp, more preferably about 40 bp to about 300 bp. 4386 or as above
A novel mtDNA polymorphism is detected by constructing a gene detection kit containing an oligonucleotide for a single nucleotide polymorphism at position 8794 and a polymorphism related to insertion or deletion of 9 nucleotides between positions 8272 and 8289. be able to.

【0017】これらの検出法のうち、特にAPLP法を用い
るならば、電気泳動法または質量分析法等の方法によ
り、一塩基多型及び塩基配列の挿入または欠失を検出で
きる。一塩基多型を検出する場合には、二つの対立遺伝
子特異的プライマーのうち、一方側のプライマーの5'末
端に、他方側のプライマーの5'末端とは異なる配列を配
置しておくことにより、二つの対立遺伝子から得られる
増幅産物が、それぞれ異なる二つの産物として増幅でき
る。そして、増幅反応後の二つの産物を区別することに
より、いずれの対立遺伝子が存在しているかを検出する
ことができる。
Among these detection methods, particularly when the APLP method is used, the single nucleotide polymorphism and the insertion or deletion of the nucleotide sequence can be detected by a method such as electrophoresis or mass spectrometry. To detect single nucleotide polymorphisms, of the two allele-specific primers, place a sequence that is different from the 5'end of the other primer at the 5'end of the other primer. Amplification products obtained from the two alleles can be amplified as two different products. Then, by distinguishing the two products after the amplification reaction, it is possible to detect which allele is present.

【0018】「それぞれ異なる二つの産物」としては、
長さを異ならせる方法、またはプライマーの5'末
端配列を異ならせる方法の二種類があり得る。これらの
うち、長さを異ならせる方法によれば、増幅反応後に
例えば電気泳動法等により大きさのみを確認すればよい
ので、より簡便な検出方法となる。このため、長さを異
ならせる場合の好ましい検出方法としては、一塩基多型
を検出するには、二つの対立遺伝子特異的プライマーの
3'末端に、それぞれの多型部位に相補的な塩基を配置し
ておき、5'末端には、対立遺伝子から増幅される二つの
産物の長さが異なるように、相異なる末端配列を配置し
ておく。なお、他端側のプライマーとしては、対立遺伝
子に共通のものを用いる。また、プライマーの5’末
端配列を異ならせる方法としては、二つのプライマーの
5'末端にそれぞれ異なった蛍光ラベルを標識するなど
の方法がある。
"Two products that are different from each other" are as follows:
There can be two types, different lengths or different 5'end sequences of the primers. Of these, the method of varying the length is a simpler detection method because only the size needs to be confirmed by, for example, electrophoresis after the amplification reaction. Therefore, as a preferred detection method when the lengths are different, in order to detect a single nucleotide polymorphism, two allele-specific primers are used.
Bases complementary to each polymorphic site are placed at the 3'end, and different end sequences are placed at the 5'end so that the lengths of the two products amplified from the alleles are different. I'll do it. As the primer on the other end side, one common to alleles is used. As a method of making the 5'end sequences of the primers different, there is a method of labeling different fluorescent labels on the 5'ends of the two primers.

【0019】また、APLP法を用いて、塩基配列の挿入ま
たは欠失を検出するには、その挿入・欠失部位を挟んだ
位置に、一対のプライマーを設けて増幅反応を行うこと
により、通常の増幅産物とは異なる長さの増幅産物を得
るという方法による。APLP法を用いる場合には、対立遺
伝子特異的プライマーの相補的長さ・5'末端に設けられ
る非相補的長さ、増幅産物の反対側に配置される共通プ
ライマーの長さ、及び増幅産物の長さを任意に設定する
ことができる。また、増幅産物を電気泳動法によって分
離する場合には、電気泳動ゲルの濃度に応じて、良好に
分離できる程度の長さとする。更に、複数の多型を一度
の増幅反応で増幅させ、それらの増幅産物を電気泳動法
によって分離する場合には、(一対の対立遺伝子から増
幅される産物の長さを異ならせることに加えて、)それ
ぞれの多型から増幅される増幅産物の長さが、互いに異
なるように設定しておく。
In addition, in order to detect the insertion or deletion of a base sequence using the APLP method, a pair of primers are provided at positions sandwiching the insertion / deletion site to carry out an amplification reaction. The amplification product having a length different from that of the amplification product of When using the APLP method, the complementary length of the allele-specific primer, the non-complementary length provided at the 5'end, the length of the common primer placed on the opposite side of the amplification product, and the amplification product The length can be set arbitrarily. When the amplification products are separated by the electrophoresis method, the length should be such that they can be separated well depending on the concentration of the electrophoretic gel. Furthermore, when a plurality of polymorphisms are amplified in a single amplification reaction and the amplification products are separated by electrophoresis, (in addition to varying the length of the products amplified from a pair of alleles, ,) The lengths of amplification products amplified from the respective polymorphisms are set to be different from each other.

【0020】上記のように、本発明を利用して、複数の
多型を一度の増幅反応で増幅する場合には、非常に多種
類のプライマーを設計することが可能であるが、例え
ば、8794位の多型を検出するには、5’-ACCTCGGACTTCTG
CCTC-3’(配列番号1:8794C)、5’-ATTGGACCTCGGACT
CTTGCCTT-3’(配列番号2:8794T)、及び5’-ACAGCGA
AAGCCTATAATCAC-3’(配列番号3:8794R)のプライマ
ーセットを用いることができる。また、8272-8289位の
うちの9塩基の挿入または欠失の多型を検出するには、
例えば、5’-ACAGGAGCATACCACAGTTTC-3’(配列番号
4:9BPF)、及び5’-CTAAGTTAGCTTTACAGTGGG-3’(配
列番号5:9BPR)のプライマーセットを用いることがで
きる。
As described above, when a plurality of polymorphisms are amplified in a single amplification reaction using the present invention, it is possible to design a very large number of types of primers. For example, 8794 5'-ACCTCGGACTTCTG to detect position polymorphisms
CCTC-3 '(SEQ ID NO: 18794C), 5'-ATTGGACCTCGGACT
CTTGCCTT-3 '(SEQ ID NO: 8794T), and 5'-ACAGCGA
A primer set of AAGCCTATAATCAC-3 '(SEQ ID NO: 3: 8794R) can be used. In addition, to detect a polymorphism in the insertion or deletion of 9 bases at positions 8272-8289,
For example, a primer set of 5'-ACAGGAGCATACCACAGTTTC-3 '(SEQ ID NO: 4: 9BPF) and 5'-CTAAGTTAGCTTTACAGTGGG-3' (SEQ ID NO: 5: 9BPR) can be used.

【0021】また、4386位の多型を検出するには、例え
ば、5’-ATCTCCGTGCCACCTAC-3’(配列番号6:4386
C)、5’-AGTTGTTCTCCGTGCCAGCTAT-3’(配列番号7:4
386T)、及び5’-ATTGCAACATTTTCGGGGTATG-3’(配列番
号8:4386R)のプライマーセットを用いることができ
る。また、3010位の多型を検出するには、例えば、5’-
ATTGGATCAGGACTTCCCG-3’(配列番号9:3010G)、5’-
GCTACATGGATCAGGACAACCCA-3’(配列番号10:3010
A)、及び5’-GATCACGTAGGACTTTAATCG-3’(配列番号1
1:3010R)のプライマーセットを用いることができ
る。
In order to detect the polymorphism at position 4386, for example, 5'-ATCTCCGTGCCACCTAC-3 '(SEQ ID NO: 6: 4386
C), 5'-AGTTGTTCTCCGTGCCAGCTAT-3 '(SEQ ID NO: 7: 4)
386T) and 5'-ATTGCAACATTTTCGGGGTATG-3 '(SEQ ID NO: 8386R) can be used. Also, to detect the polymorphism at position 3010, for example, 5'-
ATTGGATCAGGACTTCCCG-3 '(SEQ ID NO: 9: 3010G), 5'-
GCTACATGGATCAGGACAACCCA-3 '(SEQ ID NO: 10: 3010
A), and 5'-GATCACGTAGGACTTTAATCG-3 '(SEQ ID NO: 1)
The primer set of 1: 3010R) can be used.

