JP2007124974A - Method for detecting hereditary predisposition of human epilepsy - Google Patents

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Kazuhiro Yamakawa
和弘 山川
Singh Baljinder
バルジンダー・シン
Yuji Inoue
有史 井上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting genetic predisposition of human epilepsy. <P>SOLUTION: The method comprises the detection of the presence of mutation generating the change of amino acid sequence of human KCND2 protein in the base sequence of human KCND2 gene. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒトてんかんの遺伝的素因の有無を検出する方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting the presence or absence of a genetic predisposition to human epilepsy.

てんかんとは、大脳の神経細胞の過剰な同期的反射活動が起こることによって、同一個人の中で同じ型の臨床発作(全身強直−間代発作、欠伸発作、幻聴発作、四肢の一部の強直発作など)を繰り返す病態をいう。また、多種多様な臨床および検査所見を伴う。   Epilepsy is caused by excessive synchronous reflex activity of cerebral neurons, resulting in the same type of clinical seizures in the same individual (systemic tonic-clonic seizures, absence seizures, hallucinogenic seizures, partial tonic limbs) It refers to a condition that repeats seizures). It is also accompanied by a wide variety of clinical and laboratory findings.

てんかんは、てんかん発作のみを症状とし脳室病変を認めない特発性てんかん、脳室病変を認め、難治・重篤な症候性てんかん、および脳室病変は見られないものの、重篤な症状から特発性てんかんには分類しがたい潜因性てんかんの3つに分類される。   Epilepsy is an idiopathic epilepsy with only epileptic seizures and no ventricular lesions, ventricular lesions, refractory / severe symptomatic epilepsy, and no ventricular lesions. Sexual epilepsy is classified into three types of latent epilepsy, which is difficult to classify.

特発性てんかんはてんかん全体の約7割をしめるとされる。家族内発症や一卵性双生児での高い一致率(70%)などから、特発性てんかんには遺伝的な背景が想定され、実際に現在までに20弱の遺伝子が同定され、そのほとんどがイオンチャネルをコードする。   Idiopathic epilepsy accounts for about 70% of all epilepsy. Based on such factors as family onset and high agreement rate in identical twins (70%), genetic background is assumed for idiopathic epilepsy, and up to 20 genes have been identified to date, most of which are ions. Code the channel.

症候性てんかんでは、その原因の多くが交通事故などによる脳へのけが、感染症、周産期障害などによる。遺伝性のものは1割に満たない(てんかん全体の3%以下)が、その種類は200を越え、報告された原因遺伝子の数は特発性てんかんのそれを上回る。これまでに特発性てんかんとは対照的に、イオンチャネルをコードする原因遺伝子は報告されていない。   In symptomatic epilepsy, many of the causes are due to injury to the brain due to traffic accidents, infections, perinatal disorders, and the like. Less than 10% are hereditary (less than 3% of all epilepsy), but there are more than 200 types and the number of causative genes reported exceeds that of idiopathic epilepsy. To date, in contrast to idiopathic epilepsy, no causative gene encoding an ion channel has been reported.

代表的な遺伝性症候性てんかんの例としてはラフォーラ病が知られている。ラフォーラ病は、常染色体劣性遺伝形式をとる遺伝性症候性てんかんであり、全身性痙攣を初発症状として6歳から18歳で発症し、刺激誘起性ミオクローヌス、欠神発作、大発作、痴呆、小脳失調症などを示す。症状は進行性であり、発症後10年以内(平均5.5年)で死亡する非常に重篤で悲惨な疾患である。現在までにEPM2A(プロテインフォスファターゼをコード),NHLRC1(ユビキチンリガーゼをコード)の2つの原因遺伝子が報告されており、ほとんどのラフォーラ病患者でいずれかの遺伝子の変異が検出される。   Lafora disease is known as a typical hereditary symptomatic epilepsy. Lafora's disease is an inherited symptomatic epilepsy with an autosomal recessive inheritance, with generalized convulsions manifesting as an initial symptom from 6 to 18 years of age, stimulus-induced myoclonus, absence seizures, major seizures, dementia, cerebellum Indicates ataxia. Symptoms are progressive and a very severe and disastrous disease that dies within 10 years (average 5.5 years) after onset. To date, two causative genes, EPM2A (encoding protein phosphatase) and NHLRC1 (encoding ubiquitin ligase), have been reported, and mutations in either gene are detected in most patients with Lafora disease.

また、症候性てんかんに分類される側頭葉てんかんは、成人難治てんかんの最も多くを占める頻度の高いてんかんであり、複雑部分発作(しばしば運動停止、凝視で始まり、口部などの自動症、姿勢異常、意識障害、健忘、近時記憶障害、言語障害などを伴う)を示す。多くが内側側頭部(海馬周辺)を発作の起始部とし外科手術の最も良い適応の1つとされる。海馬硬化がしばしば見られるが病因は未だ明らかではない。側頭葉てんかんは、これまで後天的な症候群として見られてきたが、ある側頭葉てんかんは遺伝要素を有するとする新たなコンセンサスがある。   Temporal lobe epilepsy, which is categorized as symptomatic epilepsy, is the most frequent epilepsy in adult refractory epilepsy. It is a complex partial seizure (often starting with a movement stop, staring, automatic symptoms such as mouth, posture Abnormal, consciousness disorder, forgetfulness, recent memory disorder, language disorder, etc.). Many consider the medial temporal region (around the hippocampus) the beginning of the stroke and is considered one of the best indications for surgery. Hippocampal sclerosis is often seen, but the etiology is not yet clear. Temporal lobe epilepsy has previously been seen as an acquired syndrome, but there is a new consensus that certain temporal lobe epilepsy has a genetic component.

これまでにラットおよびマウスを用いた実験により、側頭葉てんかんについて生物学的研究がなされている。具体的には、メチルアゾキシメタノールを用いたヒト側頭葉てんかんのラットモデルを使用した最近の研究は、KCND2遺伝子がコードするKv4.2チャネルにより伝導される抑制性細胞体樹状突起A型電流の喪失が、てんかん発作の根底にある正のフィードバックループを促進する可能性を示唆している(非特許文献1)。また、KCND2ノックアウトマウスは誘導可能なてんかん発作の傾向がある、との報告もある(非特許文献2)。   Biological studies have been conducted on temporal lobe epilepsy through experiments using rats and mice. Specifically, recent studies using a rat model of human temporal lobe epilepsy with methylazoxymethanol have shown that inhibitory cell body dendrites type A conducted by the Kv4.2 channel encoded by the KCND2 gene. The loss of current suggests the possibility of promoting the positive feedback loop underlying epileptic seizures (Non-Patent Document 1). There is also a report that KCND2 knockout mice tend to have inducible epileptic seizures (Non-patent Document 2).

現在までにKCND2遺伝子は、電位依存型カリウムチャネルのShalサブファミリーのメンバーであるKv4.2をコードし、それは脳内でA型外向き(outward)カリウム電流を仲介し、そして神経の樹状突起における逆伝播活動電位(b−AP)の調節に重大な役割を果たすことが知られている(非特許文献3)。また、KCND2遺伝子のカルボキシル末端のフィラミンへの相互作用領域を破壊した、突然変異体Kv4.2タンパク質を発現する細胞では、より低い電流密度を有する報告がある(非特許文献4)。しかしながら、これらの報告はいずれも非ヒトであるモデル動物または培養細胞におけるものであり、Kv4.2カリウムチャネルをコードするKCND2遺伝子がヒトの側頭葉てんかんの原因遺伝子であることを直接実証するに至るものではなかった。   To date, the KCND2 gene encodes Kv4.2, a member of the Shal subfamily of voltage-gated potassium channels, which mediates type A outward potassium current in the brain and neuronal dendrites It is known to play a critical role in the regulation of the backpropagating action potential (b-AP) in (Non-patent Document 3). In addition, a cell expressing a mutant Kv4.2 protein in which the interaction region to the carboxyl terminal filamin of the KCND2 gene is disrupted has a report of a lower current density (Non-patent Document 4). However, these reports are both in non-human model animals or cultured cells and directly demonstrate that the KCND2 gene encoding the Kv4.2 potassium channel is the causative gene for human temporal lobe epilepsy. It was n’t.

日本全国においててんかん患者は、およそ120万人に達し、うち難治性の患者は20万人に達するきわめて一般的な疾患であり、的確に患者の遺伝的素因を検出することは、その後の治療計画の面からも重要である。さらに症候性てんかん、特に側頭葉てんかんにおいて、てんかん性発作の原因が遺伝的素因にあるのか、その他の原因にあるのかを同定することは、同様に治療計画などの面から必要とされている。したがって、正確かつ容易にてんかんに関わる遺伝的素因を検出できる方法の開発が望まれている。
Bernard, C. et al. Science 305,532(2004) Forbes L. et al. American Epilepsy Society 58th annual meeting(2004) Birnbaum S.G. et al. Physiol Rev.84,803(2004) Petrecca K. J et al. Neurosci 20、8736(2000) Engel J. Jr,Neuroscientist,7(4),340(2001) Kobayashi E. et al. Arch Neurol.59、1891(2002) Duno M. et al. Eur J Hum Genet 12、738(2004)
The number of epilepsy patients in Japan is approximately 1.2 million, of which refractory patients is a very common disease, reaching 200,000. It is important from the aspect of Furthermore, in symptomatic epilepsy, especially in temporal lobe epilepsy, identifying whether the cause of epileptic seizures is a genetic predisposition or other cause is similarly needed from the perspective of treatment planning, etc. . Therefore, it is desired to develop a method that can accurately and easily detect a genetic predisposition related to epilepsy.
Bernard, C.I. et al. Science 305,532 (2004) Forbes L. et al. American Episode Society 58th annual meeting (2004) Birnbaum S. G. et al. Physiol Rev. 84,803 (2004) Petrecca K.M. J et al. Neurosci 20, 8736 (2000) Engel J. et al. Jr, Neuroscientist, 7 (4), 340 (2001) Kobayashi E .; et al. Arch Neurol. 59, 1891 (2002) Duno M.M. et al. Eur J Hum Genet 12, 738 (2004)

本発明は、ヒトてんかんの診断および治療の可能性などを探るために、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法を提供することを目的とする。本発明の方法は、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の存在を検出する、ことを含む。   An object of the present invention is to provide a method for detecting a genetic predisposition of human epilepsy in order to investigate the possibility of diagnosis and treatment of human epilepsy. The method of the present invention comprises detecting the presence of a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene.

本発明はまた、本発明のヒトてんかんの遺伝的素因を検出するキットであって、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の検出に使用するプライマー、プローブ、および核酸チップ、並びにそれらを用いたキットを提供することを目的とする。   The present invention also provides a kit for detecting a genetic predisposition for human epilepsy according to the present invention, the primer used for detecting a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene. An object is to provide a probe, a nucleic acid chip, and a kit using them.

本発明はさらに、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を有する、核酸を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a nucleic acid having a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene.

本発明はまた、ヒトてんかんモデル用の、非ヒトノックアウト哺乳動物を提供することを目的とする。本発明の非ヒトノックアウト哺乳動物は、KCND2遺伝子のDNA領域の一部または全部の改変により、KCND2タンパク質の生物学的機能の一部または全部が不活性化されていることを特徴とする。   The present invention also aims to provide non-human knockout mammals for human epilepsy models. The non-human knockout mammal of the present invention is characterized in that part or all of the biological function of the KCND2 protein is inactivated by modification of part or all of the DNA region of the KCND2 gene.

本発明はさらにまた、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法であって、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列またはその発現の制御配列において、ヒトのKCND2遺伝子またはそのタンパク質の発現量に変化を生じさせる変異の存在を検出する、ことを含む、上記方法を提供する。   The present invention is also a method for detecting a genetic predisposition to human epilepsy, wherein the expression level of the human KCND2 gene or a protein thereof is changed in the nucleotide sequence of the human KCND2 gene or a control sequence for the expression thereof. Detecting the presence of the mutation.

発明者らは、上記問題の解決のために鋭意研究に努めた結果、ヒトの側頭葉てんかん(TLE)に関連した初めてのカリウムチャネル突然変異、KCND2一部切除突然変異、を同定した。KCND2は、脳内におけるA型外向きカリウム電流を仲介する電位依存型カリウムチャネルKv4.2をコードする。本発明は、特にヒトにおいて、TLEの遺伝的素因を初めて明らかにしたものである。   As a result of diligent research to solve the above problems, the inventors have identified the first potassium channel mutation associated with human temporal lobe epilepsy (TLE), the KCND2 partial excision mutation. KCND2 encodes a voltage-gated potassium channel Kv4.2 that mediates type A outward potassium current in the brain. The present invention reveals for the first time a genetic predisposition to TLE, particularly in humans.

具体的には、発明者らは、日本の家系の65人の親族でない、TLEと診断された個人のこの遺伝子における突然変異を、6つのエクソンおよびイントロン−エクソンの境界すべてを直接的シークエンスによりスクリーニングした。その結果、ナンセンスコドンを生じるc.2723_2727delAAACTの5塩基対欠失が、TLEの一人の発端者で同定された(図1)。同定されたアミノ酸変化(N587fsX)に対応する同定された変異は、カルボキシル末端の最後の44アミノ酸を欠く一部切除Kv4.2タンパク質を産生することが予想された。重要なことに、この欠失領域は重要なERKリン酸化部位、並びに細胞骨格タンパク質PSD−95およびフィラミンへの相互作用モチーフを持つ(実施例1)。   Specifically, the inventors screened all six exons and intron-exon boundaries by direct sequencing for mutations in this gene in individuals diagnosed with TLE who are not 65 relatives of Japanese families. did. This results in a nonsense codon c. A 5 base pair deletion of 2723 — 2727delAAACT was identified in one proband of TLE (FIG. 1). The identified mutation corresponding to the identified amino acid change (N587fsX) was expected to produce a partially excised Kv4.2 protein lacking the last 44 amino acids at the carboxyl terminus. Importantly, this deleted region has an important ERK phosphorylation site and an interaction motif to the cytoskeletal proteins PSD-95 and filamin (Example 1).

発明者らは、細胞全体のパッチクランプ記録を使用して、HEK293細胞中で発現したヒト野生型Kv4.2チャネル(WT)および変異体Kv4.2(delAAACT_N587fsX)チャネルの電気生理学的特性を解析した。主要な発見は、突然変異チャネルでトランスフェクトされた細胞における電流密度(current density)はWTチャネルの細胞の記録に比べて劇的に減少したことであった(図3)(実施例2)。   The inventors analyzed the electrophysiological properties of human wild type Kv4.2 channel (WT) and mutant Kv4.2 (delAAACT_N587fsX) channels expressed in HEK293 cells using whole cell patch clamp recordings. . The main finding was that the current density in cells transfected with the mutant channel was dramatically reduced compared to the WT channel cell record (FIG. 3) (Example 2).

これらの発見はKCND2遺伝子がTLEの原因遺伝子であることを示すものである。本発明は上記発見に基づき、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の存在を検出することを含む、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法を見出し、本発明を想到した。   These findings indicate that the KCND2 gene is the causative gene for TLE. Based on the above discovery, the present invention provides a method for detecting the genetic predisposition of human epilepsy, comprising detecting the presence of a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene. The inventor came up with the present invention.

(I)ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法
本発明の方法は、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法を提供する。本発明の方法は、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の存在を検出することを含む。
(I) Method for Detecting Genetic Predisposition of Human Epilepsy The method of the present invention provides a method for detecting a genetic predisposition for human epilepsy. The method of the present invention comprises detecting the presence of a mutation in the nucleotide sequence of the human KCND2 gene that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein.

本発明のおいて、「てんかん」とは、大脳の神経細胞の過剰な同期的反射活動が起こることによって、同一個人の中で同じ型の臨床発作(全身強直−間代発作、欠伸発作、幻聴発作、四肢の一部の強直発作など)を繰り返す病態を意味する。てんかんの種類は、遺伝的原因が関連するものであれば、特に限定されず、特発性てんかん、症候性てんかんおよび潜因性てんかんのいずれも含む。好ましくは側頭葉てんかんであるが、脳内病変がみられないタイプを含む。   In the present invention, “epilepsy” refers to the occurrence of excessive synchronous reflex activity of cerebral neurons, resulting in the same type of clinical seizures (systemic tonic-clonic seizures, absence seizures, hallucinations). It means a disease state that repeats seizures, tonic seizures of some limbs). The type of epilepsy is not particularly limited as long as it is associated with a genetic cause, and includes idiopathic epilepsy, symptomatic epilepsy, and latent epilepsy. Temporal lobe epilepsy is preferred, but it includes a type in which no lesion in the brain is observed.

