JP2008182993A - 遺伝子検査結果判定法およびプログラムおよびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】標準試料と検査試料とで対立遺伝子の量比の変化量を比較して、染色体異常の有無を判定する遺伝子検査（特に検査結果が閾値前後であった場合）において、高い信頼性及び特異性で判定するための手段を提供すること。
【解決手段】遺伝子多型部位における対立遺伝子の量比を検査し、検査試料の染色体異常を判定する方法において、連鎖する２以上、好ましくは３以上の多型部位について、対立遺伝子の変化量から、標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子をそれぞれ決定し、前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度に基づいて染色体異常の有無を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は標準試料と検査試料で対立遺伝子の量比の変化量を調べて、染色体異常の有無を判定する方法、及び前記方法を利用した遺伝子検査装置（システム）等に関する。

標準試料と検査試料とで対立遺伝子の量比の変化量を比較して、染色体異常を検査する方法において、変化の有無を正確に判定できるかどうかが検査精度に大きく関わる。たとえば、ＰＣＲ−ＳＳＣＰ法により検査試料の核酸中の検査領域を増幅し、増幅した対立遺伝子の量比を検査するＬＯＨ検査の場合、検査試料中のがん細胞の有無を対立遺伝子の量比の変化量から判定するが、検出した検査試料中の対立遺伝子量比の変化量からどのように染色体異常を判定するかが検査の信頼性に大きな影響を与える。特に、尿中から細胞を回収し、これらの細胞の核酸からＬＯＨを検査する膀胱がんの遺伝子検査の場合、尿中に脱落したがん由来の細胞以外にも高い割合で正常な細胞も混入するため、高い判定精度が求められる。ＤＮＡシーケンサを用いた核酸配列解析でも、核酸配列と多型の検出と同時に、対立遺伝子の量比も調べることが可能である（特許文献１）。しかし、本解析法でも、対立遺伝子の量比の変化が測定のバラツキによる意味のない変化か、染色体の異常を表す意味のある変化かどうかを判定できることが重要である。

上記の例に示すように、検査試料中の対立遺伝子量比が標準試料と比較して変化したかどうかを判定する場合、対立遺伝子量比の変化量が意味のある変化であることを決定する何らかの指標が必要である。従来の対立遺伝子量比の判定方法としては、標準試料を用いて同じ方法で複数回の対立遺伝子量比の測定を行い、対立遺伝子量比の測定ばらつきを調べ、検査試料の検査結果が測定ばらつきよりも統計的に有意に変化していた場合に、陽性と判定していた（特許文献２及び３）。この対立遺伝子の量比が有意に変化したかどうかを判定する閾値は、陰性の範囲を広く設定すれば偽陰性が増加し、陽性の範囲を広く設定すれば偽陽性が増加し、閾値前後を判定保留に設定すれば判定不可能な検査が増大するため、設定が非常に困難であった。

さらに、最近測定に用いたゲノム核酸量が少ないと、対立遺伝子量比の測定ばらつきも大きくなることがわかり、少量のゲノム核酸を検査に用いた場合、従来法で決定した閾値における判定の信頼性も低下することがわかった。このため、増幅に用いるゲノム核酸量をもとに信頼性の高い閾値を算出できる新しい発明も提案されている（特許文献４）。

特表2006-508632号 特開2001-112499号 US2003/0082616 A1 特開2006-87388号

標準試料と検査試料とで対立遺伝子の量比の変化量を比較して、染色体異常の有無を判定する遺伝子検査の判定の閾値において、陰性の範囲を広く設定すれば偽陰性が増大し、陽性の範囲を広く設定すれば偽陽性が増大し、閾値前後を判定保留に設定すれば判定不可能な検査が増大する。特に、検査結果が閾値前後であった場合、その検査結果を高い信頼性及び特異性で判定することは困難であった。

本発明者らは、尿中の癌細胞に対して複数の多型部位における対立遺伝子量比を検査する遺伝子検査の研究過程において、微量の癌細胞の有無を高い精度で判定するために、様々な検討を行った結果、複数考えられる対立遺伝子組合せの頻度に大きな偏りがあり、頻度の低い対立遺伝子組合せの場合は偽陽性の確率が高いことを発見した。

すなわち、上記課題を解決する手段として、本発明は、遺伝子多型部位における対立遺伝子の量比を検査し、検査試料の染色体異常を判定する方法であって、連鎖する２以上の多型部位について、対立遺伝子の変化量を測定し、標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子をそれぞれ決定する工程と、前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度に基づいて染色体異常の有無を判定する工程を含むことを特徴とする方法を提供する。なお、本発明において、染色体異常にはＤＮＡの構造異常、コピー数多型等も含まれる。

たとえば、本発明の方法は以下の工程により実施できる：
１）標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子の変化量の信頼度を算出する工程、
２）前記対立遺伝子の変化量及び前記対立遺伝子の組合せ発生頻度に基づいて、染色体異常の有無をそれぞれ判定する工程、
３）前記対立遺伝子の組合せ発生頻度と変化量の信頼度を比較し、いずれか高いほうの判定結果を最終判定結果とする工程。