【0022】また、5178位の多型を検出するには、例え
ば、5’-GTCGCACCTGAAGCAAGC-3’(配列番号12:5178
C)、5’-TGATCAACGCACCTGAAACAAGA-3’(配列番号1
3:5178A)、及び5’-ATTGCAAAAAGCAGGTTAGCG-3’(配
列番号14:5178R)のプライマーセットを用いること
ができる。また、10398位の多型を検出するには、例え
ば、5’-CTACAAGAAGGATTAGACTGRG-3’(配列番号15:
10398G)、5’-ATCACTCTACAAAGAGGATTAGACTGAA-3’(配
列番号16:10398A)、及び5’-CTAGAAGTGAGATGGTAAAT
GC-3’(配列番号17:10398R)のプライマーセットを
用いることができる。
In order to detect the polymorphism at position 5178, for example, 5'-GTCGCACCTGAAGCAAGC-3 '(SEQ ID NO: 12: 5178
C), 5'-TGATCAACGCACCTGAAACAAGA-3 '(SEQ ID NO: 1)
3: 5178A), and 5'-ATTGCAAAAAGCAGGTTAGCG-3 '(SEQ ID NO: 14: 5178R) can be used. Further, for detecting the polymorphism at the 10398th position, for example, 5'-CTACAAGAAGGATTAGACTGRG-3 '(SEQ ID NO: 15:
10398G), 5'-ATCACTCTACAAAGAGGATTAGACTGAA-3 '(SEQ ID NO: 16: 10398A), and 5'-CTAGAAGTGAGATGGTAAAT.
A primer set of GC-3 '(SEQ ID NO: 17: 10398R) can be used.

【0023】この一例では、3010位の一塩基多型につい
て75bpと79bpとの二種類の増幅産物が、4386位の一塩基
多型について85bpと90bpとの二種類の増幅産物が、5178
位の一塩基多型について96bpと101bpとの二種類の増幅
産物が、8794位の一塩基多型について107bpと112bpとの
二種類の増幅産物が、9bpの挿入または欠失の多型につ
いて122bpと131bpとの二種類の増幅産物が、10398位の
一塩基多型について145bpと151bpとの二種類の増幅産物
が、それぞれ増幅反応によって増幅されることになる。
In this example, two kinds of amplification products of 75 bp and 79 bp for the single nucleotide polymorphism at position 3010 and two kinds of amplification products of 85 bp and 90 bp for single nucleotide polymorphism at position 4386 are 5178 and 5178, respectively.
Two types of amplification products of 96 bp and 101 bp for the single nucleotide polymorphism at the position, two types of amplification products of 107 bp and 112 bp for the single nucleotide polymorphism at position 8794, and 122 bp for the insertion or deletion polymorphism of 9 bp And 131 bp, and two kinds of amplification products of 145 bp and 151 bp for the single nucleotide polymorphism at position 10398 are amplified by the amplification reaction, respectively.

【0024】上記六組のプライマーセットを用いて、多
重APLP法によりmtDNA多型に基づくタイピングを行った
結果、日本人、韓国人、中国人、及びドイツ人からなる
20の集団からの2471名のmtDNAの変異型を18の
ハプロタイプ(A1-A3,B1-B8及びC1-C7)に分類できた。
Typing based on mtDNA polymorphisms by the multiplex APLP method using the above six primer sets resulted in 2471 individuals from 20 groups consisting of Japanese, Korean, Chinese and German. Mutants of mtDNA could be classified into 18 haplotypes (A1-A3, B1-B8 and C1-C7).

【0025】個人識別について、更に細分化が必要な場
合には、一旦分類された型に応じて、その型を効果的に
細分化できる一塩基多型を選んで解析することにより、
効果的に個人を絞り込むことができる。更に必要に応じ
て、D-LOOP領域のシークエンス(塩基配列決定)を加え、
個人識別の精度を高めることが出来る。このようなシー
クエンス法には、サンガー法、マキサムギルバート法、
Pyrosequence法(Ronaghi, M. et al: Science 281, 3
63-365 (1998): A sequencing method based on real-t
ime pyrophosphate)等を用いることができるが、これ
らに限定されるものではない。
In the case where further subdivision is required for individual identification, single nucleotide polymorphisms that can effectively subdivide the type are selected and analyzed according to the type once categorized.
You can effectively target individuals. If necessary, add the sequence of the D-LOOP region (base sequence determination),
The accuracy of personal identification can be improved. Such sequence methods include the Sanger method, the Maxam Gilbert method,
Pyrosequence method (Ronaghi, M. et al: Science 281, 3
63-365 (1998): A sequencing method based on real-t.
ime pyrophosphate) and the like can be used, but the invention is not limited thereto.

【0026】なお、核酸配列の検査に先立ち、予め核酸
増幅反応を行ってもよい。そのような核酸増幅反応とし
ては、PCR法(Saiki, R.K. et al: Science 230, 1350-
1354(1985): Enzymatic amplification of beta-globin
genomic sequences and restriction site analysis f
or diagnosis of sickle cell anemia)、LAMP法(Noto
mi, T. et al: Nucleic Acids Res,28(12),e63(2000):L
oop-mediated isothermal amplification of DNA)、IC
AN法(http://www.takara.co.jp/news/2000/07-09/00-i
-019.htm)、TMA法(Jonas, V. et al: J Clin Microbi
ol 31, 2410-2416 (1993): Detection and identificat
ion of Mycobacterium tuberculosis directly from sp
utum sediments by amplification of rRNA)等を用い
ることができるが、これらに限定されるものではない。
また、核酸増幅反応の際には、各種核酸増幅阻害物質の
影響を抑制するAmpdirect試薬(Nishimura, N. et al:
Ann Clin Biochem 37, 674-680 (2000): Direct PCR fr
om whole blood without DNA isolation)を用いること
が出来る。
The nucleic acid amplification reaction may be performed in advance before the inspection of the nucleic acid sequence. As such a nucleic acid amplification reaction, a PCR method (Saiki, RK et al: Science 230, 1350-
1354 (1985): Enzymatic amplification of beta-globin
genomic sequences and restriction site analysis f
or diagnosis of sickle cell anemia), LAMP method (Noto
mi, T. et al: Nucleic Acids Res, 28 (12), e63 (2000): L
oop-mediated isothermal amplification of DNA), IC
AN method (http://www.takara.co.jp/news/2000/07-09/00-i
-019.htm), TMA method (Jonas, V. et al: J Clin Microbi
ol 31, 2410-2416 (1993): Detection and identificat
ion of Mycobacterium tuberculosis directly from sp
utum sediments by amplification of rRNA) and the like can be used, but the present invention is not limited thereto.
In addition, during the nucleic acid amplification reaction, an Ampdirect reagent (Nishimura, N. et al:
Ann Clin Biochem 37, 674-680 (2000): Direct PCR fr
om whole blood without DNA isolation) can be used.