「ヒトてんかんの遺伝的素因」とは、ヒトてんかんの発症と関連のあるゲノムDNA配列中の塩基配列の特徴のことであり、1塩基またはそれ以上の長さにわたり既知の天然の塩基配列と比べて変異を有していることをいう。具体的には、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を指す。あるいは、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列またはその発現の制御配列において、ヒトのKCND2遺伝子またはそのタンパク質の発現量に変化を生じさせる変異を指す。遺伝的素因が検出され、遺伝的素因を有すると判断された場合には、当該遺伝的素因を有する個体は、ヒトてんかんに罹患している、あるいは、ヒトてんかんになる確率が高いことを意味する。   A “genetic predisposition to human epilepsy” is a characteristic of a base sequence in a genomic DNA sequence that is associated with the onset of human epilepsy, compared to a known natural base sequence over a length of one base or more. It has a mutation. Specifically, it refers to a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene. Alternatively, it refers to a mutation that causes a change in the expression level of the human KCND2 gene or a protein thereof in the base sequence of the human KCND2 gene or a control sequence for the expression thereof. If a genetic predisposition is detected and determined to have a genetic predisposition, it means that the individual with the genetic predisposition is suffering from or has a high probability of developing human epilepsy .

「ヒトのKCND2遺伝子」とは、ヒトのカリウムチャネル「ヒトのKCND2タンパク質」をコードする遺伝子である。「ヒトのKCND2タンパク質」とは、Kv4.2としても知られ、好ましくは配列番号2で表わされる。   The “human KCND2 gene” is a gene encoding a human potassium channel “human KCND2 protein”. “Human KCND2 protein”, also known as Kv4.2, is preferably represented by SEQ ID NO: 2.

しかしながら、配列番号2以外にも、配列番号2と比べて「ヒトのKCND2タンパク質」の生物学的性質を変えない変異を有するのもの含む。即ち、「生物学的性質を変えない変異」とは、規定のアミノ酸を、例えば同様の物理化学的特性を有する残基により置換してもよいことを意味する。こうした保存的置換の例には、1つの脂肪族残基を互いに、例えばIle、Val、Leu、またはAlaを互いに置換するもの;LysおよびArg、GluおよびAsp、またはGlnおよびAsn間といった、1つの極性残基から別のものへの置換;あるいは芳香族残基の別のものでの置換、例えばPhe、Trp、またはTyrを互いに置換するものが含まれる。他の保存的置換、例えば、同様の疎水性特性を有する領域全体の置換が、周知である。   However, in addition to SEQ ID NO: 2, those having mutations that do not change the biological properties of “human KCND2 protein” compared to SEQ ID NO: 2 are included. That is, “mutation that does not change biological properties” means that a defined amino acid may be substituted, for example, with a residue having similar physicochemical properties. Examples of such conservative substitutions are those that replace one aliphatic residue with each other, eg Ile, Val, Leu, or Ala; one such as between Lys and Arg, Glu and Asp, or between Gln and Asn. Substitution from one polar residue to another; or substitution of another aromatic residue, such as substituting one another for Phe, Trp, or Tyr. Other conservative substitutions are well known, for example, substitution of entire regions with similar hydrophobic properties.

あるいは、「生物学的性質を変えない変異」とは、上記の保存的置換以外のものであっても、KCND2タンパク質のチャネルとしての活性に変化を与えない変異を有するのものを含む。KCND2タンパク質の生物学的性質とは、例えば、電位依存型カリウムチャネルとしての機能、即ち、電位依存的に(電気刺激により)カリウムイオンを細胞内から細胞外に出す、機能を意味する。電位依存型カリウムチャネルとしての機能は、例えばKCND2タンパク質の電流密度の値、活性化・不活性化の膜電位依存性等により決定することができる。   Alternatively, the “mutation that does not change the biological property” includes a mutation having a mutation that does not change the activity as a channel of the KCND2 protein, even if it is other than the conservative substitution described above. The biological property of the KCND2 protein means, for example, a function as a voltage-dependent potassium channel, that is, a function of releasing potassium ions from the cell to the outside in a voltage-dependent manner (by electrical stimulation). The function as a voltage-dependent potassium channel can be determined by, for example, the value of the current density of KCND2 protein, the membrane potential dependence of activation / inactivation, and the like.

「ヒトのKCND2遺伝子」は、好ましくは配列番号1で表わされるが、遺伝子の縮重により、配列番号1以外にも配列番号2のアミノ酸配列をコードする塩基配列を有するものも含まれる。さらに、配列番号2以外のアミノ酸配列をコードするものであっても、KCND2タンパク質の生物学的機能を失わせないSNPs、ハプロタイプまたはその他の塩基配列の変異を含むものも、本明細書における「ヒトのKCND2遺伝子」に含まれる。   “Human KCND2 gene” is preferably represented by SEQ ID NO: 1, but includes those having a base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in addition to SEQ ID NO: 1 due to degeneracy of the gene. Furthermore, even those encoding an amino acid sequence other than SEQ ID NO: 2 that contain mutations in SNPs, haplotypes, or other nucleotide sequences that do not lose the biological function of the KCND2 protein, Of KCND2 gene ”.

(i)ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる塩基配列の変異
本発明の方法により、KCND2遺伝子の配列番号1の2723番目から2727番目のAAACTの塩基配列が欠失した変異体が検出された。ここで、野生型KCND2遺伝子は2720番目以降の塩基配列は、CTAAACTGTGAA・・・であり、この配列が、ロイシン−アスパラギン−システイン−グルタミン酸−・・・をコードする。一方、当該KCND2遺伝子の変異体KCND2遺伝子では欠失により、CTGTGAA・・・となり、TGAはストップコドンであることから、対応するアミノ酸はロイシン、で翻訳が停止することが明らかとなった。即ち、生じたナンセンス変異のため、アスパラギン以降の44アミノ酸を欠失したタンパク質が生産されることが明らかとなった。
(I) Mutation of nucleotide sequence causing change in amino acid sequence of human KCND2 protein By the method of the present invention, a mutant in which the nucleotide sequence of AAACT from 2723 to 2727 in SEQ ID NO: 1 of KCND2 gene is deleted is detected. It was done. Here, in the wild type KCND2 gene, the nucleotide sequence after the 2720th is CTAAACTGTGAA..., And this sequence encodes leucine-asparagine-cysteine-glutamic acid-. On the other hand, in the mutant KCND2 gene of the KCND2 gene, CTTGGAA... Was obtained due to deletion, and TGA was a stop codon. Therefore, it was revealed that the corresponding amino acid was leucine and translation was stopped. That is, it was clarified that a protein lacking 44 amino acids after asparagine was produced due to the nonsense mutation that occurred.

実施例2の記載から、変異体Kv4.2(delAAACT_N587fsX)チャネルを発現する細胞は電流密度が有意に減少することが明らかとなった。ここで変異体Kv4.2は、C末端側の44アミノ酸を欠くだけでこの表現型を有している。したがって、ヒトKCND2遺伝子に当該ナンセンス以外の変異が起きても、同様に電流密度を有意に減少することが予測される。したがって、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる塩基配列の変異は、特に限定されず、公知のあらゆるアミノ酸配列の変化を生じさせる塩基配列の変異を含む。このため、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる塩基配列の変異は、好ましくはミスセンス、ナンセンス、フレームシフト、スプライシングサイト形成もしくは欠失、トランケート形成を含み、さらに好ましくは、KCDN2タンパク質の生物学的機能を低下させるか実質的に失わせる変異も含む。   From the description in Example 2, it was revealed that the cells expressing the mutant Kv4.2 (delAAACT_N587fsX) channel have a significantly reduced current density. Here, mutant Kv4.2 has this phenotype only by lacking 44 amino acids on the C-terminal side. Therefore, even if a mutation other than the nonsense occurs in the human KCND2 gene, it is predicted that the current density will be significantly reduced in the same manner. Accordingly, the nucleotide sequence mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein is not particularly limited, and includes a nucleotide sequence mutation that causes any known amino acid sequence change. For this reason, the nucleotide sequence mutation that causes the change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein preferably includes missense, nonsense, frameshift, splicing site formation or deletion, and truncation, and more preferably, the KCDN2 protein organism. Also included are mutations that reduce or substantially eliminate physiologic function.

「ミスセンス」とは、遺伝子の翻訳領域内にある塩基配列に変異が生じて、あるアミノ酸に対するコドンが別のアミノ酸に対応するコドンに置き換わることを言う。「ナンセンス」とは、遺伝子上の塩基配列に生じた変異のうち、それまであるアミノ酸に対応していたコドンを終始コドンに変化させ、タンパク質合成を中断、終始させることをいう。「フレームシフト」とは、遺伝子の翻訳領域内にある塩基配列に変異が生じて、DNAに1個または数個(3の倍数は除く)の塩基が付加または欠失することで、遺伝子のリーディングフレームがずれることをいう。「スプライシングサイト形成もしくは欠失」とは、ゲノムDNAに生じた変異のうち、本来イントロンとしてスプライシングにより除去される部位が除去されず、またはエキソンの領域がスプライシングにより誤って除去されることをいう。「トランケート形成とは」とは、遺伝子の翻訳領域内にある塩基配列に変異が生じて、本来生じるはずのタンパク質の一部分が欠如することをいう。   “Missense” means that a base sequence in a translation region of a gene is mutated and a codon for one amino acid is replaced with a codon corresponding to another amino acid. “Nonsense” refers to changing a codon corresponding to a certain amino acid to a termination codon among mutations occurring in a base sequence on a gene to interrupt and terminate protein synthesis. “Frame shift” refers to the reading of a gene by causing a mutation in the base sequence in the translation region of the gene and adding or deleting one or several bases (excluding multiples of 3) in DNA. This means that the frame is shifted. “Splicing site formation or deletion” means that, among mutations generated in genomic DNA, a site originally removed by splicing as an intron is not removed, or an exon region is mistakenly removed by splicing. “Truncation” means that a base sequence in a translation region of a gene is mutated and a part of a protein that should be originally formed is lost.

「KCND2タンパク質の生物学的機能」とは、例えば、電位依存型カリウムチャネルとしての機能、即ち、電位依存的に(電気刺激により)カリウムイオンを細胞内から細胞外に出す、機能を意味する。電位依存型カリウムチャネルとしての機能は、例えばKCND2タンパク質の電流密度の値、活性化・不活性化の膜電位依存性等により決定することができる。   The “biological function of KCND2 protein” means, for example, a function as a voltage-dependent potassium channel, that is, a function of releasing potassium ions from the cell to the outside in a voltage-dependent manner (by electrical stimulation). The function as a voltage-dependent potassium channel can be determined by, for example, the value of the current density of KCND2 protein, the membrane potential dependence of activation / inactivation, and the like.

電流密度の量、活性化・不活性化の膜電位依存性などは、当業者に公知のいずれの方法、例えばパッチクランプ法により測定してよい。パッチクランプ法は、培養細胞にチャネルタンパク質を発現させ、これに微小電極を当てることにより、細胞膜を流れる電流を測定することができる。好ましくは、実施例2の方法により、達成することができる。   The amount of current density and the membrane potential dependence of activation / deactivation may be measured by any method known to those skilled in the art, for example, the patch clamp method. In the patch clamp method, a channel protein is expressed in cultured cells, and a microelectrode is applied to the channel protein, whereby the current flowing through the cell membrane can be measured. Preferably, this can be achieved by the method of Example 2.

「KCND2タンパク質の生物学的機能を低下させる」とは、KCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化によって、KCND2タンパク質の電位依存型カリウムチャネルとしての機能が低下するこという。例えば、実施例2では、KCND2タンパク質の電流密度の値が、変異を有しない場合と比較して、電位が例えば、0mVの際に約66%(75→25pA/pF)、40mVの際に約70%(190→60pA/pF)減少した(図3)。よって、本発明においてKCND2タンパク質の電流密度の値が、変異を有しない場合と比較して「KCND2タンパク質の生物学的機能を低下する」とは、KCND2タンパク質の電流密度の値が、変異を有しない場合と比較して、好ましくは10%以上、より好ましくは40%、さらに好ましくは60%以上、最も好ましくは70%以上減少することを意味する。   “Reducing the biological function of the KCND2 protein” means that a change in the amino acid sequence of the KCND2 protein reduces the function of the KCND2 protein as a voltage-dependent potassium channel. For example, in Example 2, the value of the current density of the KCND2 protein is about 66% (75 → 25 pA / pF) when the potential is 0 mV and about 40% when the potential is 40 mV, for example. It decreased by 70% (190 → 60 pA / pF) (FIG. 3). Therefore, in the present invention, the value of the current density of the KCND2 protein is “decreased the biological function of the KCND2 protein” compared to the case where the value of the current density of the KCND2 protein is not mutated. Compared with the case where it does not, it means that it is preferably reduced by 10% or more, more preferably 40%, further preferably 60% or more, and most preferably 70% or more.

「KCND2タンパク質の生物学的機能を実質的に失わせる」とは、KCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化によって、KCND2タンパク質が電位依存型カリウムチャネルとしての実質的に機能しなくなることを意味する。   “Substantially lose the biological function of the KCND2 protein” means that a change in the amino acid sequence of the KCND2 protein renders the KCND2 protein substantially non-functional as a voltage-gated potassium channel.

「KCDN2タンパク質の生物学的機能を低下させる」および「KCND2タンパク質の生物学的機能を実質的に失わせる」いずれの場合も、ヒトKCDN2遺伝子の塩基配列中に変異が生じることで、変異型タンパク質が発現することを含む。これは、コード領域内に終始コドンが入った結果の短縮型タンパク質を含む。さらには、カリウムチャネルは4分子が会合して、その機能を発揮することが知られているが、この分子会合を妨げるような変異であってもよい。あるいはナンセンス変異依存分解系(nonsense−mediated mRNA decay:NMD)等を介した系によりタンパク質が発現しなくなる場合も含む。   In both cases of “reducing the biological function of KCDN2 protein” and “substantially losing the biological function of KCND2 protein”, a mutation occurs in the base sequence of the human KCDN2 gene, so that the mutant protein Is expressed. This includes a truncated protein that results from a stop codon within the coding region. Furthermore, although it is known that four molecules are associated with each other and the function of the potassium channel is exhibited, it may be a mutation that prevents this molecular association. Alternatively, a case where the protein is not expressed by a system through a nonsense-mediated mRNA decay (NMD) or the like is also included.

「KCND2タンパク質の電流密度を減少する」とは、KCND2タンパク質が単位時間当たりに通過させることができるカリウムイオンの絶対量が減少することをいう。ここにおいても、変異型タンパク質が発現し1分子当たりの通過イオン量が減少する場合と、塩基配列の変化により細胞に発現するタンパク質の量が減少する場合を含む。   “Reducing the current density of KCND2 protein” means that the absolute amount of potassium ions that KCND2 protein can pass per unit time decreases. This also includes the case where the mutant protein is expressed and the amount of passing ions per molecule is decreased, and the case where the amount of protein expressed in the cell is decreased due to the change in the base sequence.

したがって、本発明は、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる塩基配列の変異の結果が、ミスセンス、ナンセンス、フレームシフト、スプライシングサイト形成もしくは欠失、トランケート形成のいずれかである、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法を提供する。さらに本発明は、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異が、ヒトKCND2タンパク質の生物学的機能を低下させるか実質的に失わせる変異である、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法を提供する。   Therefore, the present invention relates to human epilepsy in which the result of a mutation in the base sequence that causes a change in the amino acid sequence of human KCND2 protein is one of missense, nonsense, frameshift, splicing site formation or deletion, and truncation. A method of detecting a genetic predisposition of is provided. Furthermore, the present invention detects a genetic predisposition to human epilepsy wherein a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein is a mutation that reduces or substantially eliminates the biological function of the human KCND2 protein. Provide a method.