判定の目安としては、たとえば前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度が１％以上、好ましくは５％以上、より好ましくは２０％以上である場合に、検査試料は染色体異常であると判定できる。

具体的には、検査試料の２以上の連鎖した多型部位を、より好ましくは３以上の連鎖した多型部位を検査領域として対立遺伝子の量比を測定し、さらに、２つの対立遺伝子のうち相対的に量の減少した対立遺伝子の組合せ、または量の減少しない対立遺伝子の組合せを調べる。標準試料または標準データの対立遺伝子量比と検査試料の対立遺伝子量比を比較して、予め設定された判定の閾値を元に検査結果の一次判定を行なう。一次判定の検査結果が陽性であった場合、さらに対立遺伝子の組合せの発生頻度を調べ、それが高ければ陽性と判定し、低ければ陰性と判定する。一次判定の検査結果が陰性であった場合でも、検査結果の対立遺伝子組合せが発生頻度の高い対立遺伝子組合せであれば陽性と判定し、発生頻度の低い対立遺伝子組合せであれば陰性と判定してもよい。

本発明の方法は、特に前記遺伝子量の変化が予め決定された判定の閾値前後、すなわち誤差範囲内であって、当該変化量に基づく染色体異常の判定が困難な検査試料を対象に対して有用である。たとえば、「遺伝子量の変化が誤差範囲内」と考えられる信頼性の低い範囲を判定保留領域とし、判定保留とされた検査試料を対象に、検査結果の対立遺伝子組合せが発生頻度の高い対立遺伝子組合せであれば陽性と判定し、頻度の低い対立遺伝子組合せであれば陰性と判定する。

本発明では、対立遺伝子の変化量に基づく一次判定を行なうことなく、発生頻度あるいは発生確率のみを判定の指標として染色体異常の判定を行なってもよい。すなわち、当該多型を検査領域として対立遺伝子の量を測定し、２つの対立遺伝子のうち相対的に量の減少した対立遺伝子の組合せ、または量の減少しない対立遺伝子の組合せを調べる。次いで、検査結果の対立遺伝子組合せと頻度の高い対立遺伝子組合せとを比較して、検査試料における対立遺伝子組合せが、発生頻度の高いハプロタイプと一致した場合に陽性と判定し、一致しない場合に陰性と判定する。

本発明はまた、遺伝子多型部位における対立遺伝子の量比を検査し、染色体異常を判定するためのプログラムや装置（システム）も提供する。前記プログラムや装置（システム）は、連鎖する２以上、より好ましくは３以上の多型部位について、標準試料に対する、検査試料の対立遺伝子の変化量を入力（測定）する手段と、標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子をそれぞれ決定する手段と、前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度に基づいて染色体異常の有無を判定する手段とを含む。

本発明のプログラムや装置は、さらに以下の手段を含んでいてもよい：
１）標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子の変化量の信頼度を算出する手段
２）前記対立遺伝子の変化量及び前記対立遺伝子の組合せ発生頻度に基づいて、染色体異常の有無をそれぞれ判定する手段、
３）前記対立遺伝子の組合せ発生頻度と変化量の信頼度を比較し、いずれか高いほうの判定結果を最終判定結果として出力する手段。

また本発明のプログラムや装置は、最終判定結果の信頼度を出力（表示）する手段、あるいは前記対立遺伝子の組合せとその発生頻度、前記対立遺伝子の変化量の信頼度、最終判定結果の信頼度を出力（表示）する手段を有していてもよい。

さらに本発明のプログラムや装置は、検査によって得られた組合せ発生頻度を含む検査試料の各種データと、前記データを加えて再計算した各ハプロタイプの発生頻度を格納する手段を有していてもよい。

具体的にいえば、本発明のプログラムや装置は、標準試料または検査試料の対立遺伝子の量比を測定する検出器や装置から測定データを取り込む機能を有し、健常人における各多型部位における対立遺伝子量比の標準データに関するデータベース、検査対象の多型部位における対立遺伝子の組合せとその発生頻度に関するデータベース、統計的に算出された変化量の信頼度と信頼度のもとに変化量が有意であると設定された閾値のデータベースを備える。さらに、標準試料または標準データと検査試料の測定データを比較して、各多型領域において多型の型を決定する機能、検査試料の対立遺伝子組合せを決定する機能、標準試料または標準データと検査試料の測定データを比較して、検査試料中の対立遺伝子の変化量を算出する機能、変化量の信頼度と閾値のデータベースを用いて各多型部位における対立遺伝子の変化量に対して陽性/陰性/判定保留の一次判定を実施する機能、検査対象の多型部位における対立遺伝子の組合せとそれらの発生頻度に対するデータベースと検査試料の対立遺伝子組合せを比較して、検査試料の対立遺伝子組合せの発生頻度を記憶し、画面に表示する機能、当該発生頻度に応じて陽性/陰性を判定する機能、さらに判定結果の信頼度を計算し、表示する機能を有することが望ましい。