【0027】本発明によれば、産業上の生産工程におい
て、異物として混入する生体由来物質に関して、個人を
識別することが可能となる。なお、「産業上の生産工
程」とは、生体由来物質が、最終的な製品に対して、異
物として混入する可能性がある製品の製造に関わる設
備、装置、機器、備品、または部品などを意味してい
る。最終的な製品としては、食品、医薬品、半導体製品
等が例示される。そのような製品では、生体由来物質が
混入することによって、品質が著しく低下してしまう場
合があるので、原因究明、あるいは責任の所在の明確化
のため個人識別が重要となる、特に個人識別を行うこと
が重要となる。「生体由来物質」とは、皮膚、爪、毛
(例えば、毛髪、睫毛、眉毛、髭、陰毛、腋毛等)、ま
たは体液(例えば、血液、涙、鼻汁、唾液、精液、膣分
泌液等)などが例示されるが、これに限られるものでは
なく、その内部にmtDNAを含有する物質であればよい。
個人識別とは、複数の人間のうちから、より少数の人間
を選り分けること(好ましくは、一人の人間に特定する
こと)、或いは、一人の人間が、ある特定の型を持つ人
間でないことを選り分けることの両方を意味している。
According to the present invention, it is possible to identify an individual with respect to a biogenic substance mixed as a foreign substance in an industrial production process. The term “industrial production process” refers to equipment, devices, equipment, fixtures, parts, etc. that are related to the manufacture of products in which biological substances may be mixed as foreign matter in the final product. I mean. Examples of final products include foods, pharmaceuticals, and semiconductor products. In such products, the quality of the product may be significantly deteriorated due to the inclusion of substances of biological origin.Therefore, personal identification is important for investigating the cause or clarifying the responsibility, especially personal identification. It becomes important to do. "Biological substance" means skin, nails, hair (for example, hair, eyelashes, eyebrows, whiskers, pubic hair, axilla, etc.), or body fluid (for example, blood, tears, nasal discharge, saliva, semen, vaginal secretions, etc.) However, the substance is not limited thereto, and any substance containing mtDNA therein may be used.
Personal identification means selecting a smaller number of humans from multiple humans (preferably identifying one human), or that one human is not a human of a certain type. It means both sorting.

【0028】本発明では、mtDNAを用いるため、核DNAの
場合に比べると、数百倍以上の高感度な個人識別が行え
る。特に、3010位、4386位、5178位、8794位、若しくは
10398位の一塩基多型、または8272-8289位のうちの9塩
基の挿入/欠失の多型を用いることにより、効果的に日
本人を分別できる。よって、これらの多型部位を含む多
型解析を個人識別の初段に用いれば、より少ない労力に
て個人特定に近づくことが可能である。また、上記6箇
所の多型については、多重APLP法を1つのPCR反応系にお
いて実施することが可能であるため、その増幅産物につ
いて一度の電気泳動または質量分析等での解析を同時検
出が行えることから、他法と比べて、廉価、高速かつ大
量に個人識別を行うことが可能となる。なお、必要に応
じて他の個人識別法を併用することも出来るが、予め本
発明の多型解析を行うことで適用すべき対象者を効果的
に絞り込むことができるため、その労力は著しく低減さ
れる。
Since mtDNA is used in the present invention, personal identification can be performed with a high sensitivity, which is several hundred times higher than that of nuclear DNA. In particular, 3010, 4386, 5178, 8794, or
By using the single nucleotide polymorphism at the 10398th position or the insertion / deletion polymorphism of 9 nucleotides at the 8272-8289th position, Japanese can be effectively separated. Therefore, if polymorphism analysis including these polymorphic sites is used in the first stage of individual identification, it is possible to approach individual identification with less labor. Further, for the above-mentioned 6 polymorphisms, since it is possible to carry out the multiplex APLP method in one PCR reaction system, it is possible to simultaneously detect the amplification product by electrophoresis or mass spectrometry once. Therefore, compared to other methods, it is possible to perform low-cost, high-speed and large-scale personal identification. It should be noted that other personal identification methods can be used in combination if necessary, but the number of persons to be applied can be effectively narrowed down by performing the polymorphism analysis of the present invention in advance, so the labor is significantly reduced. To be done.

【0029】このように本発明によれば、mtDNAのハプ
ロタイプを定義し分別することにより、高感度・安価か
つ迅速な個人識別を可能とする。本特長が各分野に及ぼ
す効果を具体的に記すと次のようである。まず、法医学
分野においては、極少量の証拠物件や過酷な環境に曝さ
れた証拠物件からの鑑別が容易となり、鑑定能力が飛躍
的に高くなる。これは、ミトコンドリアDNAのコピー数
が核DNAより数百倍程度多いこと、およびミトコンドリ
アDNAが環状DNAであるため核DNAに比べ安定性が高いこ
とに拠る。
As described above, according to the present invention, mtDNA haplotypes are defined and classified to enable high-sensitivity, inexpensive, and quick personal identification. The effects of this feature on each field are as follows. First, in the field of forensic medicine, it becomes easy to distinguish from a very small amount of evidence and evidence that has been exposed to a harsh environment, resulting in a dramatic increase in appraisal ability. This is because the copy number of mitochondrial DNA is several hundred times higher than that of nuclear DNA, and because mitochondrial DNA is circular DNA, it is more stable than nuclear DNA.

【0030】また、親子鑑定においては、ミトコンドリ
アDNAが母性遺伝するため、母子鑑定に有用である。本
法は高感度ゆえ、母子何れかの生体試料が僅かしか得ら
れない場合(遺品等)、極めて有効である。また、疫学調
査においては、各ハプロタイプと疾患との相関を調べる
ことにより、疾患や寿命の予測等に応用できる可能性が
ある(Tanaka, M., Gong, J. S.,Zhang, J., Yoneda,
M., Yagi, K., Lancet 1998, 351,185-186.: Tanaka,
M., Gong, J., Zhang, J., Yamada, Y., Yagi, K., Mec
h. Ageing Dev. 2000, 116,65-76.)。更に、疫学調査
で特定のハプロタイプと特定の疾患との間に一定の相関
関係が見出された場合には、その疾患の病因解明が可能
となり、疾患の診断・治療に繋がり得る。
In the paternity test, the mitochondrial DNA is maternally inherited, which is useful for the maternal test. Due to its high sensitivity, this method is extremely effective when only a small amount of biological sample of either mother or child is obtained (remaining items, etc.). In epidemiological surveys, by investigating the correlation between each haplotype and disease, there is a possibility that it can be applied to the prediction of disease and lifespan (Tanaka, M., Gong, JS, Zhang, J., Yoneda,
M., Yagi, K., Lancet 1998, 351,185-186 .: Tanaka,
M., Gong, J., Zhang, J., Yamada, Y., Yagi, K., Mec
h. Ageing Dev. 2000, 116, 65-76.). Furthermore, when a certain correlation is found between a specific haplotype and a specific disease in an epidemiological survey, the etiology of the disease can be elucidated, which may lead to diagnosis / treatment of the disease.

【0031】また、考古学調査においては、世界各地域
のハプロタイプの存在確率を調べることにより、民族の
発生や移動等の人類学上有益な情報が得られる(Kazuo U
metsu, Masashi Tanaka, et al: Electrophoresis 22,
3533-3538 (2001): Multiplex amplified product-leng
th polymorphism analysis for rapid detection ofhum
an mitochondrial DNA variations、Max Ingman, et a
l: Nature 408, 7 (2000): Mitochondrial genome vari
ation and the origin of modern humans)。これはmtDN
Aが母性遺伝し、配列が母子間で高度に保存されるとい
う特徴に拠る。
In the archaeological survey, by examining the existence probability of haplotypes in each region of the world, useful information on anthropology such as the occurrence and migration of ethnic groups can be obtained (Kazuo U
metsu, Masashi Tanaka, et al: Electrophoresis 22,
3533-3538 (2001): Multiplex amplified product-leng
th polymorphism analysis for rapid detection of hum
an mitochondrial DNA variations, Max Ingman, et a
l: Nature 408, 7 (2000): Mitochondrial genome vari
ation and the origin of modern humans). This is mtDN
This is because A is maternally inherited and the sequence is highly conserved between mother and child.