(ii)ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位
本発明の方法においては、ヒトKCND2タンパク質の生物学的機能を低下させる、または実質的に失わせる変異は、いずれもてんかんに関連することが予測できる。例えば、実施例2の記載から、KCND2タンパク質のヒトのKCND2タンパク質の電流密度を減少させる変異に着目することができる。したがって、ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位は、KCND2遺伝子の塩基配列のいずれの部位でもよい。
(Ii) Sites causing mutations in the human KCND2 gene In the method of the present invention, any mutation that reduces or substantially eliminates the biological function of the human KCND2 protein can be predicted to be associated with epilepsy. . For example, from the description in Example 2, attention can be focused on mutations that decrease the current density of the human KCND2 protein of the KCND2 protein. Therefore, the site causing the mutation of the human KCND2 gene may be any site in the base sequence of the KCND2 gene.

非限定的に、以下好ましさが増える順に特定すると:最もC末端側の膜貫通セグメントの直後のアミノ酸をコードするコドンよりも3’側である;587番目のアスパラギンに相当するアミノ酸をコードするコドンであるかあるいはそれよりも3’側である;フィラミンへの相互作用モチーフ、MAP/ERKリン酸化部位、またはPSD95結合ドメイン、から選択される1つまたは複数の部分をコードする領域内に存在するまたは同領域を含む;配列番号2の587番目のアスパラギンに相当するアミノ酸をコードするコドン;そして、配列番号1の2723ないし2727番目に相当する塩基配列のAAACTである。   Without limitation, the following is specified in the order of increasing preference: 3 'from the codon encoding the amino acid immediately after the most transmembrane segment on the C-terminal side; encoding the amino acid corresponding to the 587th asparagine Codon or 3 'from it; within a region encoding one or more moieties selected from an interaction motif to filamin, a MAP / ERK phosphorylation site, or a PSD95 binding domain Or a codon encoding the amino acid corresponding to the 587th asparagine of SEQ ID NO: 2; and AAACT of the base sequence corresponding to the 2723 to 2727 positions of SEQ ID NO: 1.

「最もC末端側の膜貫通セグメントの直後のアミノ酸」とは、6回膜貫通型のタンパク質であるKCND2タンパク質の、6番目の膜貫通領域の最もC末端のアミノ酸の次のアミノ酸をいう。しかしながら、これに限定されることなく、スプライシングバリアントまたはその他の変異などによって膜の貫通領域の数が異なるタンパク質が生成する場合は、周囲の配列などから前記6番目の膜貫通領域の最もC末端のアミノ酸の次のアミノ酸と同等と判断されるアミノ酸を意味する。膜貫通領域の決定は、各アミノ酸のハイドロパシー値を用いたハイドロパシー図の作成により、その分野の通常の知識から推測することができる。ハイドロパシー値とは、ポリペプチド鎖中の連続しているアミノ酸それぞれについて、そのアミノ酸の前後の一定の大きさ(通常は10個程度)の断片から計算される、各アミノ酸の疎水性を表わす生物学的変数である。経験的に、正のハイドロパシー値がおよそ20〜30アミノ酸連続する領域が膜貫通領域と推測される。また、アミノ酸配列から膜貫通領域を予測するソフトウエアやウェブサイトを利用してもよい。   “The amino acid immediately after the most transmembrane segment on the C-terminal side” refers to the amino acid next to the most C-terminal amino acid in the sixth transmembrane region of the KCND2 protein, which is a six-transmembrane protein. However, the present invention is not limited to this, and when a protein having a different number of transmembrane regions is generated by splicing variants or other mutations, the most C-terminal of the sixth transmembrane region from the surrounding sequence or the like. An amino acid judged to be equivalent to the next amino acid after the amino acid. The determination of the transmembrane region can be inferred from ordinary knowledge in the field by creating a hydropathy diagram using the hydropathy value of each amino acid. The hydropathic value is an organism representing the hydrophobicity of each amino acid, calculated from fragments of a certain size (usually around 10) before and after each amino acid in the polypeptide chain. Is a scientific variable. Empirically, a region having a positive hydropathic value of approximately 20 to 30 amino acids is estimated to be a transmembrane region. Moreover, you may utilize the software and website which predict a transmembrane region from an amino acid sequence.

「587番目のアスパラギンに相当するアミノ酸」とは、好ましくは配列番号2のヒトKCND2タンパク質の578番目のアミノ酸であるアスパラギンを指す。スプライシングバリアントまたはその他の変異などによって配列番号2と比べてアミノ酸配列の異なるタンパク質が生成する場合は、周囲の配列などから前記アスパラギンと同等と判断されるのアスパラギンを意味する。   The “amino acid corresponding to the 587th asparagine” preferably refers to asparagine which is the 578th amino acid of the human KCND2 protein of SEQ ID NO: 2. When a protein having a different amino acid sequence from that of SEQ ID NO: 2 is generated by splicing variants or other mutations, it means asparagine that is judged to be equivalent to the asparagine from surrounding sequences.

本発明の一態様において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異は、配列番号2の587番目のアスパラギンに相当するアミノ酸からC末端側のアミノ酸配列をすべて欠如させる変異である。   In one embodiment of the present invention, the mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein is a mutation that eliminates the entire C-terminal amino acid sequence from the amino acid corresponding to the 587th asparagine of SEQ ID NO: 2.

「フィラミンへの相互作用モチーフ」とは、配列番号2の601−604番目のアミノ酸配列PTPPに相当する部分を、「MAP/ERKリン酸化部位」とは、配列番号2の602番目のT、607番目のT、616番目のSに相当するアミノ酸を、そして「PSD95結合ドメイン」とは、配列番号2の627−630番目のアミノ酸配列VSALに相当する部分を言うが、スプライシングバリアントまたはその他の変異などによって配列番号2と比べて一部アミノ酸の異なるタンパク質が生成する場合は、周囲の配列などから各部位と同等の部位を指すという意味である。   The “interaction motif to filamin” refers to the portion corresponding to the amino acid sequence PTPP at positions 601 to 604 of SEQ ID NO: 2, and the “MAP / ERK phosphorylation site” refers to the T, 607 at position 602 of SEQ ID NO: 2. The amino acid corresponding to the T th, the 616 th S, and the “PSD95 binding domain” refers to the portion corresponding to the amino acid sequence VSAL of the 627-630 th sequence of SEQ ID NO: 2, but a splicing variant or other mutation, etc. When a protein having a partly different amino acid as compared with SEQ ID NO: 2 is generated, it means that the site is equivalent to each site from the surrounding sequence.

本発明の一態様において、ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位は、好ましくは、フィラミンへの相互作用モチーフ、MAP/ERKリン酸化部位、またはPSD95結合ドメイン、から選択される1つまたは複数の部分をコードする領域内に存在する、または同領域を含む。より好ましくは上記3つの部位をすべてコードする領域を含む。   In one aspect of the invention, the site that causes mutation of the human KCND2 gene is preferably one or more moieties selected from an interaction motif to filamin, a MAP / ERK phosphorylation site, or a PSD95 binding domain. Existing in or including the same region. More preferably, it includes a region encoding all the three sites.

「2723ないし2727番目に相当する塩基配列のAAACT」とは、配列番号1の2723ないし2727番目のAAACTを指すが、変異などによって塩基配列が異なる場合は、周囲の配列などから2723ないし2727番目のAAACTと同等と判断される配列を意味する。   “AAACT of the nucleotide sequence corresponding to the 2723th to 2727th” refers to the 2723th to 2727th AAACT of SEQ ID NO: 1, but if the nucleotide sequence differs due to mutation or the like, the 2723th to 2727th from the surrounding sequence It means a sequence determined to be equivalent to AAACT.

さらに本発明の一態様において、本発明は、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法であって、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列またはその発現の制御配列において、ヒトのKCND2遺伝子またはそのタンパク質の発現量に変化を生じさせる変異の存在を検出する、ことを含む、上記方法を提供する。   Furthermore, in one aspect of the present invention, the present invention relates to a method for detecting a genetic predisposition for human epilepsy, wherein the expression of the human KCND2 gene or protein thereof is detected in the base sequence of the human KCND2 gene or a control sequence for the expression thereof. Detecting the presence of a mutation that causes a change in amount.

「KCND2の発現制御配列」とは、開始コドンを含む5’側上流の部分、即ち、ゲノム中の転写または翻訳を制御するための核酸配列を含む部位であって、例えば、転写プロモーター、オペレーター、又はエンハンサー、mRNAリボソーム結合部位、及び、その他、転写および翻訳の開始を調節する部位を含む領域をいう。   “KCND2 expression control sequence” is a 5 ′ upstream portion including a start codon, that is, a site containing a nucleic acid sequence for controlling transcription or translation in the genome, for example, a transcription promoter, operator, Alternatively, it refers to a region containing an enhancer, an mRNA ribosome binding site, and other sites that regulate the initiation of transcription and translation.

(iii)ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を検出する手法
本発明においては、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を検出するための具体的な手法は特に限定されず、塩基配列決定、核酸増幅反応、ハイブリダイゼーション、電気泳動、制限酵素処理のいずれかの手法、あるいはこれらの組み合わせを用いた、ヌクレオチドの差異を検出するための公知の方法を使用することが可能である。例えば、非限定的に、塩基配列の決定、RFLP(制限酵素断片長多型)、プローブを用いた系、SSCP法、などが含まれる。
(Iii) Technique for detecting a mutation that causes a change in the amino acid sequence of a human KCND2 protein In the present invention, a specific technique for detecting a mutation that causes a change in the amino acid sequence of a human KCND2 protein is particularly limited. Rather, it is possible to use a known method for detecting a nucleotide difference using any one of base sequencing, nucleic acid amplification reaction, hybridization, electrophoresis, restriction enzyme treatment, or a combination thereof. Is possible. For example, but not limited to, determination of nucleotide sequence, RFLP (restriction enzyme fragment length polymorphism), system using probe, SSCP method, and the like are included.

変異を検出する工程の一方法として、KCND2の塩基配列の配列決定を行うことが可能である。即ち、KCND2遺伝子を、ゲノムDNAを生体試料、例えば、血液、毛、または頬由来の試料から抽出し、PCRなどの適当な手段により増幅し、配列決定することができる。または、生体試料からmRNAを精製し、逆転写により得られたcDNAを基に配列決定してもよい。PCR用のプライマー群は、KCND2遺伝子を含むゲノム配列中の6つのコード領域および境界領域すべてを増幅するように設計する。PCRに用いるDNAポリメラーゼは、増幅反応中に塩基の変異が生じないように複製忠実度の高いものを使用する。配列決定は既知のいずれの方法で行ってよく、好ましくはキャピラリー自動シークエンスシステムで行う。   As a method of detecting a mutation, it is possible to sequence the base sequence of KCND2. That is, the KCND2 gene can be sequenced by extracting genomic DNA from a biological sample, for example, a sample derived from blood, hair, or cheek, and amplifying it by an appropriate means such as PCR. Alternatively, mRNA may be purified from a biological sample and sequenced based on cDNA obtained by reverse transcription. The primer group for PCR is designed to amplify all six coding regions and boundary regions in the genomic sequence containing the KCND2 gene. A DNA polymerase used for PCR has a high replication fidelity so that no base mutation occurs during the amplification reaction. Sequencing can be performed by any known method, preferably with a capillary automated sequencing system.

変異を検出する工程の他の一方法として、RFLP(制限酵素断片長多型)の原理を用いて変異の有無を検出することもできる。即ち、ゲノムDNAにおいて変異があると思われる領域の両端を適切な制限酵素で切断する。その後に、制限酵素処理後のゲノムDNA断片を1本鎖に変性し、変異があると思われる領域に対するプローブを加え、ハイブリダイズし電気泳動することでヌクレオチド長の違いを検出することができる。   As another method for detecting a mutation, the presence or absence of a mutation can also be detected using the principle of RFLP (restriction fragment length polymorphism). That is, both ends of a region that is considered to be mutated in genomic DNA are cleaved with an appropriate restriction enzyme. After that, the genomic DNA fragment after the restriction enzyme treatment is denatured into a single strand, a probe for a region that seems to be mutated is added, hybridized, and electrophoresed to detect a difference in nucleotide length.

変異を検出する工程の他の一方法として、プローブを用いた系で変異の有無を検出することも可能である。即ち、変異DNA断片に特異的にハイブリダイズするプローブのハイブリダイゼーションの有無に基づいて検出することもできる。その場合のプローブは、蛍光標識、放射性標識、酵素標識などの適当な標識により、検出を容易にすることも可能である。また、複数のプローブをDNAチップ上の担体に固定し、核酸チップとして用いることもできる。別の態様においては、プローブはビーズまたはマルチウェルプレート中の担体等に固定化してもよい。   As another method of detecting the mutation, it is also possible to detect the presence or absence of the mutation in a system using a probe. That is, detection can also be performed based on the presence or absence of hybridization of a probe that specifically hybridizes to a mutant DNA fragment. In this case, the probe can be easily detected by an appropriate label such as a fluorescent label, a radioactive label, or an enzyme label. Also, a plurality of probes can be immobilized on a carrier on a DNA chip and used as a nucleic acid chip. In another embodiment, the probe may be immobilized on beads or a carrier in a multiwell plate.

変異を検出する工程の他の一方法として、SSCP(single strand comformation polymorphism)法を用いて変異の有無を検出することもできる。2本鎖DNAを1本鎖に解離すると、各鎖はその塩基配列に依存した特有の高次構造をとる。この解離したDNAを非変性ポリアクリルアミドゲル中で電気泳動すると、それぞれの高次構造の差に応じて、異なる位置に泳動される(SSCP解析)。SSCP法は、この性質を利用して32Pなどの放射性同位体、蛍光標識、または酵素標識などで標識したプライマーを用いたPCR、または反応基質の1つに32P標識ヌクレオチドなどの放射性同位体、蛍光標識、または酵素標識などを用いたPCRで目的の遺伝子断片を増幅し、SSCP解析を行うことで変異の有無を同定できる。 As another method for detecting a mutation, the presence or absence of a mutation can also be detected by using an SSCP (single strand formation polymorphism) method. When double-stranded DNA is dissociated into single strands, each strand has a unique higher-order structure depending on its base sequence. When the dissociated DNA is electrophoresed in a non-denaturing polyacrylamide gel, it is migrated to different positions according to the difference of each higher order structure (SSCP analysis). The SSCP method uses this property to perform PCR using a primer labeled with a radioisotope such as 32 P, a fluorescent label, or an enzyme label, or a radioisotope such as a 32 P-labeled nucleotide on one of the reaction substrates. The presence or absence of a mutation can be identified by amplifying a target gene fragment by PCR using a fluorescent label or an enzyme label and conducting SSCP analysis.

(iv)てんかんの遺伝的素因を有すると判断する工程
実施例2によれば、KCND2遺伝子の塩基配列に変異が生じ、アミノ酸配列に変化を生じさせ、KCND2タンパク質の電流密度を著しく減少させる場合、または活性化・不活性化の膜電位依存性を減少させる場合などは、それによりてんかん症状を起こすことが示唆されている。したがって、本発明のヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法は、好ましくは、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異が存在する場合に、てんかんの遺伝的素因を有すると判断する、工程を含む。
(Iv) According to the process example 2 in which it is determined that the genetic predisposition of epilepsy is present, when the mutation occurs in the nucleotide sequence of the KCND2 gene, the amino acid sequence changes, and the current density of the KCND2 protein is significantly reduced, It has also been suggested that epilepsy symptoms can be caused by reducing the membrane potential dependence of activation / deactivation. Therefore, the method for detecting a genetic predisposition for human epilepsy of the present invention preferably causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene in the base sequence of the human KCND2 gene. Determining the presence of a genetic predisposition to epilepsy if the mutation is present.

(II)プライマー
本発明は、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の存在を検出するプライマーを提供する。
(II) Primer The present invention provides a primer for detecting the presence of a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene.

本発明のプライマーは、抽出した生体試料からの核酸を増幅するために使用することができ、増幅した核酸を、制限酵素処理による多型の検出方法に使用、または直接的シークエンスによる配列決定に使用することができる。   The primer of the present invention can be used to amplify nucleic acid from an extracted biological sample, and the amplified nucleic acid is used for a polymorphism detection method by restriction enzyme treatment, or for sequencing by direct sequencing. can do.