本発明によれば、標準試料と検査試料とで対立遺伝子の量比の変化量を比較して、変化の有無を判定するにあたり、偽陽性または偽陰性といった誤判定の確率を低減できる。

以下、図を参照しながら本発明の手順について詳細に説明するが、本発明は後述の例に限定されない。

図１は、本発明の実施例によるＬＯＨ判定法のフロー図である。まず、生体試料から核酸を抽出することにより調整された検査試料に対して、対立遺伝子量を検出し、そのデータを取り込む。

本発明が適用される検査は、遺伝子多型部位における対立遺伝子の量比を検査し、検査試料の染色体異常（染色体の倍加または欠失）の有無を判定する検査である。なお、前述のとおり、染色体異常にはＤＮＡの構造異常、コピー数多型等も含まれる。具体的には、ヘテロ接合性の消失（Ｌｏｓｓ ｏｆ Ｈｅｔｅｒｏｚｙｇｏｓｉｔｙ：以下、ＬＯＨ）を検出するＬＯＨ検査、染色体の倍加または欠失を検出するＣＧＨ（Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ｇｅｎｏｍｉｃ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）検査、遺伝子配列を決定すると同時に対立遺伝子の量比を測定する配列解析等が挙げられる。また、コピー数多型とは１キロベース以上のＤＮＡ領域が増加、または欠失することによって個人間の遺伝子のコピー数が変化している多型を意味する。本発明は染色体上の連鎖した領域内で遺伝子のコピー数の変化を従来より正確に判定可能な方法であり、本発明がコピー数多型の検出にも有効であることはいうまでもない。より具体的には、コピー数多型の存在すると考えられる領域の連鎖した２ヶ所以上の一塩基多型部位を個別に増幅し、各一塩基多型部位において変化したアレルを検出する。検出したアレルのディプロタイプ発生頻度が高い場合は増加または欠失のコピー数多型を持つと判定できる。

本発明で用いられる「検査試料」は、生体試料より抽出された核酸を含む試料であって、集団検診、健康診断、ドック検診、郵送検診などの検診試料や、病院における外来・入院患者の血液、組織、尿等のヒト由来の核酸を含む生物試料及び当該生物試料の付着した物質から抽出された核酸を含む試料等を含む。また、測定の対象となる核酸は、連鎖した多型をもつ核酸である。生体試料からの核酸の抽出は、フェノール−クロロホルム法（フェノールとクロロホルムを用いて核酸と蛋白成分を分離・抽出する方法）や、シリカカラムに核酸を吸着させて洗浄後、核酸溶解液を用いて核酸を溶出させる方法等、公知のいずれの方法を用いてもよい。

本発明にかかる「対立遺伝子」とは、同一遺伝子座に起こったＤＮＡ塩基配列の差に基づく差異を意味する。本明細書では、対立遺伝子を表す記号として、Ａとaのように同じアルファベットの大文字と小文字を用いる。従って、検査した多型部位の対立遺伝子がホモ接合体であれば、ＡＡまたはａａと表記し、ヘテロ接合体であれば、Ａａと表記する。

次に、比較機能により、同時に測定した標準試料の測定データまたはデータベース１に格納されている標準データと検査試料の測定データを比較して、検査試料中の対立遺伝子の変化量を算出する。ここで、「標準試料」とは検査試料の対照試料として利用できる試料であればよく、具体的には、検査試料が膀胱がん患者の膀胱より採取したがん組織から抽出された核酸の場合であれば、同患者の血液より抽出された核酸を用いることができる。また、「標準データ」とは、検査試料の対立遺伝子の量を測定する条件と同一の条件において予め測定された標準試料の対立遺伝子量または量比の検出データであって、データベース化して本発明で用いられる装置に格納される。

次いで、対立遺伝子組合せ決定機能により検査試料の連鎖する対立遺伝子の組合せを決定する。対立遺伝子組合せは、２つの対立遺伝子のうち相対的に量の減少した対立遺伝子組合せ、または量の減少しない対立遺伝子組合せを調べることで決定できる。検査した多型がホモ接合体の場合はホモ接合体の多型を決定する。本発明における対立遺伝子組合せとは、1本の染色体上に並ぶ対立遺伝子に存在する少なくとも２種類の対立遺伝子の組合せを意味する。また、１つの検査試料中には、父系および母系の２本の染色体が存在するため、ある検査試料の２つの多型部位を検査した場合、父系および母系の２種類の対立遺伝子組合せが同時に検出される。したがって、父系母系の両方の対立遺伝子で同じ多型の型であった場合は、ホモ接合体として検出され、異なる型の場合は、ヘテロ接合体として検出される。対立遺伝子組合せは、少なくとも２種類の連鎖した多型部位を別々に検出して組合せを決定され、その種類、数、検出方法は特に限定されない。より好ましくは、判定の信頼性を高めるため、３種類以上の連鎖した1塩基多型の対立遺伝子組合せを用いることがよい。