【0032】また、製品製造工程管理においては、異物
として混入される生体由来物質(毛髪、体液など)の鑑
定に有効である。それら異物を混入させる機会のある個
人のmtDNAのハプロタイプを予め調べておけば、それら
異物が製品に見出された場合に、その異物のハプロタイ
プを照合することで、原因となった工程を特定する重要
な証拠が得られる。これにより責任の所在が明確になれ
ば、異物を含む欠陥品を減らすための工程の改善や、製
造担当者の適切な処置(補償責任の分担、賞罰等)が可能
となる。よって本発明は、製造工程の改善に寄与し、よ
り高品質な製品が安定して供給される上で有益に機能す
る。
Further, in product manufacturing process control, it is effective for appraisal of biogenic substances (hair, body fluid, etc.) mixed as foreign substances. If the mtDNA haplotypes of individuals who have the opportunity to contaminate these foreign substances are investigated in advance, when those foreign substances are found in the product, the causative process is identified by matching the haplotypes of the foreign substances. Provides significant evidence. If the responsibility is clarified by this, it is possible to improve the process for reducing defective products including foreign substances and to take appropriate measures (division of liability for compensation, prizes, etc.) by the person in charge of manufacturing. Therefore, the present invention contributes to the improvement of the manufacturing process, and functions beneficially in stably supplying higher quality products.

【0033】さらに、ある製品に生体由来異物が混入し
ていたとのクレームが発生した場合、製品ユーザのハプ
ロタイプをも含めて照合するならば、適正なクレーム処
理を行える可能性が高い。製品製造工程における生体由
来異物としては、毛髪等の体毛が大部分であるが、これ
ら異物の混入量が一般的に少ないこと、および食品等の
製造工程では熱処理等DNAにとって過酷な条件を経る可
能性があることから、特にmtDNAを用いる本発明の特長
が有効である。また、本発明による個人識別の迅速性、
経済性は、製品製造工程管理に適する要因である。
Further, when a complaint that a foreign substance derived from a living body is mixed in a certain product is generated, if the haplotype of the user of the product is also verified, it is highly possible that the proper complaint processing can be performed. Most of the body-derived foreign substances in the product manufacturing process are body hair such as hair, but the amount of these foreign substances is generally small, and in the manufacturing process of food products, it is possible to undergo severe conditions for DNA such as heat treatment. Therefore, the features of the present invention using mtDNA are particularly effective. Further, the speed of personal identification according to the present invention,
Economic efficiency is a suitable factor for product manufacturing process control.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明の技術
的範囲は、下記の実施形態によって限定されるものでは
なく、その要旨を変更することなく、様々に改変して実
施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均
等の範囲にまで及ぶものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and The present invention can be implemented with various modifications without changing the gist. Moreover, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range.

【0035】<多型部位の選択>本発明者らは、mtDNA
のいくつかの多型部位を同時に速く検出するために、良
好な方法として、対立遺伝子特異的プライマーセットを
使った多重APLP法を開発した。表1には、今回の試験に
用いた六つのmtDNA多型部位を示した。
<Selection of polymorphic site> The present inventors
We developed a multiplex APLP method using an allele-specific primer set as a good method to detect several polymorphic sites in Escherichia coli simultaneously. Table 1 shows the six mtDNA polymorphic sites used in this study.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】これらの検出部位は、東アジア民族におい
て重要な突然変異であるように思われた。六つの多型部
位のうちの五つ(nt3010、nt4386、nt5178、nt8794、及
びnt10398)は、翻訳領域であり、残りの一つは、シト
クロームオキシダーゼII/リジンtRNA間の非翻訳領域
(cytochrome oxidase II / tRNALys )(9bp)におけ
る9bpの繰り返し変異(Tanaka, M., Gong, J. S., Zha
ng, J., Yoneda, M., Yagi, K., Lancet 1998, 351, 18
5-186.: Tanaka, M., Gong, J., Zhang, J., Yamada,
Y., Yagi, K., Mech. Ageing Dev. 2000, 116, 65-7
6.:Ikebe, S., Tanaka, M., Ozawa, T., Mol. Brain R
es. 1995 28,281-295.)についての多型である。
These detection sites appeared to be important mutations in East Asians. Five of the six polymorphic sites (nt3010, nt4386, nt5178, nt8794, and nt10398) are translation regions, and the other one is a non-translation region between cytochrome oxidase II / lysine tRNA (cytochrome oxidase II). / tRNA Lys ) (9bp) 9bp repeat mutation (Tanaka, M., Gong, JS, Zha
ng, J., Yoneda, M., Yagi, K., Lancet 1998, 351, 18
5-186 .: Tanaka, M., Gong, J., Zhang, J., Yamada,
Y., Yagi, K., Mech. Ageing Dev. 2000, 116, 65-7
6 .: Ikebe, S., Tanaka, M., Ozawa, T., Mol. Brain R
es. 1995 28,281-295.).

【0038】<DNAテンプレートの準備>図1に示す
ように、東アジア住民のうち、健康な個体からの247
1名の血液サンプル(16ヶ所の日本人、2ヶ所の韓国
人、1ヶ所の中国人を含み、以前にアルコールデヒドロ
ゲナーゼ2とアルデヒドデヒドロゲナーゼ2を分析した
ドイツ人(ミュンヘン在住)のサンプルを含む(Aoshim
a, T., Umetsu, K., Yuasa,I., Watanabe, T., Suzuki,
T., Electrophoresis 1998, 19, 659-660.)。)を得
た。ゲノムDNAは、標準的なプロトコルに従って、そ
れぞれの血液サンプルから調製した。
<Preparation of DNA template> As shown in FIG. 1, 247 from healthy individuals among East Asian residents.
One blood sample (including 16 Japanese, 2 Korean, 1 Chinese, and a German (Munich) who previously analyzed alcohol dehydrogenase 2 and aldehyde dehydrogenase 2 (Aoshim
a, T., Umetsu, K., Yuasa, I., Watanabe, T., Suzuki,
T., Electrophoresis 1998, 19, 659-660.). ) Got. Genomic DNA was prepared from each blood sample according to standard protocols.

【0039】<mtDNAの増幅反応>APLP解析(Watanabe,
G., Umetsu, K., Yuasa, I., Suzuki, T., Hum. Gene
t.1997, 99,34-37.)に用いるオリゴヌクレオチドプラ
イマーセットは、mtDNA (Anderson, S., Barkier, A.
T., Barrell, B. G., DeBruijin, M. H. L., Coulson,
A. R., Drouin, J., Eperon, I. C., Neirlich, D. P.,
Roe, B. A., Sanger, F., Schreier, P. H., Smith,
A. J. H., Staden, R., Young, I. G., Nature 1981, 2
90, 457-465.)の塩基配列に基づいて設計し、表2に示
す濃度で使用した。PCR反応は、2ng〜20ng ゲノムD
NA、1x PCR緩衝液、それぞれ120μMのdNTP、適当な
濃度のプライマー(表2を参照)、及び0.5 units HotS
tar Taqポリメラーゼ(Qiagen, Hilden, Germany)を含
む20μLの全溶液中において、DNA Thermal Cycler 9700
(Applied Biosystems、Foster City, CA, USA)を用い
て行った。なお、表2中において、mtDNAの塩基配列に
対して、非相補的な塩基については小文字で示してい
る。
<Amplification reaction of mtDNA> APLP analysis (Watanabe,
G., Umetsu, K., Yuasa, I., Suzuki, T., Hum. Gene
t.1997, 99,34-37.), the oligonucleotide primer set used was mtDNA (Anderson, S., Barkier, A.
T., Barrell, BG, DeBruijin, MHL, Coulson,
AR, Drouin, J., Eperon, IC, Neirlich, DP,
Roe, BA, Sanger, F., Schreier, PH, Smith,
AJH, Staden, R., Young, IG, Nature 1981, 2
90, 457-465.) And designed at the concentrations shown in Table 2. PCR reaction is 2ng to 20ng Genome D
NA, 1x PCR buffer, 120 μM dNTPs each, appropriate concentration of primers (see Table 2), and 0.5 units HotS
DNA Thermal Cycler 9700 in 20 μL total solution containing tar Taq polymerase (Qiagen, Hilden, Germany)
(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). In Table 2, noncomplementary bases with respect to the base sequence of mtDNA are shown in lowercase letters.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】最初の95℃で15分間の変性反応に続いて、
33回の増幅サイクル(94℃で10秒間、52℃で10秒間、
72℃で5秒間を1サイクルとした。)を行い、最後に72
℃で1分間の延長反応を行った。6つの多型部位のいず
れかの部位の増幅反応が失敗したときには、その部位に
おけるプライマーセットを用いたPCR反応を行った。
Following the first 15 minutes of denaturation reaction at 95 ° C.,
33 amplification cycles (94 ° C for 10 seconds, 52 ° C for 10 seconds,
One cycle was 5 seconds at 72 ° C. ) And finally 72
An extension reaction was performed at 1 ° C for 1 minute. When the amplification reaction at any of the six polymorphic sites failed, a PCR reaction was performed using the primer set at that site.

