JP2004159524A - 核酸試料中のヒトセロトニン5−ht4受容体遺伝子の型を検出する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の特定の多型を利用した、核酸試料の遺伝子型を検出する方法を提供する。
【解決手段】以下の工程(a)及び(b)を含む、核酸試料の遺伝子型を検出する方法、
(a)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析する工程、及び
(b)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析する工程。
【選択図】 なし
【解決手段】以下の工程(a)及び(b)を含む、核酸試料の遺伝子型を検出する方法、
(a)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析する工程、及び
(b)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析する工程。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、統合失調症に関連するヒトセロトニン5−HT4遺伝子の多型に関する。詳しくはヒトセロトニン5−HT4遺伝子において特定の多型を利用した遺伝子型の検出方法、該方法に利用されるキット等に関する。統合失調症の遺伝的リスクを診断することに本発明を利用することができる。
【0002】
【従来の技術】
セロトニン5−HT4受容体(5−HT4)は、統合失調症(非特許文献3〜5を参照)の中心的障害の一つであろうと重要視されている認知機能(非特許文献1、2を参照)に関連する。更に、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子(HTR4)が位置する染色体の5q33.2座位(非特許文献6を参照)は連鎖解析によって統合失調症の疾患易罹患性座位であることが示されている。
【0003】
疾患易罹患性に関与する候補遺伝子を選択する際に重要な観点は、疾患の病態生理学的仮説と、連鎖解析で疾患易罹患性との関連が示された座位であることの両方である。この観点からみて、以下に示すように、HTR4は統合失調症と関連する重要な候補遺伝子の一つである。
認知機能を調整する分子メカニズムは、統合失調症における病態生理学の重要な調節機構であろう。なぜなら、認知機能はこの疾患の基本的な障害であると見なされてきたからである(非特許文献3〜5を参照)。以下の理由から、5−HT4受容体は認知機能と関係する神経伝達物質の受容体であると一般的に信じられている(非特許文献1、2を参照)。一番目の理由は、5−HT4活性化によって引き起こされるcAMPの増加が、海馬におけるlong−term potentiation(LTP)の重要な調節をしていることである。LTPは学習や記憶を司る基本的な細胞メカニズムである(非特許文献9を参照)。5−HT4アゴニストであるSC53116によって誘導されたLTPフォーメーションの活性化は、スコポラミンと同様に、選択的5−HT4アンタゴニストであるGR113808によって阻害される(非特許文献10を参照)。二番目の理由は、ラットの行動実験からの知見による。つまり、5−HT4アゴニストとアンタゴニストは短期記憶や長期記憶に関連する認知の過程を調整する(非特許文献11を参照)。それ故、これらの研究から、統合失調症の病態生理において重要な役割を担うであろう学習や記憶といった認知の過程が5−HT4の活性化によって調整されることが示唆される。
【0004】
統合失調症の易罹患性座位という観点からみると、HTR4(5q31−5q33)が位置する5q33.2が統合失調症の易罹患性座位であることは、多くの研究で行われたゲノムワイド(genome wide)な連鎖解析によって確認されている(非特許文献6、12、13を参照)。それ故HTR4はこの疾患の認知障害仮説のみではなく、染色体の座位による候補解析にも基づいた、有力な統合失調症易罹患性の候補遺伝子である。
【0005】
更に、遺伝子多型を検索する為にはHTR4の特徴にも注意を払わないといけない。すなわち、HTR4の全長は130kb以上有り、5つのエクソンと9つのスプライスバリアント(5−HT4(a)、5−HT4(b)、5−HT4(c)、5−HT4(d)、5−HT4(h)、5−HT4(gef)、5−HT4(n)、図6を参照)から構成される(非特許文献14〜17を参照)。これらの多型は脳内の各部位でmRNA発現レベルが違っており、かつ、異なった薬理学的特徴を持つ。とりわけ、海馬、視床、及び小脳においては個人毎に異なったスプライスバリアントが様々な発現レベルで存在することが報告されている(非特許文献17、18を参照)。これらの領域は認知機能に重要な領域である。Functional cAMPテストでは、スプライスバリアント毎に異なった薬理作用であることが認められており、それ故、個人毎に異なるスプライスバリアントの発現パターンの違いは認知機能の多様性を反映しているのかもしれない。
【0006】
【非特許文献1】
Buhot MC (1997) Serotonin receptors in cognitive behaviors. Curr Opin Neurobiol 7:243−54
【非特許文献2】
Buhot MC, Martin S, Segu L (2000) Role of serotonin in memory impairment. Ann Med 32:210−21
【非特許文献3】
Andreasen NC, O’Leary DS, Cizadlo T, Arndt S, Rezai K, Ponto LL, Watkins GL, Hichwa RD (1996) Schizophrenia and cognitive dysmetria: a positron−emission tomography study of dysfunctional prefrontal−thalamic−cerebellar circuitry. Proc Natl Acad Sci U S A 93:9985−90
【非特許文献4】
Andreasen NC, Nopoulos P, O’Leary DS, Miller DD, Wassink T, Flaum M (1999) Defining the phenotype of schizophrenia: cognitive dysmetria and its neural mechanisms. Biol Psychiatry 46:908−20
【非特許文献5】
Elvevag B, Goldberg TE (2000) Cognitive impairment in schizophrenia isthe core of the disorder. Crit Rev Neurobiol 14:1−21
【非特許文献6】
Gurling HM, Kalsi G, Brynjolfson J, Sigmundsson T, Sherrington R, Mankoo BS, Read T, Murphy P, Blaveri E, McQuillin A, Petursson H, Curtis D (2001) Genomewide genetic linkage analysis confirms the presence of susceptibility loci for schizophrenia, on chromosomes 1q32.2, 5q33.2, and 8p21−22 and provides support for linkage to schizophrenia, on chromosomes 11q23.3−24 and 20q12.1−11.23. Am J Hum Genet 68:661−73
【非特許文献7】
Spiegelman JI, Mindrinos MN, Oefner PJ (2000) High−accuracy DNA sequence variation screening by DHPLC. Biotechniques 29:1084−90, 1092
【非特許文献8】
Otmakhova NA, Otmakhov N, Mortenson LH, Lisman JE (2000) Inhibition ofthe cAMP pathway decreases early long−term potentiation at CA1 hippocampal synapses. J Neurosci 20:4446−51
【非特許文献9】
Bliss TV, Collingridge GL (1993) A synaptic model of memory: long−termpotentiation in the hippocampus. Nature 361:31−9
【非特許文献10】
Matsumoto M, Togashi H, Mori K, Ueno K, Ohashi S, Kojima T, Yoshioka M(2001) Evidence for involvement of central 5−HT(4) receptors in cholinergic function associated with cognitive processes: behavioral, electrophysiological, and neurochemical studies. J Pharmacol Exp Ther 296:676−82
【非特許文献11】
Letty S, Child R, Dumuis A, Pantaloni A, Bockaert J, Rondouin G (1997)5−HT4 receptors improve social olfactory memory in the rat. Neuropharmacology 36:681−7
【非特許文献12】
Kendler KS, Myers JM, O’Neill FA, Martin R, Murphy B, MacLean CJ, Walsh D, Straub RE (2000) Clinical features of schizophrenia and linkage to chromosomes 5q, 6p, 8p, and 10p in the Irish Study of High−Density Schizophrenia Families. Am J Psychiatry 157:402−8
【非特許文献13】
Levinson DF, Holmans P, Straub RE, Owen MJ, Wildenauer DB, Gejman PV, Pulver AE, Laurent C, Kendler KS, Walsh D, Norton N, Williams NM, SchwabSG, Lerer B, Mowry BJ, Sanders AR, Antonarakis SE, Blouin JL, DeLeuze JF, Mallet J (2000) Multicenter linkage study of schizophrenia candidate regions on chromosomes 5q, 6q, 10p, and 13q: schizophrenia linkage collaborative group III. Am J Hum Genet 67:652−63
【非特許文献14】
Blondel O, Gastineau M, Dahmoune Y, Langlois M, Fischmeister R (1998) Cloning, expression, and pharmacology of four human 5−hydroxytryptamine 4 receptor isoforms produced by alternative splicing in the carboxyl terminus. J Neurochem 70:2252−61
【非特許文献15】
Bender E, Pindon A, van Oers I, Zhang YB, Gommeren W, Verhasselt P, Jurzak M, Leysen J, Luyten W (2000) Structure of the human serotonin 5−HT4receptor gene and cloning of a novel 5−HT4 splice variant. J Neurochem 74:478−89
【非特許文献16】
Claeysen S, Sebben M, Becamel C, Bockaert J, Dumuis A (1999) Novel brain−specific 5−HT4 receptor splice variants show marked constitutive activity: role of the C−terminal intracellular domain. Mol Pharmacol 55:910−20
【非特許文献17】
Vilaro MT, Domenech T, Palacios JM, Mengod G (2002) Cloning and characterization of a novel human 5−HT4 receptor variant that lacks the alternatively spliced carboxy terminal exon. RT−PCR distribution in human brain and periphery of multiple 5−HT4 receptor variants. Neuropharmacology 42:60−73
【非特許文献18】