本発明の検出方法の一態様において、特定の部位および/または変異に限定して検出を行う場合、例えば、PCR等による増幅産物の制限酵素断片の長さの相違が多型を生じるので、これを利用した多型検出用マーカーをPCR−RFLP(PCR−retriction fragment length polymorphism)マーカー、またはCAPS(cleaved amplified polymorphic sequences)マーカーを用いて検出することができる(A.Konieczny,F.M.Ausubel,A procedure for mapping Arabidopsis mutations using co−dominant ecotype−specific PCR−based markers,(1993),Plant J.4(2)p.403−410)。したがって、本発明はそのためのプライマーも提供する。   In one embodiment of the detection method of the present invention, when detection is limited to a specific site and / or mutation, for example, a difference in the length of a restriction enzyme fragment of an amplification product by PCR or the like results in a polymorphism. Can be detected using PCR-RFLP (PCR-refraction fragment polymorphism) marker or CAPS (cleaved amplified polymorphic sequences) marker (A. KoniecZn.F. A procedure for mapping Arabidopsis mutations using co-dominant ecotype-specific PCR-based marker, (1993), Plant J. 4 (2) p. 403-410). Therefore, the present invention also provides a primer therefor.

限定されるわけではないが、本発明のプライマーは、増幅される領域が、好ましくは約50塩基ないし約3000塩基、より好ましくは約50塩基ないし約2000塩基、より好ましくは約100塩基ないし約1000塩基の範囲内にある。   Although not limited, the primer of the present invention has an amplified region of preferably about 50 bases to about 3000 bases, more preferably about 50 bases to about 2000 bases, more preferably about 100 bases to about 1000 bases. Within the base range.

本発明では、上記プライマー対を用いて、ヒトのゲノムDNAを鋳型に核酸増幅反応を行う。核酸増幅反応は、複製連鎖反応(PCR)(サイキら、1985,Science 230,p.1350−1354)である。   In the present invention, nucleic acid amplification reaction is performed using human genomic DNA as a template, using the above primer pair. The nucleic acid amplification reaction is a replication chain reaction (PCR) (Saiki et al., 1985, Science 230, p. 1350-1354).

直接的シークエンスためのプライマー対は、KCND2遺伝子の塩基配列に基づき、公知の方法により作成することが可能である。具体的には、限定されるわけではないが、例えば、転移因子および/またはその隣接領域の塩基配列に基づき、以下の条件:
1)各プライマーの長さが15−30塩基であること;
2)各プライマーの塩基配列中のG+Cの割合が30−70%であること;
3)各プライマーの塩基配列中のA、T、GおよびCの分布が部分的に大きく偏らないこと;
4)プライマー対によって増幅される核酸増幅産物の長さが50−3000塩基、好ましくは100−2000塩基であること;そして
5)各プライマー自身の塩基配列中、又はプライマー同士の塩基配列間に相補的な配列部分が存在しないこと
を満たすように、KCND2遺伝子の塩基配列と同じ塩基配列若しくはそれに相補的な塩基配列を有する一本鎖DNAを製造し、または、必要であれば、KCND2遺伝子に対する結合特異性を失わないように修飾した上記一本鎖DNAを製造する
ことを含む方法により、プライマー対を作成できる。
Primer pairs for direct sequencing can be prepared by a known method based on the base sequence of the KCND2 gene. Specifically, but not limited to, for example, based on the base sequence of the transposable element and / or its adjacent region, the following conditions:
1) Each primer is 15-30 bases in length;
2) The ratio of G + C in the base sequence of each primer is 30-70%;
3) The distribution of A, T, G and C in the base sequence of each primer is not partially largely biased;
4) The length of the nucleic acid amplification product amplified by the primer pair is 50 to 3000 bases, preferably 100 to 2000 bases; and 5) Complementary in the base sequence of each primer itself or between the base sequences of the primers. A single-stranded DNA having the same base sequence as the base sequence of the KCND2 gene or a base sequence complementary thereto, or, if necessary, binding to the KCND2 gene so as to satisfy the absence of a typical sequence portion Primer pairs can be generated by a method comprising producing the single-stranded DNA modified so as not to lose specificity.

本発明の検出方法の一態様において、KCND2における突然変異を、6つのコード領域および境界領域すべてでプライマー対によって増幅し、直接的シークエンスにより配列を決定する。したがって、本発明のプライマーは、KCND2遺伝子の6つのコード領域および境界領域の少なくとも1つの領域の5’側または3’側に対応し、KCND2遺伝子のコード領域を増幅するものをすべて含む。即ち、本発明に使用するプライマーの選択は、各エキソンを挟むイントロン領域または5’側もしくは3’側UTRを選択することにより、各エキソンを増幅、および配列決定することができる。これらの条件を満たせば、プライマーの選択はエキソン−イントロン境界付近のイントロン領域が増幅され、一部配列決定されてもよい。本発明に使用するプライマーセット間の塩基長は、配列決定に用いる場合は、好ましくは800塩基以下、さらに好ましくは600塩基以下である。   In one embodiment of the detection method of the invention, mutations in KCND2 are amplified by primer pairs in all six coding regions and border regions, and sequenced by direct sequencing. Accordingly, the primers of the present invention include all those that amplify the coding region of the KCND2 gene corresponding to the 6 'coding region of the KCND2 gene and the 5' or 3 'side of at least one region of the border region. That is, the primers used in the present invention can be selected by amplifying and sequencing each exon by selecting an intron region or a 5 'or 3' UTR sandwiching each exon. If these conditions are satisfied, the primer may be selected by amplifying the intron region near the exon-intron boundary and partially sequencing it. When used for sequencing, the base length between primer sets used in the present invention is preferably 800 bases or less, more preferably 600 bases or less.

したがって、本発明は、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法に使用するプライマーを含む。好ましくは配列番号3〜18で表わされる。
プライマーを用いて特定の領域を増幅する方法は、当業者に既知の方法を用いて行う。即ち、試料から取り出したゲノムDNA試料に、プライマー、dNTP、DNAポリメラーゼ、緩衝液などを加え、試料増幅用の混合液を作る。その混合液を、2本鎖のDNAを解離させる工程、鋳型DNAとプライマーのアニーリング工程、それぞれのプライマーからDNA合成をする工程を含むサイクルを繰り返すサーマルサイクラーのプログラムにより増幅される。2本鎖のDNAを解離させる工程は、90℃〜100℃の温度に数十秒置くことにより容易に2本鎖DNAは1本鎖DNAに解離する。鋳型DNAとプライマーのアニーリング工程の温度は、各プライマー配列ごとの融解温度(Tm)により決定される。融解温度(Tm)とは、オリゴヌクレオチドの50%がその相補鎖とハイブリッドを形成する温度をいい、反応条件が融解温度(Tm)より高くなると、鋳型DNAとプライマーのアニーリングが起こりにくくなり増幅効率が減少する。一方、反応条件が融解温度(Tm)より低くなると、プライマーがその相補配列以外の配列ともアニーリングを起こし、増幅したい配列以外の配列も増幅されてしまう。そして、プライマーからDNA合成をする工程はDNAポリメラーゼに適した温度で、増幅したい塩基配列長に応じた時間で反応を行う。例えば、94℃2分を1回、94℃30秒、59℃30秒、72℃60秒のPCRサイクルを30回、最後に72℃5分のインキュベートを行うことで増幅する。
Accordingly, the present invention includes primers for use in a method for detecting a genetic predisposition for human epilepsy. Preferably, it is represented by SEQ ID NO: 3-18.
A method of amplifying a specific region using a primer is performed using a method known to those skilled in the art. That is, a primer, dNTP, DNA polymerase, buffer solution, etc. are added to the genomic DNA sample taken out from the sample to make a sample amplification mixture. The mixed solution is amplified by a thermal cycler program that repeats a cycle including a step of dissociating double-stranded DNA, an annealing step of template DNA and a primer, and a step of synthesizing DNA from each primer. In the step of dissociating the double-stranded DNA, the double-stranded DNA is easily dissociated into single-stranded DNA by placing it at a temperature of 90 ° C. to 100 ° C. for several tens of seconds. The temperature of the template DNA and primer annealing step is determined by the melting temperature (Tm) for each primer sequence. The melting temperature (Tm) is the temperature at which 50% of the oligonucleotide forms a hybrid with its complementary strand. When the reaction conditions are higher than the melting temperature (Tm), annealing between the template DNA and the primer hardly occurs and amplification efficiency. Decrease. On the other hand, when the reaction conditions are lower than the melting temperature (Tm), the primer anneals to a sequence other than its complementary sequence, and sequences other than the sequence to be amplified are also amplified. In the step of synthesizing DNA from the primer, the reaction is performed at a temperature suitable for DNA polymerase and for a time corresponding to the length of the base sequence to be amplified. For example, amplification is performed by incubating at 94 ° C. for 2 minutes once, at 94 ° C. for 30 seconds, at 59 ° C. for 30 seconds, and at 72 ° C. for 60 seconds 30 times, and finally at 72 ° C. for 5 minutes.

(III)プローブ
本発明は、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の存在を検出するプローブも提供する。プローブはDNAであってもよく、RNAであってもよい。
(III) Probe The present invention also provides a probe for detecting the presence of a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene. The probe may be DNA or RNA.

本発明のプローブの塩基配列は、KCND2遺伝子の各エキソンに対応した配列の全部または一部を有する。この配列を有するならば、各エキソンと連続するイントロン領域または5’側もしくは3’側UTRの配列も、適宜連結していてよい。本発明のプローブの適切な塩基長はいずれの長さでもよいが、好ましくは10から100塩基、さらに好ましくは20から100塩基である。   The base sequence of the probe of the present invention has all or part of the sequence corresponding to each exon of the KCND2 gene. As long as it has this sequence, an intron region continuous with each exon or a sequence of a 5'-side or 3'-side UTR may be appropriately linked. An appropriate base length of the probe of the present invention may be any length, but is preferably 10 to 100 bases, more preferably 20 to 100 bases.

本発明のプローブの生成方法は、既知のいずれの方法を用いてもよいが、例えば合成プローブ、またはin vitroでの転写による系などを用いてもよい。好ましくは、合成プローブである。   Any known method may be used as the method for producing the probe of the present invention. For example, a synthetic probe or a system based on in vitro transcription may be used. Preferably, it is a synthetic probe.

本発明の態様において、本発明のプローブはヒトのKCND2遺伝子またはその断片とのハイブリダイゼーションの確認を容易にする手段、たとえば蛍光ラベル、放射性同位体元素(RI)、およびビオチンなどによる標識を付してもよい。また、本発明のプローブには上記の配列の他のDNA配列を付加してもよく、付加するDNAの配列はヒトのKCND2遺伝子配列とは関連がない、すなわち、該遺伝子との相同性がなくてもよい。   In embodiments of the invention, the probes of the invention are labeled with means that facilitate confirmation of hybridization with the human KCND2 gene or fragments thereof, such as fluorescent labels, radioisotope elements (RI), and biotin. May be. In addition, other DNA sequences than those described above may be added to the probe of the present invention, and the added DNA sequence is not related to the human KCND2 gene sequence, that is, has no homology with the gene. May be.

本発明の態様において、プローブは、配列番号1の塩基配列の変異DNA断片にストリンジェントな条件下、例えば、中程度又は高程度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能である。   In the embodiment of the present invention, the probe can hybridize to the mutant DNA fragment of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 under stringent conditions, for example, moderately or highly stringent conditions.

「ストリンジェントな条件下」とは、中程度または高程度にストリンジェントな条件においてハイブリダイズすることを意味する。具体的には、中程度にストリンジェントな条件は、例えば、DNAの長さに基づき、一般の技術を有する当業者によって、容易に決定することが可能である。基本的な条件は、Sambrookら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第3版,第6−7章,Cold Spring Harbor Laboratory Press,2001に示され、そしてニトロセルロースフィルターに関し、5×SSC、0.5% SDS、1.0mM EDTA(pH8.0)の前洗浄溶液、約40−50℃での、約50%ホルムアミド、2×SSC−6×SSC(または約42℃での約50%ホルムアミド中の、スターク溶液(Stark’s solution)などの他の同様のハイブリダイゼーション溶液)のハイブリダイゼーション条件、および約60℃、0.5×SSC、0.1% SDSの洗浄条件の使用が含まれる。好ましくは中程度にストリンジェントな条件は、約50℃、6×SSCのハイブリダイゼーション条件を含む。高ストリンジェントな条件もまた、例えばDNAの長さに基づき、当業者によって、容易に決定することが可能である。一般に、こうした条件は、中程度にストリンジェントな条件よりも高い温度および/または低い塩濃度でのハイブリダイゼーション(例えば、約65℃、6×SSCないし0.2×SSC、好ましくは6×SSC、より好ましくは2×SSC、最も好ましくは0.2×SSCのハイブリダイゼーション)および/または洗浄を含み、例えば上記のようなハイブリダイゼーション条件、およびおよそ68℃、0.2×SSC、0.1% SDSの洗浄を伴うと定義される。ハイブリダイゼーションおよび洗浄の緩衝液では、SSC(1×SSCは、0.15M NaClおよび15mM クエン酸ナトリウムである)にSSPE(1×SSPEは、0.15M NaCl、10mM NaHPO、および1.25mM EDTA、pH7.4である)を代用することが可能であり、洗浄はハイブリダイゼーションが完了した後で15分間行う。 “Stringent conditions” means to hybridize under moderately or highly stringent conditions. Specifically, moderately stringent conditions can be easily determined by those skilled in the art having general techniques based on, for example, the length of the DNA. Basic conditions are shown in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition, Chapter 6-7, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001, and for nitrocellulose filters, 5 × SSC, 0.5 Pre-wash solution of% SDS, 1.0 mM EDTA, pH 8.0, about 50% formamide at about 40-50 ° C., 2 × SSC-6 × SSC (or about 50% formamide at about 42 ° C. , Other similar hybridization solutions such as Stark's solution), and the use of washing conditions of about 60 ° C., 0.5 × SSC, 0.1% SDS. Preferably moderately stringent conditions include hybridization conditions of about 50 ° C. and 6 × SSC. High stringency conditions can also be readily determined by one skilled in the art based on, for example, the length of the DNA. In general, these conditions include hybridization at higher temperatures and / or lower salt concentrations than moderately stringent conditions (eg, about 65 ° C., 6 × SSC to 0.2 × SSC, preferably 6 × SSC, More preferably 2 × SSC, most preferably 0.2 × SSC hybridization) and / or washing, eg hybridization conditions as described above, and approximately 68 ° C., 0.2 × SSC, 0.1% Defined with SDS washing. In hybridization and wash buffers, SSC (1 × SSC is 0.15 M NaCl and 15 mM sodium citrate) to SSPE (1 × SSPE is 0.15 M NaCl, 10 mM NaH 2 PO 4 , and 1. 25 mM EDTA, pH 7.4) can be substituted, and washing is performed for 15 minutes after hybridization is complete.

(IV)核酸チップ
本発明は、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の存在を検出する核酸チップも提供する。核酸チップは前述のプローブの複数をスライドガラスに固定化してもよい。
(IV) Nucleic Acid Chip The present invention also provides a nucleic acid chip for detecting the presence of a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene. In the nucleic acid chip, a plurality of the aforementioned probes may be immobilized on a slide glass.

本発明の核酸チップは、KCND2遺伝子の各エキソンに対応した配列の全部または一部を有する核酸がガラス等の基盤上に整列することを特徴とする。この各エキソンの配列を有するならば、各エキソンと連続するイントロン領域または5’側もしくは3’側UTRの配列も、適宜連結していてよい。本発明の核酸チップは、基盤上で核酸を合成していく型でも、基盤上に核酸を貼り付けて作成する型でもよい。本発明の核酸チップに使用する核酸の適切な塩基長はいずれの長さでもよいが、好ましくは10から100塩基、さらに好ましくは20から100塩基である。   The nucleic acid chip of the present invention is characterized in that nucleic acids having all or part of the sequence corresponding to each exon of the KCND2 gene are aligned on a substrate such as glass. As long as it has the sequence of each exon, an intron region continuous with each exon or a sequence of 5 ′ side or 3 ′ side UTR may be appropriately linked. The nucleic acid chip of the present invention may be a type that synthesizes nucleic acids on a substrate or a type that is prepared by attaching nucleic acids on a substrate. An appropriate base length of the nucleic acid used in the nucleic acid chip of the present invention may be any length, but is preferably 10 to 100 bases, more preferably 20 to 100 bases.