次に、第一判定機能により検査対象の対立遺伝子の全組合せに対する発生頻度のデータベースの対立遺伝子組合せと検査試料の対立遺伝子組合せを比較して、一致した対立遺伝子組合せの発生頻度あるいは発生確率が高い場合は陽性、低い場合は陰性と判定し、組合せの信頼度を算出する。

本発明における「発生頻度」とは、ある集団内においてゲノム領域上にある複数の対立遺伝子がとる組合せが発生する頻度である。対立遺伝子上の多型がハプロタイプであると仮定するとき、各組合せの発生頻度には偏りが生まれると考えられる。ハプロタイプ解析結果のデータベースから統計的な組合せの発生頻度を計算により算出することができる。あるいは、１００人程度の多型解析により算出することもできる。あるいは、実際の検査を行いながら、対立遺伝子組合せ発生頻度情報をデータベース化して記憶し、対立遺伝子組合せの頻度情報を常に更新し続けることで発生確率の精度を高めることもできるが、本発明では対立遺伝子組合せの発生頻度が分かればよく、当該頻度の算出方法は上述の例に限定されるものではない。発生頻度については、検出対象とする多型や検査の目的によっても異なるが、一般に１％以上、好ましくは５％、より好ましくは２０％以上の発生頻度であれば陽性、これより低い場合は陰性と判定できる。

本発明における「組合せの信頼度」とは、検査対象となる対立遺伝子の全通りの組合せから、２通りの組合せを取り出した場合の発生確率を意味するが、正確には、その対立遺伝子の組合せが偶然起こる確率も考慮したものである。より具体的には、ある２通りの組合せの発生確率が仮に１００％であったとしても、本来対立遺伝子量に変化のない検査試料において、上記２通りの対立遺伝子組合せが測定のバラツキにより起こる確率があり、１００％とはならないと考えられる。一般的には測定のバラツキを考慮してカットオフ値を決定しているため、このカットオフ値を超えて偽陽性が発生する確率は非常に小さいと考えられるが、何らかの原因で測定のバラツキが増大することが推測される場合は必ずしも「組合せの信頼度＝発生確率」である必要はなく、これにバラツキの分布に応じて偶然発生する誤差を加味することができる。いうまでもないが、この誤差が非常に小さい場合は「組合せの信頼度＝発生確率」としてもよい。また、上述の説明は陽性となる信頼度を述べているが、これとは逆に陰性の信頼度も算出可能である。より具体的には、検出された対立遺伝子組合せの発生確率が仮に５％で陰性と判定されたとき、陰性判定の信頼度は９５％である。上述の陰性信頼度の計算は測定バラツキによる誤差を考慮しない例であり、上述の例に限定されない。

前述の本発明における「発生確率」をより詳細に説明すると、特定のディプロタイプが発生する確率、言い換えれば、検査対象となる複数の対立遺伝子に対するある特定の組合せから、２通りの組合せを取り出した場合の確率を意味する。ここで、ある特定の組合せとは、例えばすべてへテロ接合体となる組合せや、複数の対立遺伝子における特定の１つがホモ接合体となる組合せ等を意味する。また、検査対象である２つ以上の対立遺伝子が連鎖していない場合、発生確率は全て同じである。しかし、各対立遺伝子をハプロタイプと仮定すると、各対立遺伝子の組合せの発生頻度は異なるため、発生確率も変化する。本発生確率は、基本的な組合せの確率計算を用いて算出することができる。

より具体的には、３種類の対立遺伝子（Ａ/ａ、Ａ/ａ、Ａ/ａ）を検査した場合、これらの対立遺伝子組合せは８通りあり、この８通りから重複を許して２通りを取る組合せの数（ディプロタイプとなる組合せの数）は、３６通り存在する。ここで、全てへテロ接合体となるディプロタイプの組合せは、表記法を（父系の対立遺伝子の組合せ、母系の対立遺伝子の組合せ）としたとき、（ＡＡＡ、ａａａ）、（ａＡＡ、Ａａａ）、（ＡａＡ、ａＡａ）、（ａａＡ、ＡＡａ）の４通りの組合せとなり、各組合せに対して異なる発生確率を算出できる。また、特定の１つがホモ接合体のとなるディプロタイプの組合せの例としては、（ＡＡＡ、Ａａａ）、（ＡａＡ、ＡＡａ）の２通りが挙げられ、同様に各組合せに対して異なる発生確率を算出できる。この発生確率が５０％以上であれば、染色体異常と判定できる。