Medhurst AD, Lezoualc’h F, Fischmeister R, Middlemiss DN, Sanger GJ (2001) Quantitative mRNA analysis of five C−terminal splice variants of the human 5−HT4 receptor in the central nervous system by TaqMan real timeRT−PCR. Brain Res Mol Brain Res 90:125−34
【非特許文献19】
Hoogendoorn B, Owen MJ, Oefner PJ, Williams N, Austin J, O’Donovan MC (1999) Genotyping single nucleotide polymorphisms by primer extension and high performance liquid chromatography. Hum Genet 104:89−93
【非特許文献20】
Kruglyak L (1999) Prospects for whole−genome linkage disequilibrium mapping of common disease genes. Nat Genet 22:139−44
【非特許文献21】
Kitamura Y, Moriguchi M, Kaneko H, Morisaki H, Morisaki T, Toyama K, Kamatani N (2002) Determination of probability distribution of diplotype configuration (diplotype distribution) for each subject from genotypic data using the EM algorithm. Ann Hum Genet 66:183−93
【非特許文献22】
Haliassos A, Chomel JC, Tesson L, Baudis M, Kruh J, Kaplan JC, Kitzis A (1989) Modification of enzymatically amplified DNA for the detection of point mutations. Nucleic Acids Res 17:3606
【非特許文献23】
Weir BS (1996) Geneic data analysis II. Sinauer Associates, Sunderland, MA
【非特許文献24】
Sham PC, Curtis D (1995) Monte Carlo tests for associations between disease and alleles at highly polymorphic loci. Ann Hum Genet 59 ( Pt 1):97−105
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
これまでの研究成果によって、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子と統合失調症との間には何らかの関係があることが示されているものの、当該遺伝子の多型と統合失調症の遺伝的(発症)リスクとの間の関連性については明確にされていない。
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであって、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の特定の多型を利用した検出方法、及び検出用キット等を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは以上の目的を達成すべく、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子のコード領域と選択的スプライシングに影響するイントロン領域のブランチサイトの多型検索を行った。まず、DHPLC (非特許文献7を参照)を用いた解析により、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子内にアミノ酸置換を伴わない1つのサイレントミューテーションとイントロン領域の6つのSNPを確認した。続いてこれらのSNPと統合失調症との関連を調べるために関連解析及びハプロタイプ解析を行った。関連解析の結果、2つのSNPが連鎖不平衡にあることが判明した。そこでこれら2つのSNPを用いてハプロタイプ解析を行ったところ、統合失調症の患者において特定のハプロタイプが正常対照者よりも有意に減少していることが認められた。即ち、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子内の2つの多型が統合失調症に強く関連することが明らかとなった。このことから、これらの多型を解析することが統合失調症の遺伝的罹患リスクの把握、統合失調症の判定、治療法の選択などに有用な手段になると考えられた。本発明はかかる知見に基づき完成されたものであり、次の構成を提供する。
[1]以下の工程(a)及び(b)を含む、核酸試料の遺伝子型を検出する方法、
(a)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析する工程、及び
(b)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析する工程。
[2]以下の工程(i)〜(iii)を含んでなる、統合失調症のリスク診断方法、
(i)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型、及び508−36位の多型を解析する工程、
(ii)前記工程によって得られる多型情報から核酸試料の遺伝子型を決定する工程、及び
(iii)決定された遺伝子型から統合失調症の遺伝的リスクを求める工程。
[3]以下の(1)及び(2)の核酸を含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析するための核酸、及び
(2)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析するための核酸。
[4]以下の(1)及び(2)の核酸が不溶性支持体に固定されてなる固定化核酸、
(1)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析するための核酸、及び
(2)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析するための核酸。
【0009】
尚、本明細書においてはヒトセロトニン5−HT4受容体を略称して「5−HT4」、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子を略称して「HTR4」とも呼ぶ。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の局面は核酸試料の遺伝子型を検出する方法に関し、(a)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型(以下、「353+6位多型」ともいう)を解析する工程、及び(b)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型(以下、「508−36位多型」ともいう)を解析する工程を含んで構成される。尚、以上の工程の結果得られる多型情報から核酸試料の遺伝子型を決定することにより統合失調症の遺伝的リスクを求めることができる。
各多型の位置は、エクソン領域内に存在する場合には、転写開始点を1番としてエクソン領域の通し番号で表し、イントロン領域内に存在する場合には、エクソン領域内に位置し且つ当該多型位置に最も近い塩基を基準とし、当該塩基からの位置によって表す。具体的には、まず基準となるエクソン領域内の塩基の番号を記載し、当該塩基よりも下流(3’側)に位置するのであれば基準塩基から数えた番号をプラス表示し、上流(5’側)に位置するのであれば同様にマイナス表示する。例えば、353+6であれば、転写開始点を1番としてエクソン領域の通し番号で353番目に位置する塩基から下流方向に数えて6番目の塩基位置を意味し、508−36であれば、転写開始点を1番としてエクソン領域の通し番号で508番目に位置する塩基から上流方向に数えて36番目の塩基位置を意味する。また、後述の実施例におけるvariant d−25は、スプライスバリアント5−HT4(d)のエクソンd(Bender,E., et al., Structure of the human serotonin 5−HT4 receptor gene and cloning of a novel 5−HT4 splice variant. J Neurochem, 2000. 74(2): p.478−89.)から上流方向に数えて25番目にある塩基位置を表す。
尚、公共のデータベースであるGenBank(NCBI)に登録されているヒト第5染色体の配列(ACCESSION NT_006859、VERSION NT_006859.10 GI:22052760、DEFINITION Homo sapiens chromosome 5 reference genomic contig.)において964482番、rs2278392番塩基がHTR4の353+6位の塩基に相当し、同様にACCESSION NT_006859の925880番、rs3734119番の塩基がHTR4の508−36位の塩基に相当する。
一方、G>Aのような表記は、当該塩基位置の多型がG(グアニン)又はA(アデニン)である二つの遺伝子型からなり、且つGである多型の方が頻度が高いことを意味する。
353+6G>Aは、第3エクソンにある353位の塩基から下流方向に数えて6番目にあるイントロン領域の塩基がGもしくはAであることを意味する。508−36T>Cは、第5エクソンにある508位の塩基から上流方向に数えて36番目にあるイントロン領域の塩基がTもしくはCであることを示している。
【0011】
本発明において「多型を解析する」とは、解析対象の多型について核酸試料がどのような遺伝子型を有するかを調べることを意味し、多型が存在する位置の塩基(塩基配列)を調べることと同義である。典型的には、353+6位多型の解析を例に採れば核酸試料における当該多型部分の遺伝子型がGG(353+6位塩基が両アレル共にGのホモ接合体)、GA(353+6位塩基がGのアレルとAのアレルとのヘテロ接合体)、及びAA(353+6位塩基が両アレル共にAのホモ接合体)の中のいずれであるかを調べることを意味する。
【0012】
各多型を解析する方法は特に限定されるものではなく例えば、アレル特異的プライマー(及びプローブ)を用い、PCR法による増幅、及び増幅産物の多型を蛍光又は発光によって解析する方法や、PCR(polymerase chain reaction)法を利用したPCR−RFLP(restriction fragment length polymorphism:制限酵素断片長多型)法、PCR−SSCP(single strand conformation polymorphism:単鎖高次構造多型)法(Orita,M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A., 86, 2766−2770(1989)等)、PCR−SSO(specific sequence oligonucleotide:特異的配列オリゴヌクレオチド)法、PCR−SSO法とドットハイブリダイゼーション法を組み合わせたASO(allele specific oligonucleotide:アレル特異的オリゴヌクレオチド)ハイブリダイゼーション法(Saiki, Nature, 324, 163−166(1986)等)、又はTaqMan−PCR法(Livak, KJ, Genet Anal,14,143(1999),Morris, T. et al., J. Clin. Microbiol.,34,2933(1996))、Invader法(Lyamichev V et al., Nat Biotechnol,17,292(1999))、プライマー伸長法を用いたMALDI−TOF/MS(matrix)法(Haff LA, Smirnov IP, Genome Res 7,378(1997))、RCA(rolling cycle amplification)法(Lizardi PM et al., Nat Genet 19,225(1998))、DNAチップ又はマイクロアレイを用いた方法(Wang DG et al., Science 280,1077(1998)等)、プライマー伸長法、サザンブロットハイブリダイゼーション法、ドットハイブリダイゼーション法(Southern,E., J. Mol. Biol. 98, 503−517(1975))等、公知の方法を採用できる。さらに、解析対象の多型部分を直接シークエンスすることにより解析してもよい。尚、これらの方法を任意に組み合わせて多型解析を行ってもよい。
【0013】
核酸試料が少量の場合には検出感度ないし精度の面から遺伝子増幅反応を伴う方法により解析することが好ましい。このような方法としては例えば、PCR法を利用した方法(例えばPCR−RFLP法)を挙げることができる。PCR法又はPCR法を応用した方法などの遺伝子増幅法により核酸試料を予め増幅(核酸試料の一部領域の増幅を含む)した後、上記いずれかの解析方法を適用することもできる。
一方、多数の核酸試料を解析する場合には、アレル特異的PCR法、アレル特異的ハイブリダイゼーション法、TaqMan−PCR法、Invader法、プライマー伸長法を用いたMALDI−TOF/MS(matrix)法、RCA(rolling cycle amplification)法、又はDNAチップ又はマイクロアレイを用いた方法等、多数の検体を比較的短時間で解析することが可能な解析方法を用いることが特に好ましい。
【0014】