【0042】<増幅産物の分離>3μLのPCR産物溶液を3
75mMトリス塩酸緩衝液(pH8.9)を用いた6.5cmのポリアク
リルアミドゲル(10%T, 5%C)(ランニング緩衝液とし
て、25 mM Tris, 192 mM glycine; pH 8.3を用いた。)
によって、電気泳動法を利用して分離した。DNAバンド
は、SYBR Gold(Molecular Probes, Rockland, ME, US
A)で染色した後に、蛍光間接撮影によって検出した。
<Separation of Amplification Products> Add 3 μL of PCR product solution to 3
6.5 cm polyacrylamide gel (10% T, 5% C) using 75 mM Tris-HCl buffer (pH 8.9) (25 mM Tris, 192 mM glycine; pH 8.3 was used as a running buffer).
Were separated by electrophoresis. The DNA band is SYBR Gold (Molecular Probes, Rockland, ME, US
After staining with A), it was detected by fluorography.

【0043】<PCR産物のダイレクトシークエンス>
移動度において異なる9bp領域からのPCR産物は、ABI P
rism 310 シークエンサと、BigDye Terminator Cycle S
ezuencing FSキット(Applied Biosystems)とを用いて
ダイレクトシークエンスを行った。
<Direct Sequence of PCR Product>
PCR products from the 9 bp region that differed in mobility were ABI P
rism 310 Sequencer and BigDye Terminator Cycle S
Direct sequencing was performed using the ezuencing FS kit (Applied Biosystems).

【0044】<系統発生学的分析>各群におけるハプロ
タイプ頻度を使って、カバッリ・スフォルツァのコード
距離(Cavalli-Sforza's chord distance)を計算した
(Cavalli-Sforza, L. L.,Edwards, A. W. F., Am. J.
Hum. Genet. 1967, 19, 233-257.)。距離マトリックス
は、近隣接合法によってクラスターに分類させた(Sait
ou, N., Nei, M., Mol. Biol. Evol.1987, 4, 406-42
5)。これらの分析は、コンピュータ・プログラムPHYLI
P 3.5c(Felsenstein,J., University of Washington,
WA, USA)とTreeView(Page, R. D. M., Comput. Appl.
Biosci. 1996, 12, 357-358.)とを用いて行った。
<Phylogenetic analysis> Using the haplotype frequencies in each group, the Cavalli-Sforza's chord distance was calculated (Cavalli-Sforza, LL, Edwards, AWF, Am. J. .
Hum. Genet. 1967, 19, 233-257.). The distance matrix is classified into clusters by the neighborhood joining method (Sait
ou, N., Nei, M., Mol. Biol. Evol. 1987, 4, 406-42
Five). These analyzes are based on the computer program PHYLI
P 3.5c (Felsenstein, J., University of Washington,
WA, USA) and TreeView (Page, RDM, Comput. Appl.
Biosci. 1996, 12, 357-358.).

【0045】<結果および考察>多数のDNAサンプル
のハプロタイプを決定するための良好なシステムを構築
するために、我々は75bp〜151bpまでの大きさに及
ぶ産物を増幅するために6組のプライマーセットを準備
し、それらを一つのチューブに混入した。APLP法は、以
前にDNAシークエンスによって解析されている50人のm
tDNAサンプルをテストとして用いることによって評価し
た。APLP法とシークエンス分析との結果は一致した。AP
LP法は、PCR増幅を一本のチューブで行い、SYBR Gold染
色と非変性下でのPAGEを用いるだけであることから、非
常に簡易な方法である。ヒトmtDNAハプロタイプを多重A
PLP法にかけ、ポリアクリルアミドゲルによって電気泳
動分離した後のバンドパターンを図2に示した。それぞ
れの対立遺伝子は、既知の点突然変異を持つPCR産物と
比較することによって、正確にタイプ分けを行うことが
できた。
Results and Discussion In order to construct a good system for determining the haplotype of large numbers of DNA samples, we used 6 primer sets to amplify products ranging in size from 75 bp to 151 bp. Were prepared and mixed in one tube. The APLP method is based on 50 m previously analyzed by DNA sequence.
It was evaluated by using the tDNA sample as a test. The results of the APLP method and the sequence analysis were in agreement. AP
The LP method is a very simple method because PCR amplification is performed in a single tube and only SYBR Gold staining and PAGE under non-denaturing are used. Multiplex human mtDNA haplotype
The band pattern after the PLP method and the electrophoretic separation by polyacrylamide gel is shown in FIG. Each of the alleles could be accurately typed by comparison with PCR products with known point mutations.

【0046】mtDNA多型は、ヒトの進化と移動とを説明
するために、母系遺伝マーカとして広く用いられてい
る。nts5178とnts10398の2ヶ所の突然変異部
位を用いた制限断片長多型(RFLP)分析によって、mtDN
Aが3つのタイプ(A-C)に分類できること、及び日本人
においては、ハプログループAの頻度は、より若い個体
に比べると、百寿者において際だって高いことが報告さ
れている(Tanaka, M.,Gong, J. S., Zhang, J., Yoned
a, M., Yagi, K., Lancet 1998, 351, 185-186.: Tana
ka, M., Gong, J., Zhang, J., Yamada, Y., Yagi, K.,
Mech. Ageing Dev. 2000, 116, 65-76.)。今回の研究
では、これらの3つのハプログループ(A、B、及び
C)は、更に4つの突然変異部位を付け加えることで、
表3に示すように、18のハプロタイプ(A1-A3、B1-B
8、及びC1-C7)に分類することができた。
MtDNA polymorphisms are widely used as maternal genetic markers to explain human evolution and migration. mtDN was analyzed by restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis using two mutation sites, nts5178 and nts10398.
It has been reported that A can be classified into three types (AC), and that in Japanese, the frequency of haplogroup A is significantly higher in centenarians than in younger individuals (Tanaka, M. , Gong, JS, Zhang, J., Yoned
a, M., Yagi, K., Lancet 1998, 351, 185-186 .: Tana
ka, M., Gong, J., Zhang, J., Yamada, Y., Yagi, K.,
Mech. Ageing Dev. 2000, 116, 65-76.). In the current study, these three haplogroups (A, B, and C) added four additional mutation sites,
As shown in Table 3, 18 haplotypes (A1-A3, B1-B
8 and C1-C7).

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】なお、表3中の9bpa)列に示される数値
は、1が9-bp配列の欠失を、2が9-bp配列の二重化を、3
が9-bp配列の三重化を、2aが二重化から 4bpの挿入(異
種形成)を、2bが二重化から 3bpの欠失(異種形成)を
それぞれ示している。また、アジア住民及びドイツ住民
におけるこれらのハプロタイプの頻度を表4及び表5に
示した。表4には各ハプロタイプに属する人数を、表5
には日本人と諸外国人とで各ハプロタイプに属する割合
を、表6には日本人と諸外国人とで各ハプログループに
属する割合をそれぞれ示したものである。
The numerical values shown in the 9bp a) column of Table 3 are: 1 for deletion of 9-bp sequence, 2 for duplication of 9-bp sequence, 3
Shows triplet of 9-bp sequence, 2a shows insertion of 4bp from duplication (heterogeneity), and 2b shows deletion of 3bp from duplication (heterogeneity). The frequencies of these haplotypes in Asian and German residents are shown in Tables 4 and 5. Table 4 shows the number of people who belong to each haplotype.
Shows the proportion of Japanese and foreign nationals belonging to each haplotype, and Table 6 shows the proportion of Japanese and foreign nationals belonging to each haplogroup.