次に、第二判定機能により各多型領域における対立遺伝子の変化量に対する信頼度と閾値のデータベース３を用いて陽性または陰性または判定保留の判定を実施する。より具体的には、データベース３を用いて対立遺伝子の変化量が信頼性の高い変化か、信頼性の低い変化かを決定し、信頼性の低い変化の場合は陰性と判定し、信頼性の高い変化の場合は陽性と判定する。このとき、信頼性の高低を判定する閾値前後の値を判定保留領域に設定してもよい。ここで、対立遺伝子の変化量が信頼性の低い変化とは、測定のバラツキ等、染色体の異常とは無関係な変化を意味する。また、信頼性の高い変化とは、測定のバラツキの範囲以上の変化で、染色体に異常があることを意味する。これらの信頼性の高さについては、統計的に算出することができ、判定閾値とする信頼度は使用者が画面上で自由に設定できる。好ましくは、信頼度９５％を用い、より好ましくは、信頼度９９％を用いる。上述した第一判定機能と第二判定機能は、この順番で実施する必要はなく、第二、第一の順でも、または同時に実施されてもよい。

次に、第一判定機能と第二判定機能の結果をもとに、染色体異常の有無を判定する。判定は、第一判定機能において算出された信頼度と第二判定機能において算出された信頼度を比較し、信頼度の高い判定結果を選択してもよいし、第二判定機能で判定保留とした検査試料に、第一判定機能の結果を適用して判定してもよい。

図３は、本発明の最終判定時の表示画面イメージの一例を示す。このように、最終判定結果と判定の信頼性を画面に表示させることで、検査が効率的に実施できる。出力画面には、少なくとも、染色体の異常有無の判定結果と結果の信頼度、対立遺伝子量比の変化量が表示されることが好ましく、さらに第一判定機能の判定結果と信頼度および第二判定機能の判定結果と信頼度も表示されることがより好ましい。

図２に示す線図において、１０は標準試料または検査試料の対立遺伝子の量比を測定する検出器や装置、１１は健常人における各多型の対立遺伝子量比の標準データに対するデータベース、１２は統計的に算出された変化量の信頼度と信頼度をもとに変化量が有意であると設定された閾値のデータベース、１３は検査対象の多型の全組合せとその発生頻度に対するデータベース、１４は標準試料または標準データと検査試料の測定データを比較して、検査試料中の対立遺伝子の変化量を算出する機能、１５は標準試料または標準データと検査試料の測定データを比較して、各多型領域において多型の型を決定し、検査試料の対立遺伝子組合せを決定する機能、１６は変化量の信頼度と閾値のデータベースを用いて各多型領域における対立遺伝子の変化量に対して陽性または陰性または判定保留の判定を実施する機能、１７は検査対象の多型の全組合せとそれらの発生頻度に対するデータベースと検査試料の対立遺伝子組合せを比較して、検査試料の対立遺伝子組合せの発生頻度から陽性、陰性、判定保留の判定を行い、これを記憶または画面に表示して陽性、陰性、判定保留の判定を実施する機能、１８は第一判定機能１６による変化量の判定結果と第二判定機能１７による多型組合せの判定結果を比較して信頼性の高い判定結果を最終判定結果とする判定機能、１９は測定データや判定結果を記憶する装置、２０は判定結果を出力する装置を有する装置である。

当該装置は、まず、１０の標準試料または検査試料の対立遺伝子の量比を測定する検出器や装置から検査試料や標準試料の測定データを取り込む。次に、１１の健常人における各多型の対立遺伝子量比の標準データに対するデータベース、または、標準試料の測定データを用いて、検査試料の測定データを比較する。そして、１４の機能により検査試料中の対立遺伝子の変化量を算出し、１５の機能により各多型領域において多型の型を決定し検査試料の対立遺伝子組合せを決定し、１９の記憶装置に記憶する。１２の変化量の信頼度と設定された閾値のデータベースを用いて、１６の機能により各多型領域における対立遺伝子の変化量に対して陽性または陰性または判定保留の判定を実施する。また、これと同時に１３の検査対象の多型の全組合せとそれらの発生頻度に対するデータベースを用いて１７の機能により検査試料の対立遺伝子組合せを比較して、検査試料の対立遺伝子組合せの発生頻度から陽性、陰性の判定を行い、これを記憶または画面に表示し、１８の機能により１６の判定結果と１７の判定結果の信頼度を比較して、信頼度の高い判定結果を採用して陽性、陰性の最終判定を決定する。そして、１８の変化量の判定結果および判定の信頼度、および、組合せ判定の信頼度、および最終判定の信頼度を２０の出力装置に出力する。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１ p53遺伝子領域内の３種類の対立遺伝子組合せを用いた判定法
１．検査試料の準備
本実施例では、末梢血より抽出したゲノム核酸を標準試料とし、膀胱癌組織および膀胱癌患者尿より抽出したゲノム核酸を検査試料として用いた。末梢血、組織、尿、からゲノム核酸の抽出凍結保存検体からの核酸の抽出は、プロテナーゼＫで消化後、フェノール・クロロフォルムで抽出するデイビスら（Basic Method in Moleular Biology, Elsevir Science Publishing 社出版）や菅野らの（Lab. Invest. 68 ｐ361-366 Sugano等(1993)）の方法で行った。要約すると、65℃で15分間処理した後に、プロテアーゼＫ(１ｍｇ／ｍＬ)、ＥＤＴＡ（１０ｍｍｏｌ／Ｌ）、食塩（１５０ｍｍｏｌ／Ｌ）を含むトリス−塩酸緩衝液（１０ｍｍｏｌ／Ｌ）を加えて３７℃で一夜インキュベート後、この反応液に等量のフェノール：クロロフォルム＝１：１溶液を加えて遠心分離することにより核酸を抽出した。抽出液に、０．１容の酢酸ナトリウム溶液（３ｍｏｌ／Ｌ）と２．５容の冷無水エタノールを加え、−２０℃で２時間冷却し、核酸を沈殿させた。尿と癌組織のサンプルには、エタノール沈殿のキャリアーとして1μｇのグリコーゲンを加え、核酸の回収率を向上させた。この溶液を遠心して沈殿物を集め、さらに、１ｍＬの８０％エタノールを加えて洗浄後、真空遠心濃縮機で沈殿を乾固した。この核酸を含む沈殿物は、ＴＥ緩衝液で再溶解した。採取された末梢血は，採取後直ちに４℃に保存され、その後２日以内に核酸抽出された。抽出された核酸は-25℃で凍結保存した。