以上の方法では各方法に応じたプライマーやプローブ等の核酸(本発明において、「多型解析用核酸」ともいう)が使用される。多型解析用核酸は、それが使用される解析方法(上述したアレル特異的核酸等を用いたPCR法を利用する方法、PCR−RFLP法、PCR−SSCP、TaqMan−PCR法、Invader法等)において、解析対象の多型部分を含むDNA領域又はそれに対応するmRNAを特異的に増幅できるもの(プライマー)又は特異的に検出できるもの(プローブ)として設計される。
【0015】
PCR−RFLP法を実行するための核酸の場合には例えば、PCR増幅産物を制限酵素処理した場合に遺伝子型が識別されるように、特定の多型を有する場合に当該多型部分において特定の制限酵素部位が形成されるように設計される。このような多型解析用核酸の例としては、後述の実施例で使用される次のプライマーセットを挙げることができる。
(353+6位多型解析用)
順方向プライマー
5’−TCTTACACTTTTTCACTCACAGGAAA−3’:配列番号1
逆方向プライマー
5’−CCGCTATGCACATTGTTCGGT−3’:配列番号2
(508−36位多型解析用)
順方向プライマー
5’−CATGCGATGAGTGCTATGCT−3’:配列番号3
逆方向プライマー
5’−TTTTCACTTTTTCTTTCCTTTTTAGT−3’:配列番号4
【0016】
以上の核酸プライマーは単なる一例であって、目的の増幅反応を支障なく行える限度において一部の塩基配列に改変が施されたものであってもよい。ここでの「一部の改変」とは、塩基の一部が欠失、置換、挿入及び/又は付加されていることを意味する。改変にかかる塩基数は例えば1〜7個、好ましくは1〜5個、更に好ましくは、1〜3個である。尚、このような改変は、原則として多型部位に対応する塩基以外の部分において行われる。
【0017】
多型解析用核酸の他の例としては、HTR4において解析対象の多型部位を含む一定領域(部分DNA領域)に相補的な配列を有する核酸を挙げることができる。このような核酸としては、例えば、353+6位多型が解析対象の場合には353+6位の塩基がG(グアニン)であるHTR4の当該353+6位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸、又は353+6位の塩基がA(アデニン)であるHTR4の当該353+6位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸が該当する。
【0018】
多型解析用核酸の他の具体例としては、解析対象の多型部位がいずれかの遺伝子型である場合にのみ当該多型部位を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットを挙げることができる。より具体的には解析対象の多型部位を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットであって、多型部位がいずれかの遺伝子型であるアンチセンス鎖の当該多型部位を含む部分DNA領域に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、センス鎖の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーとからなる核酸セットを例示することができる。このような核酸セットとしては353+6位多型が解析対象の場合には、HTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットであって、353+6位塩基がG(グアニン)であるHTR4のアンチセンス鎖において353+6位塩基を含む部分DNA領域に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、センス鎖の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーとからなる核酸セット、又は353+6位塩基がA(アデニン)であるHTR4のアンチセンス鎖において353+6位塩基を含む部分DNA領域に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、センス鎖の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーとからなる核酸セットが該当する。ここで、増幅される部分DNA領域の長さはその検出に適した範囲で適宜設定され例えば50bp〜200bp、好ましくは80bp〜150bpである。
【0019】
多型解析用核酸(プローブ、プライマー)には解析方法に応じて適宜DNA断片又はRNA断片が用いられる。多型解析用核酸の塩基長はそれぞれの機能が発揮される長さであればよく、プライマーとして用いられる場合の塩基長の例としては10〜50bp程度、好ましくは15〜40bp程度、更に好ましくは15〜30bp程度である。尚、プライマーとして用いられる場合には増幅対象に特異的にハイブリダイズし、目的のDNAフラグメントを増幅することができる限り鋳型となる配列に対して多少のミスマッチがあってもよい。プローブの場合も同様に、検出対象の配列と特異的なハイブリダイズが行える限り、検出対象の配列に対して多少のミスマッチがあってもよい。ミスマッチの程度としては1〜数個、好ましくは1〜5個、更に好ましくは1〜3個である。
多型解析用核酸(プライマー、プローブ)はホスホジエステル法など公知の方法によって合成することができる。尚、多型解析用核酸の設計、合成等に関しては成書(例えばMolecular Cloning,Third Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)を参考にすることができる。
【0020】
本発明における多型解析用核酸を予め標識物質で標識しておくことができる。このような標識化核酸を用いることにより例えば、増幅産物の標識量を指標として多型の解析を行うことができる。また、多型を構成する各遺伝子型の遺伝子における部分DNA領域をそれぞれ特異的に増幅するように設計された2種類のプライマーを互いに異なる標識物質で標識しておけば、増幅産物から検出される標識物質及び標識量によって核酸試料の遺伝子型を判別できる。
【0021】
多型解析用核酸の標識に用いられる標識物質としては32Pなどの放射性同位元素、フルオレセインイソチオシアネート、テトラメチルローダミンイソチオシアネート、テキサスレッドなどの蛍光物質を例示でき、標識方法としてはアルカリフォスファターゼ及びT4ポリヌクレオチドキナーゼを用いた5’末端標識法、T4 DNAポリメラーゼやKlenow断片を用いた3’末端標識法、ニックトランスレーション法、ランダムプライマー法(Molecular Cloning,Third Edition,Chapter 9,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)などを例示できる。以上の多型解析用核酸を不溶性支持体に固定化した状態で用いることもできる。固定化に使用する不溶性支持体をチップ状、ビーズ状などに加工しておけば、これら固定化核酸を用いて多型の解析をより簡便に行うことができる。
【0022】
核酸試料については、被験者の血液、皮膚細胞、粘膜細胞、毛髪等から公知の抽出、精製方法を用いて調製することができる。多型解析対象の遺伝子を含むものであれば任意の長さのゲノムDNAを核酸試料として用いることができる。尚、核酸試料においてHTR4が完全な状態(即ち、遺伝子の全長が存在する状態)でなくても、少なくとも解析される多型部位が存在している限りにおいて断片的、部分的なものであってもよい。
【0023】
各多型の解析は多型ごとに、又は両者が同時に行われる。前者の場合としては例えば、被験者から得た核酸試料を解析対象の多型の数(二つ)に合わせて分注し、各多型の解析を個別に行う。後者の場合としては例えば、DNAチップまたはマイクロアレイによって行うことができる。尚、ここでいう同時とは解析過程のすべての操作が同時に行われることのみを意味するのではなく、一部の操作(例えば核酸増幅操作、プローブのハイブリダイズ、又は検出)が同時に行われる場合も含む。
【0024】
遺伝子型の違いが転写産物に反映される多型については、HTR4の転写産物であるmRNAを利用して多型の解析を行うこともできる。例えば被験者の血液、尿等からHTR4のmRNAを抽出、精製した後、ノーザンブロット法(Molecular Cloning, Third Edition,7.42,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)、ドットブロット法(Molecular Cloning, Third Edition,7.46,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)、RT−PCR法(Molecular Cloning, Third Edition,8.46,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)、DNAチップ(DNAアレイ)を用いた方法などを実行することにより、mRNAを出発材料として多型解析を行うことができる。
【0025】
以上説明した本発明の検出方法を実行することにより得られる多型情報を、統合失調症の遺伝的リスクの診断に利用することができる。即ち、本発明は以上の検出方法によって得られる多型情報から核酸試料の遺伝子型を決定する工程、及び決定された核酸試料の遺伝子型から遺伝的リスクを求める工程を含んでなる、統合失調症のリスク診断方法も提供する。ここでの遺伝子型の決定は、典型的には、検出対象の多型に関して核酸試料の両アレルがいずれの遺伝子型をそれぞれ有するかを決定することである。353+6位の多型が検出対象である場合を例に採れば、典型的には核酸試料における353+6位における遺伝子型がGG(353+6位塩基が両アレル共にGのホモ接合体)、GA(353+6位塩基がGのアレルとAのアレルとのヘテロ接合体)、及びAA(353+6位塩基が両アレル共にAのホモ接合体)の中のいずれであるかを決定することである。
【0026】
統合失調症の遺伝的リスクを診断することにより将来的に統合失調症を罹患するおそれの程度(発症し易さ)、即ち発症リスク(発症脆弱性)が予測され、また遺伝子型という客観的指標に基づいて統合失調症の認定や病状の把握を行うことが可能となる。換言すれば本発明の診断方法によって統合失調症の発症リスクの評価、統合失調症に罹患していることの認定、又は症状の把握を行うことができる。中でも発症リスクの評価を行えることは臨床上極めて有意義である。発症リスクを事前に知ることは統合失調症に対する適切な予防措置を講じることを可能にするからである。
本発明の診断方法によって得られる情報は、適切な治療法の選択や予後の改善、患者のQOL(クオリティー・オブ・ライフ)の向上、又は発症リスクの低減などに利用され得る。
【0027】
本発明の診断方法を実行することにより統合失調症の発症リスク等をモニターすることができる。このようなモニターの結果、ある外的因子(環境因子、薬剤の投与など)と発症リスク等の増加との間に相関関係が認められれば、当該外的因子を危険因子と認定し、この情報を基に発症リスク等の低減を図ることが可能と考えられる。
【0028】
本発明で得られる統合失調症の発症に関連する遺伝情報は、統合失調症の治療(予防的処置を含む)にも利用され得ると考えられる。例えば、本発明の診断方法を実施した結果、統合失調症の発症リスクを高める遺伝子型であった場合に、発症リスクの低い遺伝子型を有する遺伝子を生体内に導入して発現させれば、当該遺伝子が発現することによって発症の抑制、発症リスクの軽減、症状の軽減などを期待できる。発症リスクの高い遺伝子型を有する遺伝子のmRNAに対するアンチセンス鎖を導入し、当該mRNAの発現を抑制する方法によっても、同様の治療効果が期待される。
【0029】
遺伝子又はアンチセンス鎖の導入については例えば、遺伝子導入用プラスミド又はウイルスベクターを用いた方法、エレクトロポーレーション(Potter,H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 7161−7165(1984))、超音波マイクロバブル(Lawrie, A., et al. Gene Therapy 7, 2023−2027 (2000))、リポフェクション(Felgner, P.L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84,7413−7417(1984))、マイクロインジェクション(Graessmann,M. & Graessmann,A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 73,366−370(1976))等の方法により行うことができる。これらの方法を利用して所望の遺伝子などを生体に対して直接的に導入(in vivo法)又は間接的に導入(ex vivo法)することができる。
【0030】
本発明の第2の局面は、上述した本発明の検出方法又は診断方法に使用されるキット(遺伝子型検出用キット、又は統合失調症診断用キット)を提供する。かかるキットには上記の各多型を解析するための核酸(多型解析用核酸)が含まれる。以下に本発明において提供されるキットの具体例を示す。
【0031】
以下の(1)及び(2)の核酸を含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)353+6位塩基がGであるHTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸、又は353+6位塩基がAであるHTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸、及び
(2)508−36位塩基がTであるHTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸、又は508−36位がCであるHTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸。