本発明の核酸チップに使用する核酸の生成方法は、既知のいずれの方法を用いてもよいが、例えば合成核酸、またはin vitroでの転写による系、またはPCRなどによるcDNAなどを用いてもよい。好ましくは、合成核酸である。   Any known method may be used as a method for producing a nucleic acid used in the nucleic acid chip of the present invention. For example, a synthetic nucleic acid, a system by in vitro transcription, or cDNA by PCR or the like may be used. . Preferably, it is a synthetic nucleic acid.

核酸チップは当業者に一般的な方法で作成可能であり、例えば「新遺伝子工学ハンドブック 第4版」羊土社、289−294(2003)を参照されたい。具体的には、市販のアレイヤー、例えばAffymetrix417Arrayerなどを用いてアミノシランコートしたガラス基盤上に前述のプローブなどスポットして調製することができる。アレイヤーとは、具体的には、コンピューター制御下でピン先あるいはスライドホルダーをXYZ軸方向に作動し、ガラス基盤の表面上に核酸サンプルを運び、洗浄、乾燥という工程を繰り返す装置をいう。   Nucleic acid chips can be prepared by methods common to those skilled in the art. For example, see “New Genetic Engineering Handbook 4th Edition” Yodosha, 289-294 (2003). Specifically, it can be prepared by spotting the above-mentioned probe or the like on a glass substrate coated with aminosilane using a commercially available arrayer, for example, Affymetrix 417 Arrayer. Specifically, the “arrayer” refers to a device that operates a pin tip or a slide holder in the XYZ axial directions under computer control, carries a nucleic acid sample on the surface of a glass substrate, and repeats the steps of washing and drying.

核酸チップは当業者に一般的な方法で使用可能である。具体例として以下にmRNAサンプルの塩基配列の変異を核酸チップで検出する方法を示す。初めにmRNAサンプルをランダムプライマーと混合し、サーマルサイクラーにセットして、99℃で3分間、70℃で10分間、42℃で10分間インキュベートすることにより、mRNAサンプルとランダムプライマーをアニーリングする。次いで、DTT、緩衝液、dNTPとともに、シアニン5(または3)−dUTPのような検出可能な色素とdNTPの連結体、さらにSuperScript IIIのような逆転写酵素を混合し、プレミックスを作成する。サーマルサイクラーの試料を15℃で5分間保温した後、プレミックスを混合し、42℃で2時間反応して、逆転写反応とともにそれにより生成したcDNAを標識する。mRNAを分解した後に、例えばMicropureEZやMicroconYM−30などの核酸精製用フィルター付き遠心チューブにより、シアニン5(または3)で標識したcDNAサンプルを精製する。次いで、本試料を核酸チップに滴下し、ハイブリダイゼーションチャンバーに入れて密封して、42℃で16〜18時間程度放置する。それから、2×SSC/0.1%SDS溶液、1×SSC、0.2×SSC、ミリQ水で室温中にて洗浄する。核酸チップの水分を、例えば軽く遠心することで取り除き、スキャナーで各スポットのシグナル強度の画像をコンピューターに取込み、適宜変異の有無を解析する。   The nucleic acid chip can be used by a method common to those skilled in the art. As a specific example, a method for detecting a mutation in the base sequence of an mRNA sample with a nucleic acid chip is shown below. First, the mRNA sample and the random primer are annealed by mixing the mRNA sample with a random primer, setting in a thermal cycler, and incubating at 99 ° C. for 3 minutes, 70 ° C. for 10 minutes, and 42 ° C. for 10 minutes. Next, together with DTT, buffer solution, and dNTP, a detectable dye such as cyanine 5 (or 3) -dUTP and a conjugate of dNTP and a reverse transcriptase such as SuperScript III are mixed to prepare a premix. After the sample of the thermal cycler is kept at 15 ° C. for 5 minutes, the premix is mixed and reacted at 42 ° C. for 2 hours to label the cDNA produced thereby together with the reverse transcription reaction. After degrading mRNA, a cDNA sample labeled with cyanine 5 (or 3) is purified by a centrifuge tube with a nucleic acid purification filter such as Micropure EZ or Microcon YM-30. Next, the sample is dropped onto a nucleic acid chip, sealed in a hybridization chamber, and left at 42 ° C. for about 16 to 18 hours. Then, it is washed with 2 × SSC / 0.1% SDS solution, 1 × SSC, 0.2 × SSC, milliQ water at room temperature. The moisture of the nucleic acid chip is removed by, for example, light centrifugation, and an image of the signal intensity of each spot is taken into a computer with a scanner, and the presence or absence of mutation is analyzed appropriately.

(V)ヒトてんかんの遺伝的素因を検出するためのキット
本発明は、ヒトてんかんの遺伝的素因を検出するためのキットを提供する。
本発明のキットは、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を生じさせる変異を検出するための、プライマー、プローブおよび/または核酸チップを含む。本発明のキットは、さらにヒトゲノムDNA、mRNAの抽出手段、DNAの増幅手段、反応容器、陽性および陰性対照サンプル、説明書、パッケージなどを適宜含んでよい。
(V) Kit for detecting genetic predisposition of human epilepsy The present invention provides a kit for detecting genetic predisposition of human epilepsy.
The kit of the present invention includes a primer, a probe, and / or a nucleic acid chip for detecting a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene. The kit of the present invention may further contain human genomic DNA, mRNA extraction means, DNA amplification means, reaction vessels, positive and negative control samples, instructions, packages and the like as appropriate.

(VI)核酸
本発明は、KCND2遺伝子に上述のいずれかの変異を有する核酸を含有する。即ち、この変異とは、好ましくなっていく順に:ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異;ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる塩基配列の変異の結果が、ミスセンス、ナンセンス、フレームシフト、スプライシングサイト形成もしくは欠失、トランケート形成のいずれかである変異;ヒトKCND2タンパク質の生物学的機能を低下させるか実質的に失わせる変異である。
(VI) Nucleic acid The present invention contains a nucleic acid having any of the mutations described above in the KCND2 gene. That is, this mutation is in the order of increasing preference: a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein; a result of a mutation in the base sequence that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein is a missense or nonsense. Mutations that are either frameshift, splicing site formation or deletion, or truncation; mutations that reduce or substantially eliminate the biological function of the human KCND2 protein.

また、変異を生じる部位に関しても、上述のいずれも部位を含む。即ち、「(ii)ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位」の項目にあげられたいずれの部位に変異を生じていてもよい。   In addition, any of the above-described sites also includes a site that causes mutation. That is, the mutation may be caused in any site listed in the item “(ii) Site causing mutation of human KCND2 gene”.

ここでいう「核酸」とは、DNA、RNA、cDNAの他に合成DNA、合成RNAを含む。さらにはこれらを含むベクターなども本発明の範囲内である。特に言及しない限り、二本鎖、一本鎖のいずれかの態様も含む。二本鎖の場合、本明細書で塩基配列に言及する場合、その相補的な塩基配列も含めて意図する。   As used herein, “nucleic acid” includes synthetic DNA and synthetic RNA in addition to DNA, RNA and cDNA. Furthermore, vectors containing these are also within the scope of the present invention. Unless specifically stated, either double-stranded or single-stranded embodiments are included. In the case of a double strand, when a base sequence is referred to in this specification, it is intended to include its complementary base sequence.

(VII)非ヒトノックアウト哺乳動物
本発明は、KCND2遺伝子のDNA領域の一部または全部の改変により、KCND2タンパク質の生物学的機能の一部または全部が不活性化されているヒトてんかんモデル用の、非ヒトノックアウト哺乳動物を提供する。本発明において、ヒトてんかんとKCND2タンパク質の関連が明らかにされたことにより、KCND2遺伝子のDNA領域の一部または全部を改変させた、非ヒトノックアウト哺乳動物の提供が可能となった。
(VII) Non-human knockout mammal The present invention relates to a human epilepsy model in which part or all of the biological function of KCND2 protein is inactivated by modification of part or all of the DNA region of KCND2 gene. A non-human knockout mammal is provided. In the present invention, since the relationship between human epilepsy and KCND2 protein has been clarified, it has become possible to provide a non-human knockout mammal in which part or all of the DNA region of the KCND2 gene has been modified.

本発明中の非ヒトノックアウト哺乳動物とは、ゲノムDNA中のKCND2が相同組換えなどにより一部または全部が欠失している非ヒト哺乳動物のみならず、KCND2遺伝子の発現をRNAiなどの機構により抑制する、KCND2遺伝子に対する2本鎖RNAを発現するようなトランスジェニック非ヒト哺乳動物も含む。   Non-human knockout mammals in the present invention include not only non-human mammals in which KCND2 in genomic DNA has been partially or wholly deleted due to homologous recombination or the like, but also mechanisms such as RNAi Also included are transgenic non-human mammals that express double-stranded RNA against the KCND2 gene that are suppressed by.

本発明の非ヒトノックアウト哺乳動物は、非ヒトの哺乳動物であり、好ましくはマウス、ラット、ヤギ、ウシ、ブタ、ウサギ、ヒツジ等である。取扱いが容易で、実験系が確立しているマウスが最も好ましい。また、本発明のノックアアウト哺乳動物は成体のみならず、ES細胞、受精卵、8細胞期から胚盤胞形成そして出生直前までの胚、卵、精子、組織・器官培養物、キメラ動物等の全ての態様を含む。これらは、保存のため、必要に応じ冷凍された状態であってもよい。   The non-human knockout mammal of the present invention is a non-human mammal, preferably a mouse, rat, goat, cow, pig, rabbit, sheep or the like. Most preferred are mice that are easy to handle and have established experimental systems. The knock-out mammal of the present invention includes not only adults but also ES cells, fertilized eggs, embryos from the 8-cell stage to blastocyst formation and just before birth, eggs, sperm, tissue / organ cultures, chimeric animals, etc. Includes all aspects. These may be in a frozen state as necessary for storage.

以下にノックアウトマウスの作成法を示す。
1)ターゲティングベクターの作成
ターゲティングベクターは、KCND2遺伝子のゲノムDNA領域の一部または全部を相同組換えするために使用する。したがって、本発明のノックアウトマウス作成のためのターゲティングベクターは、マウスゲノムDNA中において、KCND2遺伝子の5’および3’側の配列を有し、KCND2遺伝子のエキソン領域の全部または一部が欠損する形で構築される。また、同時に、後の工程において行わなければならない相同組換え体のスクリーニングを、より容易に行うことができるようにポジティブ選別、ネガティブ選別等の選別用の遺伝子を適切に導入する。このターゲティングベクターにより、KCND2遺伝子の5’および3’側により相同組換えが誘発され、改変KCND2遺伝子遺伝子とともにゲノムDNA中に組み込まれうる。
The following shows how to create a knockout mouse.
1) Preparation of targeting vector A targeting vector is used for homologous recombination of part or all of the genomic DNA region of the KCND2 gene. Therefore, the targeting vector for producing the knockout mouse of the present invention has a 5 'and 3' sequence of the KCND2 gene in mouse genomic DNA, and a form in which all or part of the exon region of the KCND2 gene is deleted. Built in. At the same time, genes for selection such as positive selection and negative selection are appropriately introduced so that screening of homologous recombinants that must be performed in the subsequent steps can be performed more easily. By this targeting vector, homologous recombination is induced by the 5 ′ and 3 ′ sides of the KCND2 gene and can be incorporated into genomic DNA together with the modified KCND2 gene gene.

ポジティブ選別とは、ターゲティングベクターが染色体に導入された胚性幹細胞のみを選別することを意味する。一般に形質転換に用いられるエレクトロポレーション法により、導入した遺伝子DNAが染色体に組み込まれる確率は、10−10個の細胞に1個程度の頻度であるため、遺伝子DNAが導入された細胞のみを選び出すための配列(ポジティブ選別)をまず考えなければならない。 Positive selection means that only embryonic stem cells into which the targeting vector has been introduced into the chromosome are selected. Generally, the probability that the introduced gene DNA is integrated into the chromosome by the electroporation method used for transformation is about one in 10 3 -10 4 cells, so only the cells into which the gene DNA has been introduced You must first consider the sequence (positive selection) to select

ポジティブ選別用マーカー遺伝子としては、ネオマイシン耐性遺伝子(G418によって選別)、ハイグロマイシンBホスホトランスフェラーゼ(BPH)遺伝子(ハイグロマイシン−Bによって選別)、ブラスティシジンSデアミナーゼ遺伝子(ブラスティシジンSによって選別)、ピューロマイシン耐性遺伝子(ピューロマイシンによって選別)等が使用可能である。ネオマイシン耐性遺伝子が最も好ましい。   Examples of positive selection marker genes include neomycin resistance gene (selected by G418), hygromycin B phosphotransferase (BPH) gene (selected by hygromycin-B), blasticidin S deaminase gene (selected by blasticidin S), puromycin Resistance genes (selected with puromycin) can be used. The neomycin resistance gene is most preferred.

ネガティブ選別とは、非相同組換えを生じた胚性幹細胞を選択的に除くことを意味する。これは、特に対象とする遺伝子がES細胞で発現していないか、発現量が低い場合に、利用しうる。相同組換えは相同領域で生じるが、非相同組換えは多く直線化した導入DNAの両末端で生じる。ネガティブ選別は導入DNAの一端に、これが組み込まれると細胞に毒性を持つ遺伝子を付加することによって行う。ネガティブ選別としては、単純ヘルペスウイルス(HSV)のチミジンキナーゼ(tk)遺伝子、ジフテリア毒素Aフラグメント(DT−A)遺伝子を用いる方法等が知られている。細胞内在性のチミジンキナーゼ(TK)に比し、HSV由来のTKは、より高率にFIAU、ガンサイクロビアなどの核酸類似体をリン酸化する。tk選別は、非相同組換えでHSVtk遺伝子が導入されるとFIAUなどを加えた場合、これがリン酸化されて染色体DNA中に取り込まれDNA合成が阻害されることを利用したものである。DT−Aは、細胞内で伸長因子IIをpolyADPリボシル化してタンパク質合成を阻害する。ES細胞で高い発現活性を有するプロモーターと連結したDT−A遺伝子を用いれば、非相同組換えでこれが染色体に組み込まれた細胞は死滅すると期待される。翻訳レベルの選別で、選択剤を必要としない、という利点を有する。   Negative selection means selective removal of embryonic stem cells that have undergone non-homologous recombination. This can be used particularly when the target gene is not expressed in ES cells or the expression level is low. While homologous recombination occurs at the homologous region, non-homologous recombination occurs at both ends of the introduced DNA, which is highly linear. Negative selection is performed by adding a gene that is toxic to cells when incorporated into one end of the introduced DNA. As a negative selection, a method using a herpes simplex virus (HSV) thymidine kinase (tk) gene, a diphtheria toxin A fragment (DT-A) gene, or the like is known. Compared to intracellular thymidine kinase (TK), HSV-derived TK phosphorylates nucleic acid analogs such as FIAU and cancer cyclovia at a higher rate. The tk selection utilizes the fact that when an HSVtk gene is introduced by non-homologous recombination, FIAU or the like is phosphorylated and incorporated into chromosomal DNA to inhibit DNA synthesis. DT-A inhibits protein synthesis by polyADP ribosylation of elongation factor II in the cell. If a DT-A gene linked to a promoter having high expression activity in ES cells is used, it is expected that cells that have been integrated into the chromosome by non-homologous recombination will die. There is an advantage that a selection agent is not required in the selection of the translation level.

2)ターゲッティングベクターによる相同組換え
上記の方法により作製したターゲティングベクターを使用して、相同組換えを行う。現在確立されている遺伝子ターゲティング法では、ES細胞を使用する系が望ましい。現時点では、ヒト、ミンク、ハムスター、ブタ、ウシ、マーモセット、アカゲザル等の複数の哺乳動物でES細胞が樹立されている。将来さらに多種の動物で同様なES細胞が樹立されれば、同様な方法を用いて遺伝子改変動物を作製することができる。
2) Homologous recombination using a targeting vector Homologous recombination is performed using the targeting vector prepared by the above method. In the currently established gene targeting method, a system using ES cells is desirable. At present, ES cells have been established in a plurality of mammals such as human, mink, hamster, pig, cow, marmoset, rhesus monkey and the like. If similar ES cells are established in a wider variety of animals in the future, genetically modified animals can be produced using the same method.