２．検査試料中の対立遺伝子の検出
本実施例では、PCR-SSCP法を用いて対立遺伝子変化量を検出した。本検出の流れとしては、まず、検査試料の検査対象の多型部位に対する対立遺伝子をＰＣＲ増幅し、増幅した核酸断片を1本鎖に変性し、SSCP法により対立遺伝子の量をシグナル強度として検出した。

より詳細には、PCR増幅の条件を表１のように行い、表２に示す増幅用のPCRプライマーとして、前向きと後ろ向きのＰＣＲ用プライマーにおけるどちらか一方の５’末端側を、FAM蛍光色素で標識した。

生体試料より抽出したゲノム核酸（鋳型）0.1 μg、各プライマーを1.0 pMずつ、各ヌクレオチド3リン酸（ｄＮＴＰ）を10 nMずつ、Tris-HCl緩衝液（pH 8.3）10μM、KCl 50 mM、MgCl₂ 1.5 mM、ゼラチン 0.001％(w/v) 、Taq核酸ポリメラーゼ（Perkin Elmer社）0.75 unit を加え、全液量を 30 μl とした。この溶液について、表１に示した増幅条件でPCR反応を行った。PCR反応後、氷上（4℃）で保存し、標準核酸より増幅されたPCR反応液5 μlと、測定核酸より増幅されたPCR反応液5 μlを混合し、Voltexミキサーにより混合し、PCR反応混合液を作成した。

SSCP法による電気泳動用のサンプルの調整では次に示す順と容量で試薬と末端平滑処理サンプルを添加したが、添加する順序、容量、変性条件は核酸断片が変性されればよく、この例に限定されない。具体的には、分析用の微量容器にDNAの変性剤であるFormamide 39μlにDNA増幅産物の原液を1.0 μl加え、総量40 μlに調整し、92℃で2分間熱変性し、氷上（4℃）で5分間急冷した。

SSCP用に調整したサンプルに対して3100型ジェネティックアナライザーを用いてSSCP電気泳動を行った。電気泳動の条件としては、泳動Buffer としてTris-HCl、Glycinを、分離ポリマーとして、15％ GeneScanPolymer、サンプル導入条件として電圧20 kV時間5秒、泳動条件として電圧15 kV、時間70分間で行った。

３．対立遺伝子の変化量の測定
本実施例では標準試料の対立遺伝子（ＮＡ、Ｎａ）のシグナル（ピーク高さ）と検査試料の２つの対立遺伝子（ＴＡ、Ｔａ）のシグナルを比較して、検査試料の対立遺伝子の変化量を、次の式で推定した。（Genes. Chromosomes & Cancer 15 p157-164 Sugano等(1996)）。なお、標準試料をＮ、検査試料をＴとし、２つの対立遺伝子は電気泳動したとき先に先にバンドが現れるほうを大文字、遅れて現れるほうを小文字で示した。
（式１）
対立遺伝子の変化量（％）＝（ＮＡ/Ｎａ−ＴＡ/Ｔａ）×１００／｛ＮＡ/Ｎａ｝

上記式は、Ａとａのヘテロ接合性の対立遺伝子を持つヒトで、Ａの対立遺伝子が減少した場合における算出方法である。Ｔは、検査試料からのシグナルのピーク高さを、Ｎは、標準試料または標準データからのシグナルのピーク高さを示す。表３において３種類の対立遺伝子が全てへテロ接合体であった16種類の検査試料（1〜16）における対立遺伝子の変化量測定結果を示す。本実施例においては、全てへテロ接合体の場合を示すが、検査した複数の対立遺伝子の少なくとも２つ以上、より好ましくは３つ以上がヘテロ接合体であればよく、本実施例に限定されない。図５に、検査した５種類の対立遺伝子の２つがホモ接合体である場合の例を示した。