【0032】
以下の(1)及び(2)の核酸セットを含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)核酸試料中のHTR4の353+6位塩基がGである場合にのみ、該HTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セット、又は核酸試料中のHTR4の353+6位塩基がAである場合にのみ、該HTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セット、及び
(2)核酸試料中のHTR4の508−36位塩基がCである場合にのみ、該HTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セット、又は核酸試料中のHTR4の508−36位塩基がTである場合にのみ、該HTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セット。
【0033】
以下の(1)及び(2)の核酸セットを含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)HTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットであって、353+6位塩基がGであるHTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域、に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマー及び/又は353+6位塩基がAであるHTR4において353+6位塩基を含む部分DNA領域、に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、HTR4の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーと、からなる核酸セット、及び
(2)HTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットであって、508−36位塩基がCであるHTR4において508−36位塩基を含む部分DNA領域、に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマー及び/又は508−36位塩基がTであるHTR4において508−36位塩基を含む部分DNA領域、に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーと、HTR4の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、からなる核酸セット。
【0034】
以上の各キットにおいては、キットの使用方法に応じた一又は二以上の試薬(バッファー、反応用試薬、検出用試薬など)などを組み合わせてもよい。以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【0035】
【実施例】
実施例における対象及び実験方法は次の通りとした。
[対象]
189名の統合失調症の患者と299名の正常対照者を対象とした。患者は藤田保健衛生大学精神科を受診した患者である。DSM−IVに基づいた診断は、非構造化面接と医療情報を基にして、少なくとも2人の経験を積んだ精神科医師が行うこととした。重症な身体疾患やDSM−IVにおける他のAxis−Iに該当する疾患を合併したものはいなかった。正常対照者は病院のスタッフと医学生から構成されており、構造化面接による精神症状の評価は行わなかった。しかしながら、正常対照者は良好な社会的機能を有し、その健康状態は良好であった。全ての対象は互いに血縁関係のない日本人である。本研究について説明を行った後、各対象者からは文書によるインフォームドコンセントを得ている。この研究は藤田保健衛生大学倫理審査委員会の承認を得た上で行った。
【0036】
[SNPの同定方法]
1)PCR増幅方法
ゲノムDNA(genomic DNA)の抽出にはPUREGENETM (Gentra systems, Minneapolis, MN55447, USA)を使用した。ゲノムDNAの増幅は図3及び4のプライマーセットで行った。これらのプライマーセットによって17の領域を増幅しており、その内のいくつかは互いに重なり、5−HT4(n)を除きこれまでに報告されている全ての5−HT4のコーディング領域と近傍のイントロン領域をカバーする。これらはブランチサイトを含んでいる。エクソンとイントロンの境界は公表されているヒトのシークエンス配列(ACCESSION NT_006859、VERSION NT_006859.10 GI:22052760、DEFINITION Homo sapiens chromosome 5 reference genomic contig.)に基づいており、スプライスバリアントの位置は各スプライスバリアントに基づいている。DNAの増幅にはGeneAmpTM PCR System 9700 (Applied Biosystems Japan Ltd. Tokyo, Japan)を用いた。PCRの反応溶液は40ng のサンプルDNA、それぞれ6nM のプライマー、200μMのdNTP、1 X PCR Gold Buffer、1.5又は2.5 mM MgCl2、及び0.3 U のAmpliTaq GoldTM (Perkin Elmer, New Jersey, USA)からなり、トータルで12μlとした。PCR反応の条件は次の通りとした。即ち、最初の熱変性を95℃で9分間、40 サイクルの熱変性をそれぞれ95℃で15 秒間、各プライマー毎に設定したアニーリング温度による反応を20秒間、伸長反応を72℃で30秒間行い、そして最終反応後の伸長反応として72℃で7分間反応させた。
【0037】
2)DHPLC解析法
PCR産物を95℃、4分で熱変性した後、45分かけて25℃まで冷却した。ヘテロ接合(heterozygous)DNAだけがハイブリダイゼーションの過程で(ミスマッチ塩基配列)ヘテロ二本鎖(heteroduplex)を形成する。各PCR産物を、DNAsepTMカラム (Transgenomic Japan Ltd.)を使用したWAVETMDHPLC 自動解析装置で解析した。PCR産物の分離条件は直線的アセトニトリルグラディエント、0.9 ml/minの流速とした。カラムの移動相には25%のアセトニトリルを含む(Bバッファー)又は含まない(Aバッファー)トリエチル酢酸アンモニウム(0.1 M)を用いた。UV検出器でDNAの溶出を測定した。推奨される解析温度とグラディエントのパラメーターをWAVETM解析装置に付属のWAVETM Maker program (version 3.3.4; Transgenomic)でPCR産物ごとに計算した。ヘテロ二本鎖が溶出してくる温度がPCR産物のG−C含量などの遺伝子配列によって相違することを利用して未知の変異を検索した。PCR産物の全領域を解析するために、2つ若しくは3つの温度条件で各PCR産物の検索を行った (図3、4)。
【0038】
3)サイクルシークエンス法
2つの方法を用いてPCR産物を精製した。一の方法は次のとおりである。DHPLC解析のピーク波形からヘテロ二本鎖であろうと予想されたPCR産物をWAVETM解析装置のフラグメントコレクターを用いて精製した。WAVETM解析装置の条件をダブルストランド・シングルフラグメントメソッドにしてPCR産物を流し、ピーク部分のサンプルを回収した。そして、回収したサンプルをAmpliconTM MicroconTM−PCR Centrifugal Filter Devices (Millipore Cor.) を用いて20ng/μl に濃縮した。DHPLCでの解析結果では明らかにヘテロ二本鎖の波形を取るにもかかわらず、通常のシークエンス解析では変異が同定できない場合に、AdvanTageTM PCR Cloning Kit (Clontech) を用いた、他の精製方法を利用した。PCR産物はBigDyeTM Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction kit (Applied Biosystems) を用いて、AMI PRISMTM 377 DNA sequencing system(Perkin−Elmer)で解析した。
【0039】
[SNPジェノタイピング]
1)PCR−RFLP法
図5にPCR−RFLP 解析で用いたプライマーセット、並びに制限酵素及びその条件を示した。353+6Aと 508−36Cについては、一塩基の置換が導入されたプライマーを使用し、増幅産物中に人工的制限酵素サイトが形成されるようにした(非特許文献22を参照)。 PCR産物に1−3Uの制限酵素を添加し、1 X バッファーを含む溶液内(10μl)で37℃、3時間反応させた。得られたDNA フラグメントを6%のアクリルアミドゲルを用いた電気泳動で分離した後、エチジウムブロマイドで染色した。
【0040】
2)DHPLCを使用したプライマー伸長(primer extension)法
353+6Aと 508−36Cについては、修飾されたプライマーセットを用いたためPCR−RFLPでは十分な結果が期待できなかった。これら2つのSNPを解析するために、次に示すような、DHPLCを使用したプライマー伸長法を施行した(非特許文献19を参照)。PCR反応の条件は上記の方法と同じとし、反応液のトータルボリュームは6μlとした。反応に使用されなかったプライマーとdNTPsを除去するために、PCR産物を0.5U Shrimp Alkaline Phosphataと0.5U Exonucleases I(ともにAmersham Japan Ltd., Tokyo, Japan)で37℃、1時間処理し、その後80℃で15分間処理することにより酵素を失活させた。プライマー伸長反応は、メーカーの推奨するバッファーに30ngのPCR産物、25μMのddNTPs、12.5pmolのプライマー、及び0.25UのThermo Sequenase (Amersham Japan Ltd.)を混合した反応液(トータルボリューム10μl)内で行った。Thermal cyclerを用い、最初の熱変性を96℃で10秒間行い、次に43℃で15秒間反応させ、続いて60℃で1分間反応させた。最後に96℃で1分間加熱した後、直ちに氷上に移した。使用したPCRプライマーセットとその塩基配列を図3〜5に示す。5μlの反応産物を70℃に条件設定したWAVETMDHPLC 自動解析装置(Transgenomic Japan Ltd.)による解析に供した。
【0041】
[統計学的解析]
Weirによって陳述され(非特許文献23を参照)、Lewis とZaykinによって書かれたソフトウェア(2001; Genetic Data Analysis (GDA), version 1.0 (d16c))で実施される様に、Hardy−Weinberg平衡から予想されるジェノタイプの偏差を、イグザクトテストを用いて検討した。ペアワイズに連鎖不平衡の検定をするためにD (disequilibrium parameter)、D’(standardized disequilibrium coefficient measurement)とΔ2(measure of disequilibrium)を計算した。
ハプロタイプ頻度の推定についてはexpectation−maximization(EM)アルゴリズムを用いた(非特許文献21を参照)。各個人で関連する座位と連鎖している遺伝子の組み合わせは、二つのハプロタイプの組み合わせとして予想される(ディプロタイプ形:diplotype configuration)。
シングルマーカーの関連解析は、モンテカルロ法によってエンピリカルP値が計算されるCLUMP(非特許文献24を参照)を用いて行った。
オッズ比(odds ration: ORs)でハプロタイプを評価し、その計算には統計学的ソフトウェアであるJMP(version 5.0, SAS Institute Japan, Tokyo)を使用した。それ故、全てのオッズ比は2X2テーブルで2wo−sideテストを適用して計算された。ムルティプル テストは8回(4回の関連解析、及び4回のハプロタイプ解析)行った。
【0042】
[実施例1] ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子(HTR4)内の多型検索
HTR4のコーディング領域と選択的スプライシングに影響するイントロン領域のブランチサイトの多型検索をDHPLC(非特許文献7を参照)を用いて行った。まず、96名の日本人の統合失調症患者のHTR4においてDHPLCによる多型の検索を行った。その後、ダイレクトシークエンスによって各核酸試料の遺伝子多型の同定を行った。このようなHTR4の解析によって、アミノ酸置換を伴わない1つのサイレントSNP(612A>G)とイントロン領域に存在する6つのSNP(26+14T>C、353+6G>A、508−36T>C、d−25T>C、d+22G>A、d+27,delT)が確認された(図6)。これらのSNPの中でイントロン領域内のSNP(508−36T>C)は、第5エクソンの5’側の選択的(オルタナティブ)スプライシングに影響するブランチサイトに相当する部位に位置する。本発明者らはこれらのSNPと統合失調症との関連を調べるために、民族を一致させた健常者を正常対照として以下の関連解析及びハプロタイプ解析を行った。
【0043】
[実施例2] 遺伝子型の決定
関連解析を行うためにまず、実施例1で確認された各SNPのジェノタイプを決定した。ジェノタイピングにはPCR−RFLP(Polymerase Chain Reaction−Restriction Fragment Length Polymorphism )法、又はDHPLC を利用したプライマー伸長(primer extension)法(非特許文献19を参照)を用いた。