遺伝子改変マウス作製用のES細胞株は、公知のマニュアルを使用して自己で作製してもよいが、既存の樹立されたES細胞株が入手可能であり、好ましい。現在使用することができるマウス由来のES細胞は、TT2細胞、AB−1細胞、などがある。所期のES細胞株は必要に応じ、各々特定の研究機関より入手可能である。   An ES cell line for producing a genetically modified mouse may be prepared by itself using a known manual, but an existing established ES cell line is available and is preferred. Mouse-derived ES cells that can be used at present include TT2 cells, AB-1 cells, and the like. Each desired ES cell line can be obtained from a specific research institution as needed.

作成したKCND2遺伝子のゲノムDNA領域の一部又は全部を改変したターゲティングベクターをES細胞中に導入する。相同組換えは、KCND2遺伝子のゲノムDNA配列と、ターゲティングベクター中の非改変部分の配列との相同性を利用して生じさせることができる。ターゲティングベクターをES細胞に導入する方法としては、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、DEAE−デキストラン法など公知の方法を使用することができる。   A targeting vector obtained by modifying part or all of the genomic DNA region of the prepared KCND2 gene is introduced into ES cells. Homologous recombination can be generated by utilizing the homology between the genomic DNA sequence of the KCND2 gene and the sequence of the unmodified portion in the targeting vector. As a method for introducing the targeting vector into ES cells, known methods such as an electroporation method, a calcium phosphate method, a DEAE-dextran method can be used.

3)相同組換え体のスクリーニング
得られた組換えES細胞を、ネオマイシン耐性のフィーダー細胞上にプレーティングする。そしてES培養液中で、相同組換えによってES細胞に導入されたポジティブ選別用マーカー及び/又はネガティブ選別用マーカーにより、スクリーニングである選択培養を行う。即ち、培養液中には、選択マーカー遺伝子の種類に依存して、たとえばネオマイシンなどが含まれている。選択培養6−8日目に生存するコロニーを耐性クローンとして採取する。また、相同組換えを起こした形質転換体を確実に選択するために、PCR法、サザンブロットハイブリダイゼーション法などにより相同組換えの有無を適宜確認する。
3) Screening for homologous recombinants The obtained recombinant ES cells are plated on neomycin-resistant feeder cells. Then, selective culture, which is a screening, is performed using a positive selection marker and / or a negative selection marker introduced into ES cells by homologous recombination in an ES culture solution. That is, the culture solution contains, for example, neomycin depending on the type of the selectable marker gene. Colonies that survive on days 6-8 of the selective culture are picked as resistant clones. In addition, in order to reliably select transformants that have undergone homologous recombination, the presence or absence of homologous recombination is appropriately confirmed by PCR, Southern blot hybridization, or the like.

4)KCND2遺伝子改変動物の作成
次いで、相同組換えの結果得られた組換えES細胞を、8細胞期または胚盤胞の胚内に移植する。このES細胞移植胚を偽妊娠仮親の子宮内に移植して出産させることによりキメラ動物を作製することができる。
4) Preparation of KCND2 genetically modified animal Next, the recombinant ES cells obtained as a result of homologous recombination are transplanted into the 8-cell stage or blastocyst embryo. A chimeric animal can be prepared by transplanting the embryo transferred with ES cells into the uterus of a pseudopregnant foster mother and giving birth.

ES細胞を胚内に移植する方法は、たとえばマイクロインジェクション法、アグリゲーション(凝集)法などが知られておりいずれを用いてもよい。マウスの場合、まず、ホルモン剤(たとえば、FSH様作用を有するPMSGおよびLH作用を有するhCGを使用)により過排卵処理を施した雌マウスを、雄マウスと交配させる。その後、8細胞期胚を用いる場合には受精から2.5日目に、胚盤胞を用いる場合には受精から3.5日目に、それぞれ子宮から初期発生胚を回収する。このように回収した胚に対して、ターゲティングベクターを用いて相同組換えを行ったES細胞をin vitroにおいて注入し、キメラ胚を作製する。   As a method for transplanting ES cells into an embryo, for example, a microinjection method, an aggregation (aggregation) method, and the like are known, and any of them may be used. In the case of a mouse, first, a female mouse subjected to superovulation treatment with a hormonal agent (for example, using PMSG having an FSH-like action and hCG having an LH action) is mated with a male mouse. Thereafter, early embryos are collected from the uterus on day 2.5 after fertilization when using an 8-cell stage embryo, and on day 3.5 after fertilization when using a blastocyst. The embryos thus collected are injected in vitro with ES cells that have undergone homologous recombination using a targeting vector to produce chimeric embryos.

一方、仮親にするための偽妊娠雌マウスは、正常性周期の雌マウスを、精管結紮などにより去勢した雄マウスと交配することにより得ることができる。作出した偽妊娠マウスに対して、上述の方法により作成したキメラ胚を子宮内移植し、妊娠・出産させることによりキメラ動物を作製することができる。キメラ胚の着床、妊娠がより確実に起こるようにするために、受精卵を採取する雌マウスと仮親になる偽妊娠マウスとを、同一の性周期にある雌マウス群から作出することが望ましい。   On the other hand, a pseudopregnant female mouse for use as a foster parent can be obtained by mating a female mouse having a normal cycle with a male mouse castrated by vagina ligation or the like. A chimeric animal can be prepared by transplanting the chimeric embryo produced by the above-mentioned method into the uterus to the produced pseudopregnant mouse, and allowing it to become pregnant and give birth. It is desirable to create female mice that collect fertilized eggs and pseudopregnant mice that become foster mothers from a group of female mice in the same sexual cycle in order to ensure that implantation and pregnancy of the chimeric embryo occur. .

このようなキメラマウスの中から、ES細胞移植胚由来の雄マウスを選択する。選択したES細胞移植胚由来のオスのキメラマウスが成熟した後、このマウスを純系マウス系統の雌マウスと交配させ、そして次世代産仔にES細胞由来の被毛色が現れることにより、ES細胞がキメラマウスの生殖系列へ導入されたことを確認することができる。ES細胞が生殖系列へ導入されたことを確認するためには、様々な形質を指標として用いることができるが、確認の容易さを考慮して、被毛色により行うことが望ましい。このように、胚内に移植された組換えES細胞が生殖系列に導入された動物を選択し、そのキメラ動物を繁殖することにより目的とする遺伝子を欠損する個体を得ることができる。これにより得られたKCND2遺伝子ヘテロ欠失マウス同士を掛け合わせることによって、KCND2欠失ホモ接合体マウスを得ることができる。遺伝的背景の単一性の観点から、できるだけ戻し交配の回数を経たものがノックアウトマウスとしては好ましい。   From such chimeric mice, male mice derived from embryos transplanted with ES cells are selected. After the male chimeric mouse derived from the selected embryo of ES cell transplantation has matured, this mouse is mated with a female mouse of a pure mouse strain, and the ES cell-derived coat color appears in the next-generation offspring. It can be confirmed that it has been introduced into the germ line of chimeric mice. In order to confirm that the ES cell has been introduced into the germ line, various traits can be used as an index, but it is preferable to use a coat color in consideration of ease of confirmation. As described above, an individual in which a target gene is deficient can be obtained by selecting an animal in which a recombinant ES cell transplanted into an embryo is introduced into the germ line and breeding the chimeric animal. By crossing the KCND2 gene hetero-deficient mice thus obtained, KCND2-deficient homozygous mice can be obtained. From the viewpoint of unity of genetic background, those that have undergone as many backcrossings as possible are preferred as knockout mice.

(VIII)てんかんを遺伝子治療する方法
本発明の発見により、ヒトのてんかんを遺伝子治療により克服することができる。遺伝子治療とは、遺伝的素因が病気の発症原因となっている場合に、特定の遺伝子クローンを患者の体細胞に導入し、導入された遺伝子が機能を発揮することによって治療する方法である。患者の幹細胞、リンパ球や骨髄細胞などをいったん体外に取り出して遺伝子クローンを導入した後、患者の体内に戻すex vivo法と、患者の病変組織へ遺伝子クローンを直接導入するin vivo法とがある。in vivo法は安全性に問題が残るため、ex vivo法が一般的であるが、いずれの方法によっても良い。
(VIII) Methods for Gene Therapy of Epilepsy With the discovery of the present invention, human epilepsy can be overcome by gene therapy. Gene therapy is a method in which when a genetic predisposition causes the onset of a disease, a specific gene clone is introduced into a somatic cell of a patient, and the introduced gene exerts its function to treat it. There are ex vivo methods to remove the patient's stem cells, lymphocytes, bone marrow cells, etc. from the body and introduce the gene clone, and then return to the patient's body, and in vivo method to introduce the gene clone directly into the patient's diseased tissue . Since the in vivo method has a problem in safety, the ex vivo method is general, but any method may be used.

以下にex vivo法による遺伝子治療の方法を述べる。
KCND2遺伝子は、脳内におけるA型外向きカリウム電流を仲介する電位依存型カリウムチャネルKv4.2をコードする。したがって、本発明の遺伝子治療に用いられる細胞は神経に分化可能な幹細胞であり、例えば神経幹細胞などが適当である。神経幹細胞は、幹細胞の特徴である、増殖能、自己複製能、多分化能、組織修復能を有し、発生期から生体において、一生を通じて存在することが明らかとなっている。これまでに神経幹細胞は、海馬の歯状回の顆粒細胞層下部や前脳の脳室下帯などに存在すると考えられ、これらの領域から分離することが可能である。
The gene therapy method by ex vivo method is described below.
The KCND2 gene encodes a voltage-gated potassium channel Kv4.2 that mediates type A outward potassium current in the brain. Therefore, the cells used for the gene therapy of the present invention are stem cells that can differentiate into nerves, for example, neural stem cells. Neural stem cells have the proliferative ability, self-renewal ability, pluripotency, and tissue repair ability, which are the characteristics of stem cells, and have been found to exist throughout life from the developmental stage in the living body. So far, neural stem cells are thought to be present in the lower part of the granule cell layer of the dentate gyrus of the hippocampus and the subventricular zone of the forebrain, and can be separated from these regions.

神経幹細胞を分離する方法としては、これまでにいくつかの方法が確立している。例えば、表面抗原に対する抗体を用いて神経幹細胞を回収するという方法である。コレラ毒素Bサブユニット(ChTx)、破傷風毒素フラグメントC(TnTx)、A2B5などの抗体の組み合わせで神経幹細胞が分離できる。   Several methods have been established so far for isolating neural stem cells. For example, it is a method of collecting neural stem cells using an antibody against a surface antigen. Neural stem cells can be separated by a combination of antibodies such as cholera toxin B subunit (ChTx), tetanus toxin fragment C (TnTx), and A2B5.

分離された神経幹細胞は、EGFやFGF−2を添加することにより、細胞増殖を引き起こし、さらに様々な因子を投与することにより分化誘導することも可能である。したがって1個の神経幹細胞から多量の神経幹細胞を確保することができ、これらの細胞は患者から分離したものであるため、免疫応答を引き起こすことなく自家移植が可能である。   The isolated neural stem cells can induce cell proliferation by adding EGF or FGF-2, and can be induced to differentiate by administering various factors. Therefore, a large amount of neural stem cells can be secured from one neural stem cell, and these cells are isolated from the patient, and thus can be autotransplanted without causing an immune response.

神経幹細胞への遺伝子の導入方法は、ウイルスベクター(レトロウイルスまたはレンチウイルスなど)を用いる方法、化学的な、例えばリポフェクションによる方法、あるいは物理的な、例えばエレクトロポレーションによる方法のいずれの方法も使用可能である。本発明においては、これらの遺伝子導入方法を用いて、変異を有さないKCND2遺伝子を発現するように導入する。安定的にKCND2遺伝子が導入された神経幹細胞を、適切な神経分化誘導因子で誘導することにより神経細胞に分化することができ、あるいは分化させないままで脳内に移植することで、正常なKCND2遺伝子を有する神経の存在によりてんかんを治療できることが期待される。   As a method for introducing a gene into a neural stem cell, any of a method using a viral vector (such as a retrovirus or a lentivirus), a chemical method such as lipofection, or a physical method such as electroporation is used. Is possible. In the present invention, these gene introduction methods are used to introduce a KCND2 gene having no mutation. A normal KCND2 gene can be differentiated into a nerve cell by inducing a neural stem cell into which the KCND2 gene has been stably introduced with an appropriate nerve differentiation-inducing factor, or transplanted into the brain without differentiation. It is expected that epilepsy can be treated by the presence of nerves with

したがって、本発明は、ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の存在が検出された患者に、変異のないKCND2を発現するように遺伝子治療する方法も含む。   Therefore, the present invention provides a method for gene therapy so as to express KCND2 having no mutation in a patient in which the presence of a mutation causing a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the nucleotide sequence of the human KCND2 gene is detected. Including.

本発明により、初めて、てんかんとKCND2遺伝子の変異の関係が明らかとなった。本発明から、65人の患者で4パターンの変異が発見された(実施例1)。このことから、今後新たなてんかんとKCND2遺伝子の変異の関係が明らかになると期待される。また、てんかん患者の発症原因を的確に同定することができ、臨床治療への有意義な情報を提供する。   For the first time, the present invention has revealed the relationship between epilepsy and KCND2 gene mutation. From the present invention, 4 patterns of mutations were found in 65 patients (Example 1). From this, it is expected that the relationship between new epilepsy and KCND2 gene mutation will become clear in the future. In addition, the cause of the onset of epilepsy patients can be accurately identified, providing meaningful information for clinical treatment.

以下、実施例によって本発明を説明するが、実施例は例証のためのものであり、本発明を制限するものではない。本発明の範囲は、請求の範囲の記載に基づいて判断される。さらに、当業者は本明細書の記載に基づいて、容易に修正、変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the examples are for illustrative purposes and do not limit the present invention. The scope of the present invention is determined based on the description of the scope of claims. Furthermore, those skilled in the art can easily make corrections and changes based on the description of the present specification.

実施例1 側頭葉てんかん患者のKCND2遺伝子の変異解析
発端者および突然変異解析
発明者らは、日本人家系の65人の親族でない、側頭葉てんかん(TLE)と診断された個人のKCND2における突然変異を、6つのコード領域および境界領域すべてを直接的シークエンスによりスクリーニングした。ゲノムDNAは、ヘパリン処理された血液試料からQIAamp DNA Blood Mini Kit(Qiagen)を使用して、そして毛および頬の試料はISOHAIR Kit(Nippon Gene)を使用して抽出した。すべてのゲノムDNA試料は初めPCRにより増幅し、そしてPCR産物はABI3700キャピラリー自動シークエンスシステム(PE Applied Biosystems)を利用して直接的シークエンスにより解析した。
Example 1 Mutational analysis of the KCND2 gene in patients with temporal lobe epilepsy
Probands and Mutation Analysis The inventors have directly mutated mutations in KCND2 in individuals diagnosed with temporal lobe epilepsy (TLE), who are not relatives of 65 Japanese families, directly in all six coding regions and border regions. Screened by manual sequencing. Genomic DNA was extracted from heparinized blood samples using QIAamp DNA Blood Mini Kit (Qiagen) and hair and cheek samples using ISOHAIR Kit (Nippon Gene). All genomic DNA samples were initially amplified by PCR, and PCR products were analyzed by direct sequencing using the ABI 3700 capillary automated sequencing system (PE Applied Biosystems).