４．対立遺伝子組合せの決定
本実施例では標準試料の２つの対立遺伝子（ＮＡ、Ｎａ）のシグナル（ピーク高さ）と検査試料の２つの対立遺伝子（ＴＡ、Ｔａ）のシグナルを比較して、各多型において減少したシグナルを検出し、そのシグナルの検出時間から対立遺伝子の組合せを決定した。この結果を表３の結果を合わせて表４に示す。本実施例においては、減少した対立遺伝子を検出したが、変化しない対立遺伝子を検出することもできる。

５．対立遺伝子の変化量からの染色体の異常有無の判定
本実施例では、異常有無の判定方法として表５に対立遺伝子の変化量が40％以上を陽性として太字（網掛け）で表記し、7％以上40％未満を判定保留として斜体文字で表記し、7％未満を陰性として通常表記した。また、本発明法の比較として、従来の判定法である、DNA濃度が十分大きい場合における測定のバラツキの3SDを取ったCut off値をもとにした変化量の判定結果を併記した。

本実施例では、測定バラツキより大きいばらつきが頻繁に起きている。これは、公知例（Laboratory Investigation (2004) 84,649-657）に示されているように、DNA濃度が少ないことによるバラツキの増大が原因である。このようなDNA濃度に起因するバラツキの増大はDNAの濃度に応じて変化する。このようなバラツキの違いは検査試料のDNA濃度により異なるため、本実施例では信頼度の低い変化量を一律に40％以下と仮定して、本発明を用いて判定する方法を示す。

６．対立遺伝子組合せ頻度からの染色体の異常有無の判定
次に、p53遺伝子領域内の３つの対立遺伝子の取り得る全ての組合せと、約100人のハプロタイプ解析結果より得られた各組合せの発生頻度を表６に示した。この発生頻度より、全てへテロ接合体となる組合せの発生確率を算出した結果を表７に示す。本実施例においては、発生確率を組合せの信頼度とした。

表７より、99.7％の確率で発生する対立遺伝子組合せ１と２が欠失パターンとして現れた場合に陽性、その他のパターンが欠失パターンとして現れた場合に陰性とすることで、判定保留となった検査値の陽性・陰性を判定した。表５に示す方法による変化量判定結果のうち、判定保留とした検査結果に対して、上記判定方法を適用し、陽性と判定したものを太字（網掛け）で表記し、表８に示した。

７．染色体の異常有無の最終判定
表８の結果より、３つの対立遺伝子から得られた総合的な判定結果を最終判定として、陽性と陰性で判定し、表９に示した。従来の判定方法では、３つの判定結果のうち、陽性となる判定値が２つ以上ある場合に陽性とした。さらに、判定結果の真偽を評価するために、他の多型部位を複数調べて真の異常の有無を調べ、その判定結果を真の判定として表９に併記し、真の判定結果より本発明の判定法と従来法の感度(％)、特異度(％)を算出した。また、本発明の判定法の判定結果が陽性の場合はその判定の信頼度を算出した。また、陽性と陰性とで判定結果の信頼度を算出した。本実施例における信頼度の算出方法としては、対立遺伝子の変化量が４０％以上、または７％未満の場合は１００％とし、判定保留領域に対しては発生確率を信頼度とした。

この結果、陽性を正確に判定できる感度は同じであったが、陰性を正確に判定できる特異度は50％以上向上し、真の判定と完全に一致した。本実施例から、７０％以上の高い変化量の検査試料８と１５については、確かに発生確率の高い対立遺伝子組合せが出現しており、本発明の妥当性を示している。また、同じ検査試料において近傍の対立遺伝子の変化は同じになると考えられるため、各対立遺伝子の変化量の違いから偽陽性を発見できると考えられるが、検査試料４と７のように３つの対立遺伝子が同じような変化を示しても、対立遺伝子の組合せから陰性を正確に判定できた。さらに、本実施例における検査試料１の最終判定結果の出力画面のイメージを図４に示した。

図１は、本発明の実施例によるＬＯＨ判定法のフロー図を示す。 図２は、本発明による染色体の変化量を検出する装置構成図を示す。 図３は、本発明の最終判定時の表示画面イメージを示す。 図４は、実施例１の最終判定時の表示画面イメージを示す。 図５は、実施例１の５種類の対立遺伝子の２つがホモ接合体である場合の最終判定時の表示画面イメージを示す。