189名の日本人の統合失調症患者をジェノタイプした結果、rareアレル(allele)の頻度は612G、26+14C、353+6A、508−36C、及びd−25Cにおいてそれぞれ0.004, 0.1, 0.27, 0.28,及び 0.47であった。民族を一致させたこれらのジェノタイプはHardy−Weinberg expectationsに従った(図1)。
【0044】
頻度の低いSNPsの検索は、それ自体が機能変化を起こすもの無ければ、その有意さを見ても意味が無く、また、頻度が低ければマーカーとしての意味もないので、アレル頻度が10%以上のものを対象として比較した。健康健康対照者299名rareアレル612G、26+14C、353+6A、508−36C、及びd−25Cの頻度はそれぞれ0.08、0.26、0.24、及び0.42であった。各バリアントと統合失調症との間の関連は認められなかった (図1)。
【0045】
[実施例3] 関連解析及びハプロタイプ解析
疾患共通変異共通祖先遺伝子仮説(Common disease−common variant−common origin hypothesis)の概念(非特許文献20を参照)からすると、いくつかの遺伝子変異が統合失調症の病因に関係しており、複数のSNPの組み合わせがこの疾患では重要な意味を持つと考えられる。本発明者らは4つのSNP(26+14T>C、353+6G>A、508−36T>C、d−25T>C)についてLDの解析を行った。その結果、これらのSNPの中で353+6G>A、及び508−36T>Cが強い連鎖不平衡にあった(D’=0.96)。そこで、この2つのSNPでのハプロタイプ解析を行った。患者と正常対照者一人一人のハプロタイプを、LDSUPPORTソフトウェア(非特許文献21を参照)を使って計算した。353+6G>Aと508−36T>Cは、それぞれのジェノタイプが、353+6G>AはGかAであり、508−36T>CはTかCであることを示している。そして、この二つのSNPsの組み合わせをハプロタイプといい、G−TとA−CとG−C及びA−Tの組み合わせがあり得る。この4つのハプロタイプの推定頻度は、統合失調症の患者でそれぞれ、71.7%(G−T)、26%(A−C)、1.5%(G−C)、及び0.8%(A−T)であった。次に本発明者らは患者と正常対照者との間でそれぞれのハプロタイプで比較した。結果、統合失調症の患者においてハプロタイプA−Tが正常対照者よりも有意に減少していることが認められた(図2)。正常対照者では206名中15名にハプロタイプA−Tが認められたが、統合失調症患者では198名中2名にしかこのハプロタイプは認められなかった(corrected P=0.014, OR=0.13, 95% CI[0.03−0.58])。
【0046】
以上のように統計学的解析の結果、統合失調症とHTR4のハプロタイプA−Tとの関連が強いこと、即ちHTR4内の2つの多型(353+650位多型、508−36位多型)が統合失調症と密接に関係することが明らかにされた。尚、effect sizeは統合失調症が多遺伝子(multigenic) と多因子(multifactorial)によるものと予想される結果と一致する。
【0047】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば統合失調症に関連する遺伝子多型が解析され、そして核酸試料の遺伝子型が検出される。この遺伝子型の検出によって得られる多型情報を用いることにより、統合失調症のリスク診断を行うことができる。したがって、本発明は統合失調症の発症リスクを事前に知る有効な手段となり、統合失調症の予防への貢献が期待できる。また、本発明によれば統合失調症の診断に有用な補助的情報が得られ、より適切な治療を可能とし予後の改善などを図ることができる。更には本発明を、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子が統合失調症の病態生理に果たしている役割を明らかにする手段として用いることができ、当該疾患に対する創薬(ゲノム創薬)に貢献するものと考えられる。
【0049】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は198名の統合失調症患者と211名の正常対照者におけるHTR4の ジェノタイプを示す表である。尚、統計学的解析については、コンピュータープログラムのCLUMPを使用して行った。
【図2】図2は統合失調症と各HTR4ハプロタイプとの関連を示す表である。表中のcorrected P値は、図1に示したもの(全部で8テスト)に加えて、この表ではいくつかのテストによって求められたuncorrected P値を掛け合わすことによって決定された。各corrected P値は8つのテストで調整された。NSは有意差なし、を表す。
【図3】図3はDHPLC、PCR−RFLP法、及びプライマー伸長法でそれぞれ用いたプライマーを示す表である。
【図4】図4は図3と同様に、DHPLC、PCR−RFLP法、及びプライマー伸長法でそれぞれ用いたプライマーを示す表である。
【図5】図5はPCR−RFLP法とプライマー伸長法に用いたプライマー、及びその他の条件をまとめた表である。
【図6】図6はダイレクトシークエンスの結果に基づくヒト5−HT4受容体遺伝子(HRT4)座位の構成を模式的に表した図である。各ボックスはエクソン領域を表す。表中の塩基番号は開始コドンを基準に数えている。PCR反応又はシークエンシングに使用したプライマーは水平の矢印で示される。また、垂直の矢印は多型位置を示す。アルファベットで記載したエクソン(コーディング)領域はスプライスバリアントである。
【産業上の利用分野】
本発明は、統合失調症に関連するヒトセロトニン5−HT4遺伝子の多型に関する。詳しくはヒトセロトニン5−HT4遺伝子において特定の多型を利用した遺伝子型の検出方法、該方法に利用されるキット等に関する。統合失調症の遺伝的リスクを診断することに本発明を利用することができる。
【0002】
【従来の技術】
セロトニン5−HT4受容体(5−HT4)は、統合失調症(非特許文献3〜5を参照)の中心的障害の一つであろうと重要視されている認知機能(非特許文献1、2を参照)に関連する。更に、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子(HTR4)が位置する染色体の5q33.2座位(非特許文献6を参照)は連鎖解析によって統合失調症の疾患易罹患性座位であることが示されている。
【0003】
疾患易罹患性に関与する候補遺伝子を選択する際に重要な観点は、疾患の病態生理学的仮説と、連鎖解析で疾患易罹患性との関連が示された座位であることの両方である。この観点からみて、以下に示すように、HTR4は統合失調症と関連する重要な候補遺伝子の一つである。
認知機能を調整する分子メカニズムは、統合失調症における病態生理学の重要な調節機構であろう。なぜなら、認知機能はこの疾患の基本的な障害であると見なされてきたからである(非特許文献3〜5を参照)。以下の理由から、5−HT4受容体は認知機能と関係する神経伝達物質の受容体であると一般的に信じられている(非特許文献1、2を参照)。一番目の理由は、5−HT4活性化によって引き起こされるcAMPの増加が、海馬におけるlong−term potentiation(LTP)の重要な調節をしていることである。LTPは学習や記憶を司る基本的な細胞メカニズムである(非特許文献9を参照)。5−HT4アゴニストであるSC53116によって誘導されたLTPフォーメーションの活性化は、スコポラミンと同様に、選択的5−HT4アンタゴニストであるGR113808によって阻害される(非特許文献10を参照)。二番目の理由は、ラットの行動実験からの知見による。つまり、5−HT4アゴニストとアンタゴニストは短期記憶や長期記憶に関連する認知の過程を調整する(非特許文献11を参照)。それ故、これらの研究から、統合失調症の病態生理において重要な役割を担うであろう学習や記憶といった認知の過程が5−HT4の活性化によって調整されることが示唆される。
【0004】
統合失調症の易罹患性座位という観点からみると、HTR4(5q31−5q33)が位置する5q33.2が統合失調症の易罹患性座位であることは、多くの研究で行われたゲノムワイド(genome wide)な連鎖解析によって確認されている(非特許文献6、12、13を参照)。それ故HTR4はこの疾患の認知障害仮説のみではなく、染色体の座位による候補解析にも基づいた、有力な統合失調症易罹患性の候補遺伝子である。
【0005】
更に、遺伝子多型を検索する為にはHTR4の特徴にも注意を払わないといけない。すなわち、HTR4の全長は130kb以上有り、5つのエクソンと9つのスプライスバリアント(5−HT4(a)、5−HT4(b)、5−HT4(c)、5−HT4(d)、5−HT4(h)、5−HT4(gef)、5−HT4(n)、図6を参照)から構成される(非特許文献14〜17を参照)。これらの多型は脳内の各部位でmRNA発現レベルが違っており、かつ、異なった薬理学的特徴を持つ。とりわけ、海馬、視床、及び小脳においては個人毎に異なったスプライスバリアントが様々な発現レベルで存在することが報告されている(非特許文献17、18を参照)。これらの領域は認知機能に重要な領域である。Functional cAMPテストでは、スプライスバリアント毎に異なった薬理作用であることが認められており、それ故、個人毎に異なるスプライスバリアントの発現パターンの違いは認知機能の多様性を反映しているのかもしれない。
【0006】
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【0007】
【発明が解決しようとする課題】
これまでの研究成果によって、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子と統合失調症との間には何らかの関係があることが示されているものの、当該遺伝子の多型と統合失調症の遺伝的(発症)リスクとの間の関連性については明確にされていない。
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであって、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の特定の多型を利用した検出方法、及び検出用キット等を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは以上の目的を達成すべく、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子のコード領域と選択的スプライシングに影響するイントロン領域のブランチサイトの多型検索を行った。まず、DHPLC (非特許文献7を参照)を用いた解析により、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子内にアミノ酸置換を伴わない1つのサイレントミューテーションとイントロン領域の6つのSNPを確認した。続いてこれらのSNPと統合失調症との関連を調べるために関連解析及びハプロタイプ解析を行った。関連解析の結果、2つのSNPが連鎖不平衡にあることが判明した。そこでこれら2つのSNPを用いてハプロタイプ解析を行ったところ、統合失調症の患者において特定のハプロタイプが正常対照者よりも有意に減少していることが認められた。即ち、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子内の2つの多型が統合失調症に強く関連することが明らかとなった。このことから、これらの多型を解析することが統合失調症の遺伝的罹患リスクの把握、統合失調症の判定、治療法の選択などに有用な手段になると考えられた。本発明はかかる知見に基づき完成されたものであり、次の構成を提供する。
[1]以下の工程(a)及び(b)を含む、核酸試料の遺伝子型を検出する方法、
(a)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析する工程、及び
(b)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析する工程。
[2]以下の工程(i)〜(iii)を含んでなる、統合失調症のリスク診断方法、
(i)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型、及び508−36位の多型を解析する工程、
(ii)前記工程によって得られる多型情報から核酸試料の遺伝子型を決定する工程、及び
(iii)決定された遺伝子型から統合失調症の遺伝的リスクを求める工程。
[3]以下の(1)及び(2)の核酸を含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析するための核酸、及び
(2)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析するための核酸。
[4]以下の(1)及び(2)の核酸が不溶性支持体に固定されてなる固定化核酸、
(1)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析するための核酸、及び
(2)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析するための核酸。
【0009】
尚、本明細書においてはヒトセロトニン5−HT4受容体を略称して「5−HT4」、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子を略称して「HTR4」とも呼ぶ。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の局面は核酸試料の遺伝子型を検出する方法に関し、(a)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型(以下、「353+6位多型」ともいう)を解析する工程、及び(b)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型(以下、「508−36位多型」ともいう)を解析する工程を含んで構成される。尚、以上の工程の結果得られる多型情報から核酸試料の遺伝子型を決定することにより統合失調症の遺伝的リスクを求めることができる。