ゲノムDNAの増幅に用いられたプライマーは、配列番号3〜18であり、それぞれのプライマーセットはKCND2遺伝子のcDNA(配列番号1)の各領域を増幅する。即ち、配列番号3と配列番号4のプライマーセットは配列番号1の843〜1388(第1エキソンの一部)を、配列番号5と配列番号6のプライマーセットは配列番号1の1138〜1699(第1エキソンの一部)を、配列番号7と配列番号8のプライマーセットは配列番号1の1648〜2080(第1エキソンの一部)を、配列番号9と配列番号10のプライマーセットは配列番号1の2081〜2243(第2エキソン)を、配列番号11と配列番号12のプライマーセットは配列番号1の2244〜2339(第3エキソン)を、配列番号13と配列番号14のプライマーセットは配列番号1の2340〜2432(第4エキソン)を、配列番号15と配列番号16のプライマーセットは配列番号1の2433〜2680(第5エキソン)を、配列番号17と配列番号18のプライマーセットは配列番号1の2681〜2976(第6エキソン)を、それぞれ増幅する。ただし、配列番号6〜15はKCND2遺伝子のイントロン領域に相補する配列であるため、イントロン領域の一部もともに増幅される。   The primers used for amplification of the genomic DNA are SEQ ID NOs: 3 to 18, and each primer set amplifies each region of the cDNA of the KCND2 gene (SEQ ID NO: 1). That is, the primer sets of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 are 843-1388 (part of the first exon) of SEQ ID NO: 1, and the primer sets of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 are 1138-1699 of SEQ ID NO: 1 (first SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8 are the primer sets of SEQ ID NO: 1 648-2080 (part of the first exon), SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10 are the primer sets of SEQ ID NO: 1 2021 to 2243 (second exon) of SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12 are set to 2244 to 2339 (third exon) of SEQ ID NO: 1, and primer sets of SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14 are set to SEQ ID NO: 1. 2340-2432 (exon 4) of SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 16 are the primer sets of SEQ ID NO: 1 2433-2680 (5th Existing), primer set of SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18 a 2681-2976 (exon 6) of SEQ ID NO: 1, respectively amplify. However, since SEQ ID NOs: 6 to 15 are sequences complementary to the intron region of the KCND2 gene, a part of the intron region is also amplified.

PCR反応のために、Pwo(Roche)、Pyrobest(Takara)、およびBlend Taq Plus(Toyobo)DNAポリメラーゼシステムを、製品の説明書に従って使用した。65人のTLE患者すべては、日本、静岡県、静岡てんかん・神経医療センターで、疾患の確立した臨床基準を満たし、そして診断され、そして治療された。インフォームドコンセントを、本発明で試験したすべての個人から得た。   For PCR reactions, Pwo (Roche), Pyrobest (Takara), and Blend Taq Plus (Toyobo) DNA polymerase systems were used according to product instructions. All 65 TLE patients met established clinical criteria for disease and were diagnosed and treated at Shizuoka Epilepsy and Neuromedical Center, Shizuoka, Japan. Informed consent was obtained from all individuals tested with the present invention.

結果
65人の日本人TLE患者の発明者らのプールにおいて、計4つの異なったヌクレオチド変化が同定された。
Results A total of 4 different nucleotide changes were identified in the inventors' pool of 65 Japanese TLE patients.

Figure 2007124974
Figure 2007124974

5塩基対の欠失が早まったストップコドンを生じるフレームシフトを作り出すヘテロ接合体c.2723_2727delAAACT突然変異である、これらのうち1人が、アミノ酸変化(N587fsX)を含むと予想される。この突然変異タンパク質で欠失される44カルボキシル末端アミノ酸は、フィラミンへの相互作用モチーフ、アミノ酸601−604(PTPP);3MAP/ERKリン酸化部位、アミノ酸T602、T607、S616;およびPSD95結合ドメイン、アミノ酸627−630(VSAL)を含む。該発端者の無症候性の父親からのリンパ球とともに毛および頬の標本試料からのDNAは、直接的シークエンスにより検査され、ヘテロ接合体c.2723_2727delAAACT突然変異を表わした(図2)。   Heterozygote creating a frameshift that results in a stop codon with a premature 5 base pair deletion c. One of these, which is a 2723_2727delAAACT mutation, is expected to contain an amino acid change (N587fsX). The 44 carboxyl terminal amino acids deleted in this mutein are the interaction motif to filamin, amino acids 601-604 (PTPP); 3MAP / ERK phosphorylation sites, amino acids T602, T607, S616; and the PSD95 binding domain, amino acids 627-630 (VSAL). DNA from hair and cheek specimen samples along with lymphocytes from the proband's asymptomatic father were examined by direct sequencing and heterozygous c. The 2723_2727delAAACT mutation was represented (FIG. 2).

ヘテロ接合体非コード領域SNP、IVS3+40T>C、は2人のTLE患者で発見されたが、親族でない健康な個人から得た224人の染色体のプール中に存在しなかった。ヘテロ接合体コード領域サイレント突然変異、c.756 C>T(C252C)、は唯一のTLE患者で発見され、そして1人の親族でない健康な個人でも発見された。c.756 C>T(C252C)およびIVS3+40T>Cの両方とも、NCBIまたは日本のSNPデータベースのいずれかにリストアップされていなかった。   A heterozygous non-coding region SNP, IVS3 + 40T> C, was found in 2 TLE patients but was not present in a pool of 224 chromosomes obtained from unrelated healthy individuals. Heterozygous coding region silent mutation, c. 756 C> T (C252C) was found in only one TLE patient and was also found in one unrelated healthy individual. c. Both 756 C> T (C252C) and IVS3 + 40T> C were not listed in either the NCBI or Japanese SNP database.

他のヘテロ接合体非コード領域SNP、IVS3+68T>C、はNCBI refSNP ID:rs7795370としてNCBIデータベースにリストアップされる。
これらのデータは、NCBI SNPデータベースとの関連で見られるとき重要性を持ち、このデータベースはKCND2遺伝子のおよそ1000のSNPsをリストアップし、このKCND2遺伝子は唯一のサイレント突然変異がコード領域内にある。
Another heterozygous non-coding region SNP, IVS3 + 68T> C, is listed in the NCBI database as NCBI refSNP ID: rs7795370.
These data are important when viewed in the context of the NCBI SNP database, which lists approximately 1000 SNPs of the KCND2 gene, which has only one silent mutation in the coding region .

即ち、c.2723_2727delAAACT突然変異は、KCND2タンパク質にアミノ酸変化として現れたために、てんかんと直接的に関わることが示唆される。一方、そのほか3つの変異(c.756 C>T(C252C)、IVS3+40T>C、IVS3+68T>C)は、いずれもKCND2のアミノ酸変化に現れる変異ではなく、また健常人でも発見されることから、いずれも疾患との関わりは薄いことが考えられる。   That is, c. The 2723_2727delAAACT mutation appeared as an amino acid change in the KCND2 protein, suggesting that it is directly associated with epilepsy. On the other hand, all three other mutations (c. 756 C> T (C252C), IVS3 + 40T> C, IVS3 + 68T> C) are not mutations that appear in the amino acid change of KCND2, and are also found in healthy individuals. However, it is thought that the relationship with the disease is weak.

実施例2 パッチクランプ
2−A 野生型および突然変異KCND2発現ベクターの構築
野生型ヒトKCND2のcDNAは、SuperScript III 逆転写酵素(Invitrogen)を使用して、正常ヒトトータル脳ポリ(A)RNA(Clontech)から合成した。次いで、結果得られたcDNAを、BglII部位を含有する5’オリゴヌクレオチドプライマーおよびEcoRI部位を含有する3’プライマーを使用して、PCRにより増幅した。結果得られた増幅物(amplicon)を、初めにpBluntII−TOPO(Invitrogen)に挿入し、そして次いで、pIRES2−EGFP(Clontech)のBglII部位およびEcoRI部位の間にサブクローニングした。突然変異ベクターを、QuikChange Site−Directed Mutagenesis キット(Stratagene)を使用して、野生型ベクターから生成した。すべての構築物はシークエンスにより確認した。
Example 2 Patch clamp
2-A Construction of Wild Type and Mutant KCND2 Expression Vector Wild type human KCND2 cDNA was synthesized from normal human total brain poly (A) RNA (Clontech) using SuperScript III reverse transcriptase (Invitrogen). The resulting cDNA was then amplified by PCR using a 5 ′ oligonucleotide primer containing a BglII site and a 3 ′ primer containing an EcoRI site. The resulting amplicon was first inserted into pBluntII-TOPO (Invitrogen) and then subcloned between the BglII and EcoRI sites of pIRES2-EGFP (Clontech). Mutant vectors were generated from wild type vectors using the QuikChange Site-Directed Mutagenesis kit (Stratagene). All constructs were confirmed by sequencing.

2−B 細胞培養およびトランスフェクション
HEK293細胞を、10%(v/v)の熱非動化ウシ胎児血清、ペニシリン(100U/mL)、およびストレプトマイシン(100mg/mL)で補ったダルベッコ変法イーグル培地中で生育し、そして37℃で、加湿した5%のCOインキュベーターで維持した。細胞全体のパッチクランプのために、初めにHEK293細胞を、ポリリジンでコートした6ウェルディッシュにまき、そして次いで製品の説明書に従って、Fugene6(Roche)を使用して、1μgのpKCND2−IRES2−EGFPおよび/またはpKCND2(N587fsX)−IRES2−EGFPで、翌日にトランスフェクトした。パッチクランプ解析のために、HEK293細胞を、トランスフェクションの24時間後、ポリリジンでコートしたカバースリップ(Sumitomo Bakelite Co.,日本、東京)の上にまいた。
2-B cell culture and transfection HEK293 cells supplemented with 10% (v / v) heat-immobilized fetal calf serum, penicillin (100 U / mL), and streptomycin (100 mg / mL) Dulbecco's modified Eagle medium Grown in and maintained at 37 ° C. in a humidified 5% CO 2 incubator. For whole cell patch clamp, HEK293 cells are first seeded into polylysine-coated 6-well dishes and then according to product instructions using Fugene 6 (Roche) and 1 μg pKCND2-IRES2-EGFP and / Or pKCND2 (N587fsX) -IRES2-EGFP was transfected the next day. For patch clamp analysis, HEK293 cells were plated on polylysine-coated coverslips (Sumitomo Bakerite Co., Tokyo, Japan) 24 hours after transfection.

2−C パッチクランプ解析
倒立顕微鏡(IX70、Olympus,日本、東京)を使用して、GFP陽性のトランスフェクトされたHEK293細胞を、電気的記録のために選択した。スペースクランプの問題を最小限にするために、融合細胞(syncytia)のGFP陽性細胞は考慮に入れず、そして強い蛍光の細胞のみを選択した。外部の溶液はNaOHでpH7.4に調節し、そして以下を(mM)で含有する:NaCl、135;KCl、4.0;CaCl、1.0;MgCl、2.0;グルコース、10;およびHepes,10。ピペット電極は、ホウケイ酸ガラスキャピラリーチューブ(内径0.8−1.0mm、Hilgenberg GmbH、ドイツ、マルスフォード)から、多工程水平プラー(P−97、Sutter Instrument Co.カナダ、ノボト)を使用して作成した。ピペット溶液はKOHでpH7.2に調節し、そして以下からなる(mM):KCl、135;MgCl、1.0;EGTA、10;グルコース、5.0;およびHEPES、10。内部ピペット溶液で満たしたとき、ピペット抵抗は1.0−3.5MΩであった。一角(very tip)を除いて、ピペットの外壁は、浮遊容量を減少するため歯科用ワックスでコートした(GC Corporation、日本、東京)。参照電極は、150mM NaClで満たされた寒天橋を使用した槽につながった、壁内のAg−AgClペレットであった。電流は、Axopatch 200B 増幅器(Axon Instruments、カナダ、バーリンゲーム)を使用して記録した。電流シグナルおよび電圧シグナルは、10kHzの周波数でカットするlow−pass Bessel filterを使用してフィルターをかけ、V450JS2(Iiyama、日本、名古屋)のハードディスクに保存した;“pclamp8.0”ソフトウエアを終始使用した(Axon Instruments、カナダ、バーリンゲーム)。すべてのパルスプロトコルの値を、コンピューターでプログラムした。細胞の電気容量を、“pclamp8.0”ソフトウエアを使用して計算した。容量性の電流および直列抵抗を、電気的に補った。すべての実験を、室温(22℃)で行った。電流密度の比較のため、K過渡電流のピーク振幅を計測し、総細胞電気容量に対して標準化した。
Using a 2-C patch clamp analysis inverted microscope (IX70, Olympus, Tokyo, Japan), GFP positive transfected HEK293 cells were selected for electrical recording. To minimize the space clamp problem, GFP positive cells in the syncytia were not taken into account and only strong fluorescent cells were selected. External solution was adjusted to pH7.4 with NaOH, and containing the following in (mM): NaCl, 135; KCl, 4.0; CaCl 2, 1.0; MgCl 2, 2.0; glucose, 10 And Hepes, 10. The pipette electrode is from a borosilicate glass capillary tube (inner diameter 0.8-1.0 mm, Hilgenberg GmbH, Marsford, Germany) using a multi-step horizontal puller (P-97, Sutter Instrument Co. Canada, Novoto). Created. The pipette solution was adjusted to pH7.2 with KOH, and consisting of (mM): KCl, 135; MgCl 2, 1.0; EGTA, 10; glucose, 5.0; and HEPES, 10. When filled with the internal pipette solution, the pipette resistance was 1.0-3.5 MΩ. Except for the very tip, the outer wall of the pipette was coated with dental wax to reduce stray volume (GC Corporation, Tokyo, Japan). The reference electrode was an Ag-AgCl pellet in the wall connected to a tank using an agar bridge filled with 150 mM NaCl. Current was recorded using an Axopatch 200B amplifier (Axon Instruments, Burlingame, Canada). Current and voltage signals were filtered using a low-pass Bessel filter that cuts at a frequency of 10 kHz and stored on a V450JS2 (Iiyama, Nagoya, Japan) hard disk; "pclamp 8.0" software was used throughout (Axon Instruments, Canada, Burlingame). All pulse protocol values were programmed on a computer. The capacitance of the cells was calculated using “pclamp 8.0” software. Capacitive current and series resistance were supplemented electrically. All experiments were performed at room temperature (22 ° C.). For comparison of current density, the peak amplitude of K + transient current was measured and normalized to total cell capacitance.

細胞全体の設定を導入した後、保持電流(holding current)が<200pAのときに、記録を始めた;これは日常的に5分間の細胞内潅流を必要とした。図4は、K過渡電流(transient K+ current)が野生型Kv4.2チャネルの細胞で、−80mVの保持電位から脱分極電圧ステップ(−70から70mV)により引き出されることを示した。K過渡電流は25ms以内にピークに達し、そして次第に不活性化した。外因性のK過渡電流は、トランスフェクトされないHEK293細胞でK過渡電流が存在しないことにより確認された。delAAACT_N587fsX突然変異チャネルを発現する細胞において、同様のK過渡電流が観察され(データは示さない)、そして突然変異チャネルの表面の発現レベルもまた野生型チャネルレベルと同様であった(データは示さない)。また、保持電位の−80mVでは、いずれをトランスフェクトした細胞でも、K過渡電流は観察されなかった。しかしながら、delAAACT_N587fsXチャネルの細胞により表わされた電流密度は、野生型チャネルを持つ細胞の電流密度よりも有意に低かった。具体的には、KCND2タンパク質の電流密度の値が、変異を有しない場合と比較して、電位が例えば、0mVの際に約66%(75→25pA/pF)、40mVの際に約70%(190→60pA/pF)減少した(図3)。野生型チャネルおよびdelAAACT_N587fsXチャネルの両方を発現する細胞において、電流密度は野生型チャネルまたは突然変異チャネルのどちらかで記録された値の間に収まった(図3)。 After introducing the whole cell setting, recording started when the holding current was <200 pA; this routinely required 5 minutes of intracellular perfusion. FIG. 4 showed that K + transient current was drawn from the -80 mV holding potential by a depolarization voltage step (-70 to 70 mV) in wild type Kv4.2 channel cells. K + transients peaked within 25 ms and were gradually deactivated. Exogenous K + transients was confirmed by the absence of K + transients in HEK293 cells not transfected. Similar K + transients were observed in cells expressing the delAAACT_N587fsX mutant channel (data not shown), and the surface expression level of the mutant channel was also similar to the wild-type channel level (data shown) Absent). In addition, at the holding potential of −80 mV, no K + transient current was observed in any of the transfected cells. However, the current density represented by cells in the delAAACT_N587fsX channel was significantly lower than that of cells with wild type channels. Specifically, the value of the current density of the KCND2 protein is about 66% (75 → 25 pA / pF) when the potential is 0 mV, and about 70% when the potential is 40 mV, compared to the case where there is no mutation. (190 → 60 pA / pF) decreased (FIG. 3). In cells expressing both wild type and delAAACT_N587fsX channels, the current density fell between the values recorded in either the wild type channel or the mutant channel (FIG. 3).