【0049】[0049]

【表4】 [Table 4]

【0050】[0050]

【表5】 [Table 5]

【0051】[0051]

【表6】 [Table 6]

【0052】99%以上のmtDNAは、10のmtDNAハプロタイ
プ (A1、A2、B1、B2、B3、B5、C1、C2、C3、及びC5)
で構成されていた。mtDNAハプロタイプの進化関係を示
す系統発生的ネットワークを図3に示した。ハプロタイ
プB1(先祖のハプロタイプと推定される)とC1は、すべ
ての住民に分布していた。しかしながら、ハプロタイプ
A1、A2、B2、B3及びC2は、ほとんどアジア人に限定され
ており、B5とC5は、ほとんど排他的にドイツ人のみに確
認された。ハプログループAは、すべてアジア人に確認
されたが、ドイツ人には確認されなかった。ハプロタイ
プA1とA2は、アジアのグループに広く分布していた。
99% or more of mtDNA has 10 mtDNA haplotypes (A1, A2, B1, B2, B3, B5, C1, C2, C3, and C5).
Was composed of. A phylogenetic network showing the evolutionary relationship of mtDNA haplotypes is shown in FIG. Haplotypes B1 (presumed ancestral haplotypes) and C1 were distributed in all populations. However, the haplotype
A1, A2, B2, B3 and C2 were mostly restricted to Asians, and B5 and C5 were almost exclusively identified to Germans only. Haplogroup A was all confirmed by Asians but not by Germans. Haplotypes A1 and A2 were widely distributed in Asian groups.

【0053】日本人におけるハプロタイプA2の頻度は、
26%〜44%まで広がっているが、中国人には最も低い頻度
(17%)しか見られなかった。逆に中国人は、A1頻度(1
2%)において最も高い値を示した。ハプロタイプB2は、
すべての日本人、特に沖縄(21.7%)において高い頻度
で観察されたが、二つの韓国住民(3.1%)、中国人及び
ドイツ人(0%)では低かった。ハプロタイプB2は、有史
以前の時代に日本南部で最初に発生し、遺伝的浮動によ
って頻度において増加した後、日本北部と韓国に広がっ
たものと推測された。
The frequency of haplotype A2 in Japanese is
Spreading from 26% to 44%, it was the least common (17%) among Chinese. Conversely, Chinese people have A1 frequency (1
2%) showed the highest value. Haplotype B2 is
It was frequently observed in all Japanese, especially Okinawa (21.7%), but was low in two Koreans (3.1%), Chinese and German (0%). It was speculated that haplotype B2 first occurred in prehistoric times in southern Japan, increased in frequency due to genetic drift, and then spread to northern Japan and South Korea.

【0054】日本人における9bp(CCCCCTCTA)の欠失
頻度は、多治見での19%から、対馬での7%まで変動し
た。この値は、以前の報告値(Harihara, S., Hirai,
M., Suutou, Y., Shimizu, K., Omoto, K., Hum. Biol.
1992, 64, 161-166; Horai, S.,Murayama, K., Hayasa
ka, K., Matsubayashi, S.,Hattori, Y., Fucharoen,
G.,Harihara, S., Park, K. S., Omoto, K., Pan, I.
H., Am. J. Hum. Genet. 1996, 59, 579-590.)とほと
んど等しいものであった。9bpの欠失は、ハプロタイプ
B3とC3に属する個人の特性を示している。さらに、不規
則なバンドを持つ五名の個体については、シークエンス
によってその不規則性の原因を明確にした。彼らのうち
の三名は、9bp領域が三重化(triplication)されてい
た。
The deletion frequency of 9 bp (CCCCCTCTA) in Japanese varied from 19% in Tajimi to 7% in Tsushima. This value corresponds to the previously reported value (Harihara, S., Hirai,
M., Suutou, Y., Shimizu, K., Omoto, K., Hum. Biol.
1992, 64, 161-166; Horai, S., Murayama, K., Hayasa
ka, K., Matsubayashi, S., Hattori, Y., Fucharoen,
G., Harihara, S., Park, KS, Omoto, K., Pan, I.
H., Am. J. Hum. Genet. 1996, 59, 579-590.). 9bp deletion is a haplotype
The characteristics of individuals belonging to B3 and C3 are shown. Furthermore, for five individuals with irregular bands, the cause of the irregularity was clarified by a sequence. Three of them had triplicated 9 bp regions.

【0055】また、残り二人については、ヘテロ二重化
(heteroduplexes)の自己生産形成が観察された。一
人については、約4bpの挿入を含む異種形成(heteropla
smic)であり(CCCCCCCCCCCTACCCCCTCTA:配列番号1
8)、他の一人については、約3bpの欠失を含む異種形
成(CCCCCCCCCCCTCTA:配列番号19)であった。これ
と類似の変化が、以前に報告されている(Wrischnik,
L. A., Higuchi, R. G.,Stoneking, M., Erlich, H.
A., Arnheim, N., Wilson, A. C., Nucleic AcidsRes.
1987, 15, 529-542; Watkins, W. S., Bamshad, M., Di
xon, M. E., Bhaskara, R. B., Naidu, J. M., Reddy,
P. G., Prasad, B. V. R., Das, P. K., Perry, P. C.,
Gai, P. B., Bhanu, A., Kusuma, Y. S., Lum, J. K.,
Fischer, P., Jorde, L. B., Am. J. Phys. Anthropol.
1999, 109, 1467-158; Finnila, S., Majamaa, K., J.
Hum. Genet. 2001, 46, 64-69.)。我々は、COII-tRNA
Lysの中間領域における9bpの繰り返し配列の鎖長変異
は数回発生したものと確認した。
In the other two, self-production of heteroduplexes was observed. For one person, a heterologous (heteropla) containing an insertion of approximately 4 bp.
smic) (CCCCCCCCCCCTACCCCCTCTA: SEQ ID NO: 1)
8), the other one was heterogeneous (CCCCCCCCCCCTCTCTA: SEQ ID NO: 19) containing a deletion of about 3 bp. Similar changes have been reported previously (Wrischnik,
LA, Higuchi, RG, Stoneking, M., Erlich, H.
A., Arnheim, N., Wilson, AC, Nucleic AcidsRes.
1987, 15, 529-542; Watkins, WS, Bamshad, M., Di
xon, ME, Bhaskara, RB, Naidu, JM, Reddy,
PG, Prasad, BVR, Das, PK, Perry, PC,
Gai, PB, Bhanu, A., Kusuma, YS, Lum, JK,
Fischer, P., Jorde, LB, Am. J. Phys. Anthropol.
1999, 109, 1467-158; Finnila, S., Majamaa, K., J.
Hum. Genet. 2001, 46, 64-69.). We have COII-tRNA
It was confirmed that the chain length mutation of the 9 bp repeating sequence in the intermediate region of Lys occurred several times.