各多型の位置は、エクソン領域内に存在する場合には、転写開始点を1番としてエクソン領域の通し番号で表し、イントロン領域内に存在する場合には、エクソン領域内に位置し且つ当該多型位置に最も近い塩基を基準とし、当該塩基からの位置によって表す。具体的には、まず基準となるエクソン領域内の塩基の番号を記載し、当該塩基よりも下流(3’側)に位置するのであれば基準塩基から数えた番号をプラス表示し、上流(5’側)に位置するのであれば同様にマイナス表示する。例えば、353+6であれば、転写開始点を1番としてエクソン領域の通し番号で353番目に位置する塩基から下流方向に数えて6番目の塩基位置を意味し、508−36であれば、転写開始点を1番としてエクソン領域の通し番号で508番目に位置する塩基から上流方向に数えて36番目の塩基位置を意味する。また、後述の実施例におけるvariant d−25は、スプライスバリアント5−HT4(d)のエクソンd(Bender,E., et al., Structure of the human serotonin 5−HT4 receptor gene and cloning of a novel 5−HT4 splice variant. J Neurochem, 2000. 74(2): p.478−89.)から上流方向に数えて25番目にある塩基位置を表す。
尚、公共のデータベースであるGenBank(NCBI)に登録されているヒト第5染色体の配列(ACCESSION NT_006859、VERSION NT_006859.10 GI:22052760、DEFINITION Homo sapiens chromosome 5 reference genomic contig.)において964482番、rs2278392番塩基がHTR4の353+6位の塩基に相当し、同様にACCESSION NT_006859の925880番、rs3734119番の塩基がHTR4の508−36位の塩基に相当する。
一方、G>Aのような表記は、当該塩基位置の多型がG(グアニン)又はA(アデニン)である二つの遺伝子型からなり、且つGである多型の方が頻度が高いことを意味する。
353+6G>Aは、第3エクソンにある353位の塩基から下流方向に数えて6番目にあるイントロン領域の塩基がGもしくはAであることを意味する。508−36T>Cは、第5エクソンにある508位の塩基から上流方向に数えて36番目にあるイントロン領域の塩基がTもしくはCであることを示している。
【0011】
本発明において「多型を解析する」とは、解析対象の多型について核酸試料がどのような遺伝子型を有するかを調べることを意味し、多型が存在する位置の塩基(塩基配列)を調べることと同義である。典型的には、353+6位多型の解析を例に採れば核酸試料における当該多型部分の遺伝子型がGG(353+6位塩基が両アレル共にGのホモ接合体)、GA(353+6位塩基がGのアレルとAのアレルとのヘテロ接合体)、及びAA(353+6位塩基が両アレル共にAのホモ接合体)の中のいずれであるかを調べることを意味する。
【0012】
各多型を解析する方法は特に限定されるものではなく例えば、アレル特異的プライマー(及びプローブ)を用い、PCR法による増幅、及び増幅産物の多型を蛍光又は発光によって解析する方法や、PCR(polymerase chain reaction)法を利用したPCR−RFLP(restriction fragment length polymorphism:制限酵素断片長多型)法、PCR−SSCP(single strand conformation polymorphism:単鎖高次構造多型)法(Orita,M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A., 86, 2766−2770(1989)等)、PCR−SSO(specific sequence oligonucleotide:特異的配列オリゴヌクレオチド)法、PCR−SSO法とドットハイブリダイゼーション法を組み合わせたASO(allele specific oligonucleotide:アレル特異的オリゴヌクレオチド)ハイブリダイゼーション法(Saiki, Nature, 324, 163−166(1986)等)、又はTaqMan−PCR法(Livak, KJ, Genet Anal,14,143(1999),Morris, T. et al., J. Clin. Microbiol.,34,2933(1996))、Invader法(Lyamichev V et al., Nat Biotechnol,17,292(1999))、プライマー伸長法を用いたMALDI−TOF/MS(matrix)法(Haff LA, Smirnov IP, Genome Res 7,378(1997))、RCA(rolling cycle amplification)法(Lizardi PM et al., Nat Genet 19,225(1998))、DNAチップ又はマイクロアレイを用いた方法(Wang DG et al., Science 280,1077(1998)等)、プライマー伸長法、サザンブロットハイブリダイゼーション法、ドットハイブリダイゼーション法(Southern,E., J. Mol. Biol. 98, 503−517(1975))等、公知の方法を採用できる。さらに、解析対象の多型部分を直接シークエンスすることにより解析してもよい。尚、これらの方法を任意に組み合わせて多型解析を行ってもよい。
【0013】
核酸試料が少量の場合には検出感度ないし精度の面から遺伝子増幅反応を伴う方法により解析することが好ましい。このような方法としては例えば、PCR法を利用した方法(例えばPCR−RFLP法)を挙げることができる。PCR法又はPCR法を応用した方法などの遺伝子増幅法により核酸試料を予め増幅(核酸試料の一部領域の増幅を含む)した後、上記いずれかの解析方法を適用することもできる。
一方、多数の核酸試料を解析する場合には、アレル特異的PCR法、アレル特異的ハイブリダイゼーション法、TaqMan−PCR法、Invader法、プライマー伸長法を用いたMALDI−TOF/MS(matrix)法、RCA(rolling cycle amplification)法、又はDNAチップ又はマイクロアレイを用いた方法等、多数の検体を比較的短時間で解析することが可能な解析方法を用いることが特に好ましい。
【0014】
以上の方法では各方法に応じたプライマーやプローブ等の核酸(本発明において、「多型解析用核酸」ともいう)が使用される。多型解析用核酸は、それが使用される解析方法(上述したアレル特異的核酸等を用いたPCR法を利用する方法、PCR−RFLP法、PCR−SSCP、TaqMan−PCR法、Invader法等)において、解析対象の多型部分を含むDNA領域又はそれに対応するmRNAを特異的に増幅できるもの(プライマー)又は特異的に検出できるもの(プローブ)として設計される。
【0015】
PCR−RFLP法を実行するための核酸の場合には例えば、PCR増幅産物を制限酵素処理した場合に遺伝子型が識別されるように、特定の多型を有する場合に当該多型部分において特定の制限酵素部位が形成されるように設計される。このような多型解析用核酸の例としては、後述の実施例で使用される次のプライマーセットを挙げることができる。
(353+6位多型解析用)
順方向プライマー
5’−TCTTACACTTTTTCACTCACAGGAAA−3’:配列番号1
逆方向プライマー
5’−CCGCTATGCACATTGTTCGGT−3’:配列番号2
(508−36位多型解析用)
順方向プライマー
5’−CATGCGATGAGTGCTATGCT−3’:配列番号3
逆方向プライマー
5’−TTTTCACTTTTTCTTTCCTTTTTAGT−3’:配列番号4
【0016】
以上の核酸プライマーは単なる一例であって、目的の増幅反応を支障なく行える限度において一部の塩基配列に改変が施されたものであってもよい。ここでの「一部の改変」とは、塩基の一部が欠失、置換、挿入及び/又は付加されていることを意味する。改変にかかる塩基数は例えば1〜7個、好ましくは1〜5個、更に好ましくは、1〜3個である。尚、このような改変は、原則として多型部位に対応する塩基以外の部分において行われる。
【0017】
多型解析用核酸の他の例としては、HTR4において解析対象の多型部位を含む一定領域(部分DNA領域)に相補的な配列を有する核酸を挙げることができる。このような核酸としては、例えば、353+6位多型が解析対象の場合には353+6位の塩基がG(グアニン)であるHTR4の当該353+6位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸、又は353+6位の塩基がA(アデニン)であるHTR4の当該353+6位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸が該当する。
【0018】
多型解析用核酸の他の具体例としては、解析対象の多型部位がいずれかの遺伝子型である場合にのみ当該多型部位を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットを挙げることができる。より具体的には解析対象の多型部位を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットであって、多型部位がいずれかの遺伝子型であるアンチセンス鎖の当該多型部位を含む部分DNA領域に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、センス鎖の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーとからなる核酸セットを例示することができる。このような核酸セットとしては353+6位多型が解析対象の場合には、HTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットであって、353+6位塩基がG(グアニン)であるHTR4のアンチセンス鎖において353+6位塩基を含む部分DNA領域に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、センス鎖の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーとからなる核酸セット、又は353+6位塩基がA(アデニン)であるHTR4のアンチセンス鎖において353+6位塩基を含む部分DNA領域に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、センス鎖の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーとからなる核酸セットが該当する。ここで、増幅される部分DNA領域の長さはその検出に適した範囲で適宜設定され例えば50bp〜200bp、好ましくは80bp〜150bpである。
【0019】
多型解析用核酸(プローブ、プライマー)には解析方法に応じて適宜DNA断片又はRNA断片が用いられる。多型解析用核酸の塩基長はそれぞれの機能が発揮される長さであればよく、プライマーとして用いられる場合の塩基長の例としては10〜50bp程度、好ましくは15〜40bp程度、更に好ましくは15〜30bp程度である。尚、プライマーとして用いられる場合には増幅対象に特異的にハイブリダイズし、目的のDNAフラグメントを増幅することができる限り鋳型となる配列に対して多少のミスマッチがあってもよい。プローブの場合も同様に、検出対象の配列と特異的なハイブリダイズが行える限り、検出対象の配列に対して多少のミスマッチがあってもよい。ミスマッチの程度としては1〜数個、好ましくは1〜5個、更に好ましくは1〜3個である。
多型解析用核酸(プライマー、プローブ)はホスホジエステル法など公知の方法によって合成することができる。尚、多型解析用核酸の設計、合成等に関しては成書(例えばMolecular Cloning,Third Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)を参考にすることができる。
【0020】
本発明における多型解析用核酸を予め標識物質で標識しておくことができる。このような標識化核酸を用いることにより例えば、増幅産物の標識量を指標として多型の解析を行うことができる。また、多型を構成する各遺伝子型の遺伝子における部分DNA領域をそれぞれ特異的に増幅するように設計された2種類のプライマーを互いに異なる標識物質で標識しておけば、増幅産物から検出される標識物質及び標識量によって核酸試料の遺伝子型を判別できる。
【0021】
多型解析用核酸の標識に用いられる標識物質としては32Pなどの放射性同位元素、フルオレセインイソチオシアネート、テトラメチルローダミンイソチオシアネート、テキサスレッドなどの蛍光物質を例示でき、標識方法としてはアルカリフォスファターゼ及びT4ポリヌクレオチドキナーゼを用いた5’末端標識法、T4 DNAポリメラーゼやKlenow断片を用いた3’末端標識法、ニックトランスレーション法、ランダムプライマー法(Molecular Cloning,Third Edition,Chapter 9,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)などを例示できる。以上の多型解析用核酸を不溶性支持体に固定化した状態で用いることもできる。固定化に使用する不溶性支持体をチップ状、ビーズ状などに加工しておけば、これら固定化核酸を用いて多型の解析をより簡便に行うことができる。
【0022】