実施例3 KCND2一部切除突然変異の発端者
発端者
c.2723_2727delAAACT(N587fsX)突然変異を持つ31歳女性の発端者は、13歳に始まった医学的に難治性な発作の複雑な病歴を有する。前兆はなく、彼女の発作の型はけいれん発作(convulsion)および口の自動症を伴う複雑な部分発作から、全身けいれん(spasm)に続く静止した凝視および口の自動症の範囲に及んだ。バルプロエート(valproate)療法およびカルバマゼピン(carbamazepine)療法で非常に限られた発作調節しか観察されないように、てんかんは顕著に薬剤耐性がある。発作の完全な休止は、立て続けの2回の外科的治療行為の後、28歳の時にはじめて達成された。
Example 3 Proband of KCND2 partial excision mutation
Proband c. A 31-year-old female proband with the 2723_2727delAAACT (N587fsX) mutation has a complex history of medically refractory seizures that began at age 13. There were no signs, her seizure types ranged from complex seizures with convulsion and oral autophagy to static gaze and autophagia following general spasm. Epilepsy is significantly drug resistant, as only very limited seizure modulation is observed with valproate and carbamazepine therapy. A complete cessation of seizures was only achieved at the age of 28 after two consecutive surgical treatments.

標準EEG(脳波図)解析は、てんかん発作性の放電が左前方側頭領域から右側へ広がることを示した。これらの研究および脳磁図(magnetencephalography)法を使用した他の機能的研究は、左側頭領域がてんかん発生に関わるとするが、神経イメージングデータは注目に値するものではなかった。従って、進入性(invasive)頭蓋内のEEG評価は、変則の放電活性の源として左中央基底(mesio−basal)側頭領域の地図を描くために使用した。実際に、11の記録された発作すべては、左中央基底側頭領域で始まった。   Standard EEG analysis showed that epileptic seizure discharge spreads from the left frontal temporal region to the right. Although these studies and other functional studies using the magnetoencephalography method suggested that the left temporal region was involved in epileptogenesis, neuroimaging data was not remarkable. Therefore, the EEG assessment within the invasive skull was used to map the left meso-basal temporal region as a source of anomalous discharge activity. In fact, all 11 recorded seizures began in the left central basal temporal region.

これらの所見は、27歳の時の、扁桃体および海馬は切除するが側頭新皮質には触れない選択的左扁桃対−海馬切除(amygdalo−hippocampectomy)によっててんかん発生組織を切除するための最初の試みを容易にした。不幸なことに、解決困難な発作が手術後6か月に再発し、それはてんかん発作性活性を最終的に根絶するために第二のより大規模な外科的医療行為、即ち左前方側頭葉切除(left anterior temporal lobectomy)を必要とした。   These findings indicate that, at the age of 27, the first abdominal-hippocamptomy to remove epilepsy-producing tissue by excising the amygdala and hippocampus but not touching the temporal neocortex Made the attempt easier. Unfortunately, a difficult-to-resolve seizure recurs 6 months after surgery, which is a second larger surgical practice, ie the left anterior temporal lobe, to ultimately eradicate epileptic seizure activity. Left aerial temporal lobe was required.

考察
近心(mesial)TLE(mTLE)は、ヒトてんかんの最も一般的な型としてしばしば引用され、そしててんかん患者で単一の最も頻繁に遭遇するてんかん発生障害因子である海馬硬化症とほとんど不変に同時に生じる(非特許文献5)。放電が中央基底構造から生じる電気診断的発見とともに、発端者により表わされる臨床上の徴候がmTLEの診断と一致するが、発端者から切除した組織において明白な病変は明らかでなかった。これは逆説的であるように思われるが、家族性mTLEで無症候性の一等親血縁者におけるそのような異常な特性の発見により認められたように(非特許文献6)、海馬の萎縮は直接的に明白なてんかん症状に関係はない。それにもかかわらず、患者の左前方側頭葉切除後3年間発作なしのままであるという外科的に治療できる成果が、てんかん発生に重要で、切除された組織内に生来の、基礎を成すある病理を示す。
Discussion The mesial TLE (mTLE) is often cited as the most common type of human epilepsy and is almost unchanged with hippocampal sclerosis, the single most frequently encountered epilepsy-causing factor in patients with epilepsy. It occurs at the same time (Non-Patent Document 5). Along with electrodiagnostic findings where discharges originate from the central basement structure, the clinical signs represented by the proband are consistent with the diagnosis of mTLE, but no obvious lesions were evident in the tissue excised from the proband. While this seems paradoxical, hippocampal atrophy, as found by the discovery of such abnormal characteristics in asymptomatic first-degree relatives of familial mTLE (Non-Patent Document 6) Is not directly related to overt epilepsy symptoms. Nevertheless, the surgically treatable outcome of staying without seizures for 3 years after the patient's left anterior temporal lobe resection is important for epileptogenesis and is inherent in the resected tissue Shows pathology.

発端者の無症候性の父親は、リンパ球のゲノムDNAにヘテロのN587fsX突然変異も有していた。ほとんどのてんかんは遺伝の複雑な形態を有し、そしてこれはおそらく、今では発生的要因、環境的要因、および遺伝的要因の多因子性の病因を有すると信じられている(非特許文献5)、TLEについても当てはまるであろう。多くの変異因子の相互作用がしばしば不完全な浸透度に至り、そしてこのことが発端者の無症候性の父親のN587fsX突然変異の発見の説明になるかもしれない。同様に、父親と発端者の間の表現型の食い違いは、表現度の差異、即ち、父親はより重大でなく、臨床診断を逃れることができた表現型の形を有することができたことの指標になるかもしれない。このようなばらつきは、突然変異mRNA対正常mRNAの発現レベルが、表現型に影響されたまたはされない個人で異なって調節されることによる、対立遺伝子不均衡からしばしば生じる。重要なことに、対立遺伝子不均衡は少なくとも1つのチャネル病(channelopathy)について記載され(非特許文献7)、そしてここにおいて役割を果たしているかもしれない。他の可能性はモザイク現象(mosaicism)、即ち父親のN587fsX突然変異はある細胞系列に限られるのかもしれないことを含む。   The proband's asymptomatic father also had a heterogeneous N587fsX mutation in the lymphocyte genomic DNA. Most epilepsy has a complex form of heredity, which is now believed to have a multifactorial etiology of developmental, environmental, and genetic factors (5). ), TLE will also apply. Many mutagenic interactions often lead to incomplete penetrance, and this may explain the discovery of the N587fsX mutation in the asymptomatic father of the proband. Similarly, the phenotypic discrepancy between the father and proband is that the difference in expression is that the father was less serious and could have a phenotypic shape that could escape clinical diagnosis. May be an indicator. Such variability often arises from allelic imbalances due to differentially regulated expression levels of mutant versus normal mRNA in individuals affected or not. Importantly, allelic imbalance has been described for at least one channelopathy (7) and may play a role here. Other possibilities include mosaicism, that is, the paternal N587 fsX mutation may be limited to certain cell lines.

ヘテロの、早まったストップコドン(TGA)を生じるフレームシフトを起こすKCND2の5塩基対欠失、c.2723_2727delAAACT、はTLEの発端者で同定された。無症候性の父親もまた、この突然変異のヘテロであった。A 5 base pair deletion of KCND2 causing a frameshift resulting in a heterologous, premature stop codon (TGA), c. 2723_2727delAAACT, was identified in a TLE proband. Asymptomatic fathers were also heterozygous for this mutation. アミノ酸587−630を欠く一部切除Kv4.2タンパク質を産生することが予想された、N587fsXアミノ酸変化に対応する5塩基欠失。A 5-base deletion corresponding to the N587fsX amino acid change, predicted to produce a partially excised Kv4.2 protein lacking amino acids 587-630. 電位依存型カリウムチャネル電流を、野生型ヒトKv4.2チャネルのみ(WT)、WT及び突然変異Kv4.2(WT+delAAACT_N587fsX)チャネル、並びに突然変異Kv4.2チャネルのみ(delAAACT_N587fsX)を発現するHEK293から記録した。HEK293細胞におけるK電流の電流−電圧の関係。突然変異Kv4.2タンパク質のみを発現する細胞は、WTチャネルでの細胞に比べて有意に(p=1.49x10−5)低い電流密度を示す。データの要点は、プールされたデータの平均電流密度を表わす。Voltage-dependent potassium channel currents were recorded from HEK293 expressing only wild-type human Kv4.2 channel (WT), WT and mutant Kv4.2 (WT + delAAACT_N587fsX) channel, and mutant Kv4.2 channel only (delAAACT_N587fsX). . Current-voltage relationship of K + current in HEK293 cells. Cells expressing only the mutant Kv4.2 protein show significantly lower current density (p = 1.49 × 10 −5 ) than cells in the WT channel. The data point represents the average current density of the pooled data. WTチャネルの電位依存型カリウム過渡電流。電流を、−80mVの保持電流から脱分極工程(−70mVから70mV、により引き起こした。パルスインターバル15秒)により引き起こした。Voltage-dependent potassium transient in WT channel. The current was caused by a depolarization step (-70 mV to 70 mV, pulse interval 15 seconds) from a holding current of -80 mV.

Claims (23)

ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法であって、
ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異の存在を検出する
ことを含む、上記方法。
A method for detecting a genetic predisposition to human epilepsy, comprising:
The above method comprising detecting the presence of a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene.
ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列が、配列番号1で表わされる請求項1の方法。   The method according to claim 1, wherein the base sequence of the human KCND2 gene is represented by SEQ ID NO: 1. ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる塩基配列の変異の結果が、ミスセンス、ナンセンス、フレームシフト、スプライシングサイト形成もしくは欠失、トランケート形成のいずれが生じる、請求項1または2の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the mutation of the base sequence causing a change in the amino acid sequence of human KCND2 protein results in any of missense, nonsense, frameshift, splicing site formation or deletion, and truncation. ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異が、ヒトKCND2タンパク質の生物学的機能を低下させるか実質的に失わせる変異である、請求項1ないし3のいずれか1つの方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein is a mutation that reduces or substantially loses the biological function of the human KCND2 protein. ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位が、最もC末端側の膜貫通セグメントの直後のアミノ酸をコードするコドンよりも3’側である、請求項1ないし4のいずれか1つの方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the site causing the mutation of the human KCND2 gene is 3 'to the codon encoding the amino acid immediately after the most transmembrane segment at the C-terminal side. ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位が、配列番号2の587番目のアスパラギンに相当するアミノ酸をコードするコドンであるか、あるいはそれよりも3’側である、請求項1ないし5のいずれか1つの方法。   The site for causing a mutation in the human KCND2 gene is a codon encoding an amino acid corresponding to the 587th asparagine of SEQ ID NO: 2, or 3 ′ of the codon. One way. ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異が、配列番号2の587番目のアスパラギンに相当するアミノ酸からC末端側のアミノ酸配列をすべて欠如させる変異である、請求項1ないし6のいずれか1つの方法。   The mutation that causes a change in the amino acid sequence of human KCND2 protein is a mutation that lacks all of the C-terminal amino acid sequence from the amino acid corresponding to the 587th asparagine of SEQ ID NO: 2. One way. ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位が、フィラミンへの相互作用モチーフ、MAP/ERKリン酸化部位、またはPSD95結合ドメイン、から選択される1つまたは複数の部分をコードする領域内に存在するまたは同領域を含む、請求項1ないし7のいずれか1つの方法。   The site causing mutation of the human KCND2 gene is present in a region encoding one or more parts selected from an interaction motif for filamin, a MAP / ERK phosphorylation site, or a PSD95 binding domain. 8. A method according to any one of claims 1 to 7, comprising a region. ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位が、配列番号2の587番目のアスパラギンに相当するアミノ酸をコードするコドンである、請求項1ないし8のいずれか1つの方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the site causing the mutation of the human KCND2 gene is a codon encoding an amino acid corresponding to the 587th asparagine of SEQ ID NO: 2. ヒトのKCND2遺伝子の変異を生じる部位が、配列番号1の2723ないし2727番目に相当する塩基配列のAAACTである、請求項1ないし9のいずれか1つの方法。   The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the site causing the mutation of the human KCND2 gene is AAACT having a base sequence corresponding to the 2723th to 2727th positions of SEQ ID NO: 1. ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異が、配列番号1の2723ないし2727番目に相当する塩基配列のAAACTが欠失する変異である、請求項10の方法。   The method according to claim 10, wherein the mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein is a mutation in which AAACT of the nucleotide sequence corresponding to positions 2723 to 2727 of SEQ ID NO: 1 is deleted. ヒトてんかんが、症候性てんかん群に含まれるてんかんである、請求項1ないし11のいずれか1つの方法。   12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the human epilepsy is an epilepsy included in the symptomatic epilepsy group. ヒトてんかんが、側頭葉てんかんである、請求項12の方法。   13. The method of claim 12, wherein the human epilepsy is temporal lobe epilepsy. ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を検出する工程が、塩基配列決定、核酸増幅反応、ハイブリダイゼーション、電気泳動、制限酵素処理のいずれかの手法、あるいはこれらの組み合わせを用いて行われる、請求項1ないし13のいずれか1つの方法。   The step of detecting a mutation that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein is performed using any one of base sequencing, nucleic acid amplification reaction, hybridization, electrophoresis, restriction enzyme treatment, or a combination thereof. 14. The method according to any one of claims 1 to 13, wherein: ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を検出する工程が、血液、毛、または頬由来の試料中のゲノムDNAの塩基配列を調べることを含む、請求項1ないし14のいずれか1つの方法。   15. The step of detecting a mutation that causes a change in the amino acid sequence of human KCND2 protein comprises examining the base sequence of genomic DNA in a sample derived from blood, hair, or cheek. One way. ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異が存在する場合に、てんかんの遺伝的素因を有すると判断する
ことをさらに含む、請求項1ないし15のいずれか1つの方法。
16. The method according to any one of claims 1 to 15, further comprising determining that there is a genetic predisposition to epilepsy when there is a mutation in the nucleotide sequence of the human KCND2 gene that causes a change in the amino acid sequence of the human KCND2 protein. Or one way.
請求項1ないし16のいずれか1つの方法に使用するための、プライマー。   A primer for use in the method of any one of claims 1-16. 請求項1ないし16のいずれか1つの方法に使用するための、プローブ。   A probe for use in the method of any one of claims 1-16. 請求項1ないし16のいずれか1つの方法に使用するための、核酸チップ。   A nucleic acid chip for use in the method of any one of claims 1-16. ヒトてんかんの遺伝的素因を検出するためのキットであって、
ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を生じさせる変異を検出するための、プライマー、プローブおよび/または核酸チップを含む
前記キット。
A kit for detecting a genetic predisposition of human epilepsy,
The kit comprising a primer, a probe, and / or a nucleic acid chip for detecting a mutation that causes a mutation that causes a change in the amino acid sequence of a human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene.
ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列において、ヒトのKCND2タンパク質のアミノ酸配列の変化を生じさせる変異を有する、核酸。   A nucleic acid having a mutation that causes a change in the amino acid sequence of a human KCND2 protein in the base sequence of the human KCND2 gene. KCND2遺伝子のDNA領域の一部または全部の改変により、KCND2タンパク質の生物学的機能の一部または全部が不活性化されているヒトてんかんモデル用の、非ヒトノックアウト哺乳動物。   A non-human knockout mammal for a human epilepsy model in which a part or all of the biological function of the KCND2 protein is inactivated by modification of part or all of the DNA region of the KCND2 gene. ヒトてんかんの遺伝的素因を検出する方法であって、
ヒトのKCND2遺伝子の塩基配列またはその発現の制御配列において、ヒトのKCND2遺伝子またはそのタンパク質の発現量に変化を生じさせる変異の存在を検出する
ことを含む、上記方法。
A method for detecting a genetic predisposition to human epilepsy, comprising:
Detecting the presence of a mutation that causes a change in the expression level of the human KCND2 gene or a protein thereof in the base sequence of the human KCND2 gene or a control sequence for the expression thereof.
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