【0056】カバッリ・スフォルツァのコード距離(Ca
valli-Sforza's chord distance)と近隣接合法を用い
て組み立てられた発生系統樹を図4に示した。この系統
樹によって、日本住民は、今回分析された東アジア住民
と互いに強い遺伝的近親性を持っていることが明らかと
なっている。この無根系統樹のネットワークにおけるク
ラスターは、ドイツ、北部中国、韓国、及び日本で観察
された。ドイツと沖縄との間の関係は、最も遠かった。
非常に興味深いことに、今回の単純な実験から得られた
系統発生樹は、従来の遺伝的マーカ(Omoto, K., Saito
u, N., Am. J.Phys. Anthropol. 1997, 102, 437-44
6.)及びmtDNAの非翻訳領域(Horai, S.,Murayama, K.,
Hayasaka, K., Matsubayashi, S., Hattori, Y., Fuch
aroen, G., Harihara, S., Park, K. S., Omoto, K., P
an, I. H., Am. J. Hum. Genet. 1996, 59, 579-590.)
からの巨大なデータから得られた系統発生樹に似てい
た。
Code distance of Cavalli Sforza (Ca
Fig. 4 shows a phylogenetic tree constructed by using the valli-Sforza's chord distance) and the neighborhood joining method. This phylogenetic tree reveals that Japanese residents have strong genetic relatives with the East Asian population analyzed this time. Clusters in this rootless phylogenetic network were observed in Germany, northern China, South Korea, and Japan. The relationship between Germany and Okinawa was farthest.
Interestingly enough, the phylogenetic tree obtained from this simple experiment showed that conventional genetic markers (Omoto, K., Saito
u, N., Am. J. Phys. Anthropol. 1997, 102, 437-44
6.) and untranslated region of mtDNA (Horai, S., Murayama, K.,
Hayasaka, K., Matsubayashi, S., Hattori, Y., Fuch
aroen, G., Harihara, S., Park, KS, Omoto, K., P
an, IH, Am. J. Hum. Genet. 1996, 59, 579-590.)
It resembled a phylogenetic tree obtained from huge data from.

【0057】<結論>APLP法を使用する前には、PCR条
件のため、オリゴヌクレオチドプライマーの特異性、至
適濃度、及びアニーリング温度を決定することが必要で
ある。一旦、これらの条件が最適化されると、再現可能
な結果が得られる。PCR-APLP法は、mtDNAにおける既知
の点突然変異部位を検査するための迅速、容易、かつ敏
感な方法である。さらに、この方法は、PCRとゲル電気
泳動のみを必要とするだけであって、高価な蛍光プライ
マーやビオチンラベルプライマー、制限酵素、及び高価
な装置を必要としない。こうして、PCR-APLP法は、1つ
のPCR反応系において実施することが可能であるため、
その増幅産物について一度の電気泳動または質量分析等
での解析を同時検出が行えることから、他法と比べて、
廉価、高速かつ大量に個人識別を行うことが可能な方法
であることが確認された。
<Conclusion> Before using the APLP method, it is necessary to determine the specificity, optimal concentration, and annealing temperature of the oligonucleotide primer due to PCR conditions. Once these conditions are optimized, reproducible results are obtained. The PCR-APLP method is a rapid, easy, and sensitive method for examining known point mutation sites in mtDNA. Moreover, this method only requires PCR and gel electrophoresis, and does not require expensive fluorescent or biotin-labeled primers, restriction enzymes, and expensive equipment. Thus, since the PCR-APLP method can be carried out in one PCR reaction system,
Compared with other methods, the amplified product can be analyzed simultaneously by electrophoresis or mass spectrometry.
It was confirmed that it is a low-cost, high-speed, and mass-identification method.

【0058】[0058]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Masashi, TANAKA <120> Multiplex amplified product-length polymorphism analysis for rapid detection of human mitochondrial DNA variations <130> APLP analysis of human mtDNA <140> P02013TAN <141> 2002-03-22 <160> 19 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:8794C <400> 1 acctcggact tctgcctc 18 <210> 2 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:8794T <400> 2 attggacctc ggactcttgc ctt 23 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:8794R <400> 3 acagcgaaag cctataatca c 21 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:9BPF <400> 4 acaggagcat accacagttt c 21 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:9BPR <400> 5 ctaagttagc tttacagtgg g 21 <210> 6 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:4386C <400> 6 atctccgtgc cacctac 17 <210> 7 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:4386T <400> 7 agttgttctc cgtgccagct at 22 <210> 8 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:4386R <400> 8 attgcaacat tttcggggta tg 22 <210> 9 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:3010G <400> 9 attggatcag gacttcccg 19 <210> 10 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:3010A <400> 10 gctacatgga tcaggacaac cca 23 <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:3010R <400> 11 gatcacgtag gactttaatc g 21 <210> 12 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:5178C <400> 12 gtcgcacctg aagcaagc 18 <210> 13 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:5178A <400> 13 tgatcaacgc acctgaaaca aga 23 <210> 14 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:5178R <400> 14 attgcaaaaa gcaggttagc g 21 <210> 15 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:10398G <400> 15 ctacaagaag gattagactg rg 22 <210> 16 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:10398A <400> 16 atcactctac aaagaggatt agactgaa 28 <210> 17 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:10398R <400> 17 ctagaagtga gatggtaaat gc 22 <210> 18 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:4bp-ins <400> 18 cccccccccc ctaccccctc ta 22 <210> 19 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:3bp-del <400> 19 cccccccccc ctcta 15[Sequence list]                                SEQUENCE LISTING        <110> Masashi, TANAKA <120> Multiplex amplified product-length polymorphism       analysis for rapid detection of human mitochondrial DNA       variations <130> APLP analysis of human mtDNA <140> P02013TAN <141> 2002-03-22 <160> 19 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 8794C <400> 1 acctcggact tctgcctc 18    <210> 2 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 8794T <400> 2 attggacctc ggactcttgc ctt 23    <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 8794R <400> 3 acagcgaaag cctataatca c 21    <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 9BPF <400> 4 acaggagcat accacagttt c 21    <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 9BPR <400> 5 ctaagttagc tttacagtgg g 21    <210> 6 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 4386C <400> 6 atctccgtgc cacctac 17    <210> 7 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 4386T <400> 7 agttgttctc cgtgccagct at 22    <210> 8 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 4386R <400> 8 attgcaacat tttcggggta tg 22    <210> 9 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 3010G <400> 9 attggatcag gacttcccg 19    <210> 10 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 3010A <400> 10 gctacatgga tcaggacaac cca 23    <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 3010R <400> 11 gatcacgtag gactttaatc g 21    <210> 12 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 5178C <400> 12 gtcgcacctg aagcaagc 18    <210> 13 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 5178A <400> 13 tgatcaacgc acctgaaaca aga 23    <210> 14 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 5178R <400> 14 attgcaaaaa gcaggttagc g 21    <210> 15 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 10398G <400> 15 ctacaagaag gattagactg rg 22    <210> 16 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 10398A <400> 16 atcactctac aaagaggatt agactgaa 28    <210> 17 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 10398R <400> 17 ctagaagtga gatggtaaat gc 22    <210> 18 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 4bp-ins <400> 18 cccccccccc ctaccccctc ta 22    <210> 19 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: 3bp-del <400> 19 cccccccccc ctcta 15

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 mtDNAの変異を検出したときの東アジア住民
の地理的分布を示す地図である。なお、小さな島につい
ては、白丸で示した。
FIG. 1 is a map showing the geographical distribution of East Asian residents when mtDNA mutations are detected. Note that small islands are indicated by white circles.

【図2】 mtDNAハプロタイプを確認したときのAPLPバ
ンドパターンを示す電気泳動後の写真図である。レーン
1はA1を、レーン2はA2を、レーン3はB1を、レーン4
はB2を、レーン5はB3を、レーン6はC1を、レーン7は
C2を、レーン8はC3を、レーンMは10-bpDNAラダーマー
カをそれぞれ電気泳動したものである。
FIG. 2 is a photograph after electrophoresis showing the APLP band pattern when the mtDNA haplotype was confirmed. Lane 1 is A1, Lane 2 is A2, Lane 3 is B1, Lane 4
Is B2, lane 5 is B3, lane 6 is C1, lane 7 is
C2, lane 8 are C3, and lane M is a 10-bp DNA ladder marker.