核酸試料については、被験者の血液、皮膚細胞、粘膜細胞、毛髪等から公知の抽出、精製方法を用いて調製することができる。多型解析対象の遺伝子を含むものであれば任意の長さのゲノムDNAを核酸試料として用いることができる。尚、核酸試料においてHTR4が完全な状態(即ち、遺伝子の全長が存在する状態)でなくても、少なくとも解析される多型部位が存在している限りにおいて断片的、部分的なものであってもよい。
【0023】
各多型の解析は多型ごとに、又は両者が同時に行われる。前者の場合としては例えば、被験者から得た核酸試料を解析対象の多型の数(二つ)に合わせて分注し、各多型の解析を個別に行う。後者の場合としては例えば、DNAチップまたはマイクロアレイによって行うことができる。尚、ここでいう同時とは解析過程のすべての操作が同時に行われることのみを意味するのではなく、一部の操作(例えば核酸増幅操作、プローブのハイブリダイズ、又は検出)が同時に行われる場合も含む。
【0024】
遺伝子型の違いが転写産物に反映される多型については、HTR4の転写産物であるmRNAを利用して多型の解析を行うこともできる。例えば被験者の血液、尿等からHTR4のmRNAを抽出、精製した後、ノーザンブロット法(Molecular Cloning, Third Edition,7.42,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)、ドットブロット法(Molecular Cloning, Third Edition,7.46,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)、RT−PCR法(Molecular Cloning, Third Edition,8.46,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)、DNAチップ(DNAアレイ)を用いた方法などを実行することにより、mRNAを出発材料として多型解析を行うことができる。
【0025】
以上説明した本発明の検出方法を実行することにより得られる多型情報を、統合失調症の遺伝的リスクの診断に利用することができる。即ち、本発明は以上の検出方法によって得られる多型情報から核酸試料の遺伝子型を決定する工程、及び決定された核酸試料の遺伝子型から遺伝的リスクを求める工程を含んでなる、統合失調症のリスク診断方法も提供する。ここでの遺伝子型の決定は、典型的には、検出対象の多型に関して核酸試料の両アレルがいずれの遺伝子型をそれぞれ有するかを決定することである。353+6位の多型が検出対象である場合を例に採れば、典型的には核酸試料における353+6位における遺伝子型がGG(353+6位塩基が両アレル共にGのホモ接合体)、GA(353+6位塩基がGのアレルとAのアレルとのヘテロ接合体)、及びAA(353+6位塩基が両アレル共にAのホモ接合体)の中のいずれであるかを決定することである。
【0026】
統合失調症の遺伝的リスクを診断することにより将来的に統合失調症を罹患するおそれの程度(発症し易さ)、即ち発症リスク(発症脆弱性)が予測され、また遺伝子型という客観的指標に基づいて統合失調症の認定や病状の把握を行うことが可能となる。換言すれば本発明の診断方法によって統合失調症の発症リスクの評価、統合失調症に罹患していることの認定、又は症状の把握を行うことができる。中でも発症リスクの評価を行えることは臨床上極めて有意義である。発症リスクを事前に知ることは統合失調症に対する適切な予防措置を講じることを可能にするからである。
本発明の診断方法によって得られる情報は、適切な治療法の選択や予後の改善、患者のQOL(クオリティー・オブ・ライフ)の向上、又は発症リスクの低減などに利用され得る。
【0027】
本発明の診断方法を実行することにより統合失調症の発症リスク等をモニターすることができる。このようなモニターの結果、ある外的因子(環境因子、薬剤の投与など)と発症リスク等の増加との間に相関関係が認められれば、当該外的因子を危険因子と認定し、この情報を基に発症リスク等の低減を図ることが可能と考えられる。
【0028】
本発明で得られる統合失調症の発症に関連する遺伝情報は、統合失調症の治療(予防的処置を含む)にも利用され得ると考えられる。例えば、本発明の診断方法を実施した結果、統合失調症の発症リスクを高める遺伝子型であった場合に、発症リスクの低い遺伝子型を有する遺伝子を生体内に導入して発現させれば、当該遺伝子が発現することによって発症の抑制、発症リスクの軽減、症状の軽減などを期待できる。発症リスクの高い遺伝子型を有する遺伝子のmRNAに対するアンチセンス鎖を導入し、当該mRNAの発現を抑制する方法によっても、同様の治療効果が期待される。
【0029】
遺伝子又はアンチセンス鎖の導入については例えば、遺伝子導入用プラスミド又はウイルスベクターを用いた方法、エレクトロポーレーション(Potter,H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 7161−7165(1984))、超音波マイクロバブル(Lawrie, A., et al. Gene Therapy 7, 2023−2027 (2000))、リポフェクション(Felgner, P.L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84,7413−7417(1984))、マイクロインジェクション(Graessmann,M. & Graessmann,A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 73,366−370(1976))等の方法により行うことができる。これらの方法を利用して所望の遺伝子などを生体に対して直接的に導入(in vivo法)又は間接的に導入(ex vivo法)することができる。
【0030】
本発明の第2の局面は、上述した本発明の検出方法又は診断方法に使用されるキット(遺伝子型検出用キット、又は統合失調症診断用キット)を提供する。かかるキットには上記の各多型を解析するための核酸(多型解析用核酸)が含まれる。以下に本発明において提供されるキットの具体例を示す。
【0031】
以下の(1)及び(2)の核酸を含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)353+6位塩基がGであるHTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸、又は353+6位塩基がAであるHTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸、及び
(2)508−36位塩基がTであるHTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸、又は508−36位がCであるHTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域に相補的な配列を有する核酸。
【0032】
以下の(1)及び(2)の核酸セットを含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)核酸試料中のHTR4の353+6位塩基がGである場合にのみ、該HTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セット、又は核酸試料中のHTR4の353+6位塩基がAである場合にのみ、該HTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セット、及び
(2)核酸試料中のHTR4の508−36位塩基がCである場合にのみ、該HTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セット、又は核酸試料中のHTR4の508−36位塩基がTである場合にのみ、該HTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セット。
【0033】
以下の(1)及び(2)の核酸セットを含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)HTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットであって、353+6位塩基がGであるHTR4の353+6位塩基を含む部分DNA領域、に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマー及び/又は353+6位塩基がAであるHTR4において353+6位塩基を含む部分DNA領域、に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、HTR4の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーと、からなる核酸セット、及び
(2)HTR4の508−36位塩基を含む部分DNA領域を特異的に増幅するように設計された核酸セットであって、508−36位塩基がCであるHTR4において508−36位塩基を含む部分DNA領域、に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマー及び/又は508−36位塩基がTであるHTR4において508−36位塩基を含む部分DNA領域、に対して特異的にハイブリダイズするアンチセンスプライマーと、HTR4の一部領域に対して特異的にハイブリダイズするセンスプライマーと、からなる核酸セット。
【0034】
以上の各キットにおいては、キットの使用方法に応じた一又は二以上の試薬(バッファー、反応用試薬、検出用試薬など)などを組み合わせてもよい。以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【0035】
【実施例】
実施例における対象及び実験方法は次の通りとした。
[対象]
189名の統合失調症の患者と299名の正常対照者を対象とした。患者は藤田保健衛生大学精神科を受診した患者である。DSM−IVに基づいた診断は、非構造化面接と医療情報を基にして、少なくとも2人の経験を積んだ精神科医師が行うこととした。重症な身体疾患やDSM−IVにおける他のAxis−Iに該当する疾患を合併したものはいなかった。正常対照者は病院のスタッフと医学生から構成されており、構造化面接による精神症状の評価は行わなかった。しかしながら、正常対照者は良好な社会的機能を有し、その健康状態は良好であった。全ての対象は互いに血縁関係のない日本人である。本研究について説明を行った後、各対象者からは文書によるインフォームドコンセントを得ている。この研究は藤田保健衛生大学倫理審査委員会の承認を得た上で行った。
【0036】
[SNPの同定方法]
1)PCR増幅方法
ゲノムDNA(genomic DNA)の抽出にはPUREGENETM (Gentra systems, Minneapolis, MN55447, USA)を使用した。ゲノムDNAの増幅は図3及び4のプライマーセットで行った。これらのプライマーセットによって17の領域を増幅しており、その内のいくつかは互いに重なり、5−HT4(n)を除きこれまでに報告されている全ての5−HT4のコーディング領域と近傍のイントロン領域をカバーする。これらはブランチサイトを含んでいる。エクソンとイントロンの境界は公表されているヒトのシークエンス配列(ACCESSION NT_006859、VERSION NT_006859.10 GI:22052760、DEFINITION Homo sapiens chromosome 5 reference genomic contig.)に基づいており、スプライスバリアントの位置は各スプライスバリアントに基づいている。DNAの増幅にはGeneAmpTM PCR System 9700 (Applied Biosystems Japan Ltd. Tokyo, Japan)を用いた。PCRの反応溶液は40ng のサンプルDNA、それぞれ6nM のプライマー、200μMのdNTP、1 X PCR Gold Buffer、1.5又は2.5 mM MgCl2、及び0.3 U のAmpliTaq GoldTM (Perkin Elmer, New Jersey, USA)からなり、トータルで12μlとした。PCR反応の条件は次の通りとした。即ち、最初の熱変性を95℃で9分間、40 サイクルの熱変性をそれぞれ95℃で15 秒間、各プライマー毎に設定したアニーリング温度による反応を20秒間、伸長反応を72℃で30秒間行い、そして最終反応後の伸長反応として72℃で7分間反応させた。
【0037】
2)DHPLC解析法
PCR産物を95℃、4分で熱変性した後、45分かけて25℃まで冷却した。ヘテロ接合(heterozygous)DNAだけがハイブリダイゼーションの過程で(ミスマッチ塩基配列)ヘテロ二本鎖(heteroduplex)を形成する。各PCR産物を、DNAsepTMカラム (Transgenomic Japan Ltd.)を使用したWAVETMDHPLC 自動解析装置で解析した。PCR産物の分離条件は直線的アセトニトリルグラディエント、0.9 ml/minの流速とした。カラムの移動相には25%のアセトニトリルを含む(Bバッファー)又は含まない(Aバッファー)トリエチル酢酸アンモニウム(0.1 M)を用いた。UV検出器でDNAの溶出を測定した。推奨される解析温度とグラディエントのパラメーターをWAVETM解析装置に付属のWAVETM Maker program (version 3.3.4; Transgenomic)でPCR産物ごとに計算した。ヘテロ二本鎖が溶出してくる温度がPCR産物のG−C含量などの遺伝子配列によって相違することを利用して未知の変異を検索した。PCR産物の全領域を解析するために、2つ若しくは3つの温度条件で各PCR産物の検索を行った (図3、4)。
【0038】
3)サイクルシークエンス法