符号の説明

１…検査試料中の対立遺伝子量の検出、２…比較機能、３…多型組合せ決定機能、４…第一判定機能、５…第二判定機能、６…最終判定機能、７…判定結果の信頼度の算出および表示機能、１０…検出器または検出装置、１１…健常人における各多型の対立遺伝子量比の標準データに対するデータベース１、１２…各検査マーカに対する閾値のデータベース２、１３…検査対象の多型の組合せと各組合せの発生頻度に対するデータベース３、１４…比較機能、１５…多型組合せ決定機能、１６…第一判定機能、１７…第二判定機能、１８…最終判定機能、１９…記憶装置、２０…出力装置

配列番号１：プライマー
配列番号２：プライマー
配列番号３：プライマー
配列番号４：プライマー
配列番号５：プライマー
配列番号６：プライマー

Claims (19)

1. 遺伝子多型部位における対立遺伝子の量比を検査し、検査試料の染色体異常を判定する方法であって、連鎖する２以上の多型部位について、対立遺伝子の変化量を測定し、標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子をそれぞれ決定する工程と、前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度に基づいて染色体異常の有無を判定する工程を含むことを特徴とする方法。
2. 前記遺伝子量の変化が誤差範囲内であって、当該変化量に基づく染色体異常の判定が困難な検査試料を対象として、上記発生頻度に基づく判定を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. さらに以下の工程を含む、請求項１に記載の方法：
   １）標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子の変化量の信頼度を算出する工程、
   ２）前記対立遺伝子の変化量及び前記対立遺伝子の組合せ発生頻度に基づいて、染色体異常の有無をそれぞれ判定する工程、
   ３）前記対立遺伝子の組合せ発生頻度と変化量の信頼度を比較し、いずれか高いほうの判定結果を最終判定結果とする工程。
4. 前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度が１％以上である場合に、前記検査試料は染色体異常であると判定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合において、発生確率が５０％以上のディプロタイプを有する前記検査試料は染色体異常であると判定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
6. 遺伝子多型部位における対立遺伝子の量比を検査し、染色体異常を判定するためのプログラムであって、連鎖する２以上の多型部位について、標準試料に対する、検査試料の対立遺伝子の変化量を入力する手段と、標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子をそれぞれ決定する手段と、前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度に基づいて染色体異常の有無を判定する手段とを含むプログラム。
7. さらに以下の手段を含む、請求項６に記載のプログラム：
   １）標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子の変化量の信頼度を算出する手段
   ２）前記対立遺伝子の変化量及び前記対立遺伝子の組合せ発生頻度に基づいて、染色体異常の有無をそれぞれ判定する手段、
   ３）前記対立遺伝子の組合せ発生頻度と変化量の信頼度を比較し、いずれか高いほうの判定結果を最終判定結果として出力する手段。
8. さらに、最終判定結果の信頼度を出力する手段を有する、請求項７に記載のプログラム。
9. さらに、前記対立遺伝子の組合せとその発生頻度、前記対立遺伝子の変化量の信頼度、最終判定結果の信頼度を出力する手段を有する、請求項７に記載のプログラム。
10. さらに、検査によって得られた組合せ発生頻度を含む検査試料の各種データと、前記データを加えて再計算した各ハプロタイプの発生頻度を格納する手段を有する、請求項６〜９のいずれか１項に記載のプログラム。
11. 前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度が１％以上である場合に、前記検査試料は染色体異常であると判定することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のプログラム。
12. 前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合において、発生確率が５０％以上のディプロタイプを有する前記検査試料は染色体異常であると判定することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のプログラム。
13. 遺伝子多型部位における対立遺伝子の量比を検査し、染色体異常を判定するための装置であって、連鎖する２以上の多型部位について、標準試料に対する、検査試料の対立遺伝子の変化量を測定する手段と、標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子をそれぞれ決定する手段と、前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度に基づいて染色体異常の有無を判定する手段とを含む装置。
14. さらに以下の手段を含む、請求項１３に記載の装置：
    １）標準試料に比較して遺伝子量が変化した対立遺伝子の変化量の信頼度を算出する手段
    ２）前記対立遺伝子の変化量及び前記対立遺伝子の組合せ発生頻度に基づいて、染色体異常の有無をそれぞれ判定する手段、
    ３）前記対立遺伝子の組合せ発生頻度と変化量の信頼度を比較し、いずれか高いほうの判定結果を最終判定結果として表示する手段。
15. さらに、最終判定結果の信頼度を表示する手段を有する、請求項１４に記載の装置。
16. さらに、前記対立遺伝子の組合せとその発生頻度、前記対立遺伝子の変化量の信頼度、最終判定結果の信頼度を表示する手段を有する、請求項１４に記載の装置。
17. さらに、検査によって得られた組合せ発生頻度を含む検査試料の各種データと、前記データを加えて再計算した各ハプロタイプの発生頻度を格納する手段を有する、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合の発生頻度が１％以上である場合に、前記検査試料は染色体異常であると判定することを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記対立遺伝子の組合せをハプロタイプと仮定した場合において、発生確率が５０％以上のディプロタイプを有する前記検査試料は染色体異常であると判定することを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の装置。

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