【図3】 mtDNAの系統発生樹ネットワークを示す図で
ある。最も確からしい根幹(ルート)は、ハプロタイプ
B1であるが、ケンブリッジ対照配列(Anderson, S., Ba
rkier, A. T., Barrell, B. G., DeBruijin, M. H. L.,
Coulson, A.R., Drouin, J., Eperon, I. C., Neirlic
h, D. P., Roe, B. A., Sanger, F.,Schreier, P. H.,
Smith, A. J. H., Staden, R., Young, I. G., Nature
1981290, 457-465.)は、ハプロタイプC1に対応してい
る。各円の大きさは、日本人における発生頻度にほぼ比
例させている。また、図中の点線は、関連性の薄いもの
同士のハプロタイプを繋いだものである。
FIG. 3 is a diagram showing a phylogenetic tree network of mtDNA. The most probable root is the haplotype
B1, but Cambridge control sequence (Anderson, S., Ba
rkier, AT, Barrell, BG, DeBruijin, MHL,
Coulson, AR, Drouin, J., Eperon, IC, Neirlic
h, DP, Roe, BA, Sanger, F., Schreier, PH,
Smith, AJH, Staden, R., Young, IG, Nature
1981290, 457-465.) Corresponds to haplotype C1. The size of each circle is approximately proportional to the frequency of occurrence in Japanese. In addition, the dotted line in the figure is a connection of haplotypes of unrelated ones.

【図4】 カバッリ・スフォルツァのコード遺伝的距離
(Cavalli-Sforza'schord genetic distance)に基づい
て、20の住民について、近隣接合樹を発生系統学的に
示した図である。距離は、各枝の長さに比例している。
FIG. 4 is a diagram phylogenetically showing the neighboring zygosity trees of 20 inhabitants based on the Cavalli-Sforza'schord genetic distance of Cavalli-Sforza. The distance is proportional to the length of each branch.

フロントページの続き (72)発明者 田中 雅嗣 愛知県名古屋市千種区向陽一丁目1―18 (72)発明者 梅津 和夫 山形県山形市飯田2−5−16 Fターム(参考) 4B024 AA11 CA01 HA12 4B063 QA12 QA18 QA19 QA20 QQ42 QR08 QR32 QR42 QR55 QR62 QS25 QS34 QX01 Continued front page    (72) Inventor Masatsugu Tanaka             1-18 Koyo 1-chome, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi (72) Inventor Kazuo Umezu             2-16 Iida, Yamagata City, Yamagata Prefecture F-term (reference) 4B024 AA11 CA01 HA12                 4B063 QA12 QA18 QA19 QA20 QQ42                       QR08 QR32 QR42 QR55 QR62                       QS25 QS34 QX01

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヒトミトコンドリアDNAの塩基配列の
うち、4386位、または8794位のうちの少なくと
もいずれか一つの一塩基多型を検出することを特徴とす
る遺伝子検出方法。
1. A method for detecting a gene, which comprises detecting at least one single nucleotide polymorphism at position 4386 or position 8794 in the nucleotide sequence of human mitochondrial DNA.
【請求項2】 ヒトミトコンドリアDNAの塩基配列の
うち、8272位から8289位までの間の9塩基の塩
基配列に対する挿入または欠失による多型を検出するこ
とを特徴とする遺伝子検出方法。
2. A method for detecting a gene, which comprises detecting a polymorphism due to insertion or deletion in a nucleotide sequence of 9 bases from 8272 to 8289 in the human mitochondrial DNA.
【請求項3】 ヒトミトコンドリアDNAの塩基配列の
うち、3010位、5178位、または10398位の
うちの少なくともいずれか一つの一塩基多型を検出する
ことを特徴とする遺伝子検出方法。
3. A method for detecting a gene, which comprises detecting at least one single nucleotide polymorphism at position 3010, position 5178, or position 10398 in a human mitochondrial DNA base sequence.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
遺伝子検出方法に基づいて個人を識別することを特徴と
するヒトミトコンドリアDNAの多型を用いた個人識別
方法。
4. A method for identifying an individual using a polymorphism in human mitochondrial DNA, characterized by identifying an individual based on the method for detecting a gene according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 ヒトミトコンドリアDNAの塩基配列の
うち、3010位、4386位、5178位、8794
位、若しくは10398位における一塩基多型、または
8272位から8289位までの間の9塩基の塩基配列
に対する挿入または欠失による多型について、同一の反
応系において核酸増幅を行い、その増幅産物を検出する
ことにより、複数のヒトミトコンドリアDNAの多型を
検出することを特徴とする遺伝子検出方法。
5. Among the nucleotide sequences of human mitochondrial DNA, 3010th position, 4386th position, 5178th position and 8794th position.
Position, or the single nucleotide polymorphism at the 10398th position, or the polymorphism due to insertion or deletion with respect to the nucleotide sequence of 9 bases from the 8272nd position to the 8289th position, nucleic acid amplification is performed in the same reaction system, A method for detecting a gene, which comprises detecting a polymorphism in a plurality of human mitochondrial DNAs by detecting.
【請求項6】 産業上の生産工程において、異物として
混入する生体由来物質に関して、前記異物の由来となる
個人を識別することを特徴とする請求項4または請求項
5のいずれかに記載のヒトミトコンドリアDNAの多型
を用いた個人識別方法。
6. The human according to claim 4 or 5, wherein an individual who is a source of the foreign substance is identified with respect to a biological substance mixed as a foreign substance in an industrial production process. An individual identification method using a polymorphism in mitochondrial DNA.
【請求項7】 法医学分野での個人識別、親子鑑定、疫
学調査、考古学調査において個人を識別することを特徴
とする請求項4または請求項5のいずれかに記載のヒト
ミトコンドリアDNAの多型を用いた個人識別方法。
7. The human mitochondrial DNA polymorphism according to claim 4 or 5, wherein the individual is identified in personal identification, paternity examination, epidemiological survey, or archaeological survey in the field of forensic medicine. Personal identification method using.
【請求項8】 ヒトミトコンドリアDNAの塩基配列に
対して相補的な塩基配列を含み、ヒトミトコンドリアD
NAの4386位を3’末端に持つオリゴヌクレオチド
であって、4386位に対応する塩基が、シトシンまた
はグアニンであることを特徴とするオリゴヌクレオチ
ド。
8. A human mitochondrial D containing a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of human mitochondrial DNA.
An oligonucleotide having the 4386-position of NA at the 3'end, wherein the base corresponding to the 4386-position is cytosine or guanine.
【請求項9】 ヒトミトコンドリアDNAの塩基配列に
対して相補的な塩基配列を含み、ヒトミトコンドリアD
NAの8794位を3’末端に持つオリゴヌクレオチド
であって、8794位に対応する塩基が、チミンまたは
アデニンであることを特徴とするオリゴヌクレオチド。
9. A human mitochondrial D containing a base sequence complementary to the base sequence of human mitochondrial DNA.
An oligonucleotide having the 8794th position of NA at the 3'end, wherein the base corresponding to the 8794th position is thymine or adenine.
【請求項10】 ヒトミトコンドリアDNAの塩基配列
のうち、少なくとも8272位から8289位までの間
の塩基配列を挟んで対向する方向に向かう一対のオリゴ
ヌクレオチドプライマーセット。
10. A pair of oligonucleotide primer sets directed in opposite directions with a base sequence between at least positions 8272 and 8289 in the base sequence of human mitochondrial DNA interposed therebetween.
【請求項11】 請求項8〜請求項10のいずれかに記
載のオリゴヌクレオチドを含むことを特徴とする遺伝子
検出キット。
11. A gene detection kit comprising the oligonucleotide according to any one of claims 8 to 10.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007330151A (en) * 2006-06-14 2007-12-27 Masatsugu Tanaka Method for detecting gene associated with human mitochondrial dna
US7660447B2 (en) 2005-10-04 2010-02-09 Fujitsu Limited Detection of fingerprint distortion by deformation of elastic film or displacement of transparent board
JP2020162586A (en) * 2019-03-29 2020-10-08 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 Method for determining time of death of life form

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