2つの方法を用いてPCR産物を精製した。一の方法は次のとおりである。DHPLC解析のピーク波形からヘテロ二本鎖であろうと予想されたPCR産物をWAVETM解析装置のフラグメントコレクターを用いて精製した。WAVETM解析装置の条件をダブルストランド・シングルフラグメントメソッドにしてPCR産物を流し、ピーク部分のサンプルを回収した。そして、回収したサンプルをAmpliconTM MicroconTM−PCR Centrifugal Filter Devices (Millipore Cor.) を用いて20ng/μl に濃縮した。DHPLCでの解析結果では明らかにヘテロ二本鎖の波形を取るにもかかわらず、通常のシークエンス解析では変異が同定できない場合に、AdvanTageTM PCR Cloning Kit (Clontech) を用いた、他の精製方法を利用した。PCR産物はBigDyeTM Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction kit (Applied Biosystems) を用いて、AMI PRISMTM 377 DNA sequencing system(Perkin−Elmer)で解析した。
【0039】
[SNPジェノタイピング]
1)PCR−RFLP法
図5にPCR−RFLP 解析で用いたプライマーセット、並びに制限酵素及びその条件を示した。353+6Aと 508−36Cについては、一塩基の置換が導入されたプライマーを使用し、増幅産物中に人工的制限酵素サイトが形成されるようにした(非特許文献22を参照)。 PCR産物に1−3Uの制限酵素を添加し、1 X バッファーを含む溶液内(10μl)で37℃、3時間反応させた。得られたDNA フラグメントを6%のアクリルアミドゲルを用いた電気泳動で分離した後、エチジウムブロマイドで染色した。
【0040】
2)DHPLCを使用したプライマー伸長(primer extension)法
353+6Aと 508−36Cについては、修飾されたプライマーセットを用いたためPCR−RFLPでは十分な結果が期待できなかった。これら2つのSNPを解析するために、次に示すような、DHPLCを使用したプライマー伸長法を施行した(非特許文献19を参照)。PCR反応の条件は上記の方法と同じとし、反応液のトータルボリュームは6μlとした。反応に使用されなかったプライマーとdNTPsを除去するために、PCR産物を0.5U Shrimp Alkaline Phosphataと0.5U Exonucleases I(ともにAmersham Japan Ltd., Tokyo, Japan)で37℃、1時間処理し、その後80℃で15分間処理することにより酵素を失活させた。プライマー伸長反応は、メーカーの推奨するバッファーに30ngのPCR産物、25μMのddNTPs、12.5pmolのプライマー、及び0.25UのThermo Sequenase (Amersham Japan Ltd.)を混合した反応液(トータルボリューム10μl)内で行った。Thermal cyclerを用い、最初の熱変性を96℃で10秒間行い、次に43℃で15秒間反応させ、続いて60℃で1分間反応させた。最後に96℃で1分間加熱した後、直ちに氷上に移した。使用したPCRプライマーセットとその塩基配列を図3〜5に示す。5μlの反応産物を70℃に条件設定したWAVETMDHPLC 自動解析装置(Transgenomic Japan Ltd.)による解析に供した。
【0041】
[統計学的解析]
Weirによって陳述され(非特許文献23を参照)、Lewis とZaykinによって書かれたソフトウェア(2001; Genetic Data Analysis (GDA), version 1.0 (d16c))で実施される様に、Hardy−Weinberg平衡から予想されるジェノタイプの偏差を、イグザクトテストを用いて検討した。ペアワイズに連鎖不平衡の検定をするためにD (disequilibrium parameter)、D’(standardized disequilibrium coefficient measurement)とΔ2(measure of disequilibrium)を計算した。
ハプロタイプ頻度の推定についてはexpectation−maximization(EM)アルゴリズムを用いた(非特許文献21を参照)。各個人で関連する座位と連鎖している遺伝子の組み合わせは、二つのハプロタイプの組み合わせとして予想される(ディプロタイプ形:diplotype configuration)。
シングルマーカーの関連解析は、モンテカルロ法によってエンピリカルP値が計算されるCLUMP(非特許文献24を参照)を用いて行った。
オッズ比(odds ration: ORs)でハプロタイプを評価し、その計算には統計学的ソフトウェアであるJMP(version 5.0, SAS Institute Japan, Tokyo)を使用した。それ故、全てのオッズ比は2X2テーブルで2wo−sideテストを適用して計算された。ムルティプル テストは8回(4回の関連解析、及び4回のハプロタイプ解析)行った。
【0042】
[実施例1] ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子(HTR4)内の多型検索
HTR4のコーディング領域と選択的スプライシングに影響するイントロン領域のブランチサイトの多型検索をDHPLC(非特許文献7を参照)を用いて行った。まず、96名の日本人の統合失調症患者のHTR4においてDHPLCによる多型の検索を行った。その後、ダイレクトシークエンスによって各核酸試料の遺伝子多型の同定を行った。このようなHTR4の解析によって、アミノ酸置換を伴わない1つのサイレントSNP(612A>G)とイントロン領域に存在する6つのSNP(26+14T>C、353+6G>A、508−36T>C、d−25T>C、d+22G>A、d+27,delT)が確認された(図6)。これらのSNPの中でイントロン領域内のSNP(508−36T>C)は、第5エクソンの5’側の選択的(オルタナティブ)スプライシングに影響するブランチサイトに相当する部位に位置する。本発明者らはこれらのSNPと統合失調症との関連を調べるために、民族を一致させた健常者を正常対照として以下の関連解析及びハプロタイプ解析を行った。
【0043】
[実施例2] 遺伝子型の決定
関連解析を行うためにまず、実施例1で確認された各SNPのジェノタイプを決定した。ジェノタイピングにはPCR−RFLP(Polymerase Chain Reaction−Restriction Fragment Length Polymorphism )法、又はDHPLC を利用したプライマー伸長(primer extension)法(非特許文献19を参照)を用いた。
189名の日本人の統合失調症患者をジェノタイプした結果、rareアレル(allele)の頻度は612G、26+14C、353+6A、508−36C、及びd−25Cにおいてそれぞれ0.004, 0.1, 0.27, 0.28,及び 0.47であった。民族を一致させたこれらのジェノタイプはHardy−Weinberg expectationsに従った(図1)。
【0044】
頻度の低いSNPsの検索は、それ自体が機能変化を起こすもの無ければ、その有意さを見ても意味が無く、また、頻度が低ければマーカーとしての意味もないので、アレル頻度が10%以上のものを対象として比較した。健康健康対照者299名rareアレル612G、26+14C、353+6A、508−36C、及びd−25Cの頻度はそれぞれ0.08、0.26、0.24、及び0.42であった。各バリアントと統合失調症との間の関連は認められなかった (図1)。
【0045】
[実施例3] 関連解析及びハプロタイプ解析
疾患共通変異共通祖先遺伝子仮説(Common disease−common variant−common origin hypothesis)の概念(非特許文献20を参照)からすると、いくつかの遺伝子変異が統合失調症の病因に関係しており、複数のSNPの組み合わせがこの疾患では重要な意味を持つと考えられる。本発明者らは4つのSNP(26+14T>C、353+6G>A、508−36T>C、d−25T>C)についてLDの解析を行った。その結果、これらのSNPの中で353+6G>A、及び508−36T>Cが強い連鎖不平衡にあった(D’=0.96)。そこで、この2つのSNPでのハプロタイプ解析を行った。患者と正常対照者一人一人のハプロタイプを、LDSUPPORTソフトウェア(非特許文献21を参照)を使って計算した。353+6G>Aと508−36T>Cは、それぞれのジェノタイプが、353+6G>AはGかAであり、508−36T>CはTかCであることを示している。そして、この二つのSNPsの組み合わせをハプロタイプといい、G−TとA−CとG−C及びA−Tの組み合わせがあり得る。この4つのハプロタイプの推定頻度は、統合失調症の患者でそれぞれ、71.7%(G−T)、26%(A−C)、1.5%(G−C)、及び0.8%(A−T)であった。次に本発明者らは患者と正常対照者との間でそれぞれのハプロタイプで比較した。結果、統合失調症の患者においてハプロタイプA−Tが正常対照者よりも有意に減少していることが認められた(図2)。正常対照者では206名中15名にハプロタイプA−Tが認められたが、統合失調症患者では198名中2名にしかこのハプロタイプは認められなかった(corrected P=0.014, OR=0.13, 95% CI[0.03−0.58])。
【0046】
以上のように統計学的解析の結果、統合失調症とHTR4のハプロタイプA−Tとの関連が強いこと、即ちHTR4内の2つの多型(353+650位多型、508−36位多型)が統合失調症と密接に関係することが明らかにされた。尚、effect sizeは統合失調症が多遺伝子(multigenic) と多因子(multifactorial)によるものと予想される結果と一致する。
【0047】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば統合失調症に関連する遺伝子多型が解析され、そして核酸試料の遺伝子型が検出される。この遺伝子型の検出によって得られる多型情報を用いることにより、統合失調症のリスク診断を行うことができる。したがって、本発明は統合失調症の発症リスクを事前に知る有効な手段となり、統合失調症の予防への貢献が期待できる。また、本発明によれば統合失調症の診断に有用な補助的情報が得られ、より適切な治療を可能とし予後の改善などを図ることができる。更には本発明を、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子が統合失調症の病態生理に果たしている役割を明らかにする手段として用いることができ、当該疾患に対する創薬(ゲノム創薬)に貢献するものと考えられる。
【0049】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は198名の統合失調症患者と211名の正常対照者におけるHTR4の ジェノタイプを示す表である。尚、統計学的解析については、コンピュータープログラムのCLUMPを使用して行った。
【図2】図2は統合失調症と各HTR4ハプロタイプとの関連を示す表である。表中のcorrected P値は、図1に示したもの(全部で8テスト)に加えて、この表ではいくつかのテストによって求められたuncorrected P値を掛け合わすことによって決定された。各corrected P値は8つのテストで調整された。NSは有意差なし、を表す。
【図3】図3はDHPLC、PCR−RFLP法、及びプライマー伸長法でそれぞれ用いたプライマーを示す表である。
【図4】図4は図3と同様に、DHPLC、PCR−RFLP法、及びプライマー伸長法でそれぞれ用いたプライマーを示す表である。
【図5】図5はPCR−RFLP法とプライマー伸長法に用いたプライマー、及びその他の条件をまとめた表である。
【図6】図6はダイレクトシークエンスの結果に基づくヒト5−HT4受容体遺伝子(HRT4)座位の構成を模式的に表した図である。各ボックスはエクソン領域を表す。表中の塩基番号は開始コドンを基準に数えている。PCR反応又はシークエンシングに使用したプライマーは水平の矢印で示される。また、垂直の矢印は多型位置を示す。アルファベットで記載したエクソン(コーディング)領域はスプライスバリアントである。
Claims (4)
- 以下の工程(a)及び(b)を含む、核酸試料の遺伝子型を検出する方法、
(a)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析する工程、及び
(b)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析する工程。 - 以下の工程(i)〜(iii)を含んでなる、統合失調症のリスク診断方法、
(i)核酸試料における、ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型、及び508−36位の多型を解析する工程、
(ii)前記工程によって得られる多型情報から核酸試料の遺伝子型を決定する工程、及び
(iii)決定された遺伝子型から統合失調症の遺伝的リスクを求める工程。 - 以下の(1)及び(2)の核酸を含んでなる遺伝子型検出用キット、
(1)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析するための核酸、及び
(2)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析するための核酸。 - 以下の(1)及び(2)の核酸が不溶性支持体に固定されてなる固定化核酸、
(1)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の353+6位の多型を解析するための核酸、及び
(2)ヒトセロトニン5−HT4受容体遺伝子の508−36位の多型を解析するための核酸。
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