JP2016002082A - 遺伝子多型解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】判定結果とその判定結果の正確さとを容易に把握することができる遺伝子多型解析装置を提供する。【解決手段】標的ＤＮＡの遺伝子多型を構成する第１のアレル及び第２のアレルについて測定された第１の蛍光強度の経時変化及び第２の蛍光強度の経時変化に基づいて、遺伝子多型のアレル接合型を判定する遺伝子多型解析装置１であって、遺伝子多型のアレル接合型の判定を、Ｍ行Ｎ列に配列されたサンプルについて実行して、サンプルの配置方法に対応するようにＭ行Ｎ列に配列して、各サンプルにおける第１、第２の蛍光強度の経時変化を表すグラフを表示装置１３に表示する構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ゲノムＤＮＡの遺伝子多型を判定するための遺伝子多型解析装置に関し、特に、TaqMan（登録商標）、Invader（登録商標）、Scorpion（登録商標）、Cycleave、SmartAmp（登録商標）、Lamp（登録商標）、核酸に結合して光る物質（SYBR（登録商標）GreenI、EvaGreen等）、Molecular Beacon、Allele Specific PCR等を利用した遺伝子多型を判定するための遺伝子多型解析装置に関する。

「遺伝子多型」とは、遺伝子を構成しているＤＮＡの塩基配列の個体差であり、一般には集団の１％以上の頻度で出現するものと定義されている。遺伝子多型としては、ＤＮＡ塩基配列の一塩基のみが変異する一塩基多型（ＳＮＰ：single nucleotide polymorphism）の他、２塩基から４塩基程度の一単位の繰り返し数の差であるマイクロサテライト多型（microsatellite polymorphism）、塩基の欠損、挿入がある。遺伝子多型には、病気の罹り易さや薬物代謝等に影響を及ぼすものがあることが知られており、病気罹患率の診断や投与薬物の効果、副作用の予測等のためにＳＮＰ部位の塩基の判別が行われている。

遺伝子多型を判定する判定方法の１つにインベーダ反応を用いた方法がある。インベーダ反応では、例えば一塩基多型の接合型を判定する場合、一塩基多型が生じている部位（ＳＮＰ部位）の塩基配列を認識する２種類のオリゴヌクレオチド（アレルオリゴ）、ＳＮＰ部位において判定対象遺伝子にハイブリダイズしたアレルオリゴと判定対象遺伝子との間に侵入するオリゴヌクレオチド（インベーダ（Invader）オリゴ）、オリゴヌクレオチドが重なり合った構造（侵入構造）を認識して切断する酵素であるクリベース（Cleavase：登録商標）、ＳＮＰを構成する２種類のアレルに対応した異なる蛍光物質を含む２種類のフレットプローブを含むインベーダ反応試薬が用いられる。

これらのインベーダ反応試薬を、判定対象のＳＮＰを含むＤＮＡと混合してインベーダ反応を実行させると、各アレルオリゴに対応するＳＮＰの有無に応じて蛍光信号が発生する。反応試薬には過剰なアレルオリゴやフレットプローブが含まれており、この過剰なアレルオリゴ等によってインベーダ反応は繰り返されて蛍光信号が増幅される。したがって、蛍光検出器によって検出される蛍光信号強度は反応開始から徐々に上昇し、やがてプラトーに達する。

図３は、インベーダ反応によって得られた蛍光信号強度の経時変化の一例を示す図である。実線は第１のアレル由来の蛍光信号強度の経時変化を、破線は第２のアレル由来の蛍光信号強度の経時変化を示している。グラフの左縦軸及び右縦軸は、それぞれ第１のアレルの蛍光信号強度（任意単位）、第２のアレル由来の蛍光信号強度（任意単位）を示しており、横軸はインベーダ反応開始後、すなわちインベーダ反応に必要な温度に設定した後の経過時間（反応時間：秒）を示している。

これにより、反応開始から特定の時間が経過した時点における蛍光信号強度や、蛍光信号強度がプラトーに到達するまでの時間とそのときの蛍光信号強度等から、アレルオリゴに対応したＳＮＰの有無や、そのＳＮＰがホモ接合体であるかヘテロ接合体であるかを判定している（例えば特許文献１〜特許文献３参照）。
また、このような遺伝子多型の判定は多数のサンプルで実行され、例えば８行１２列（Ｍ行Ｎ列）にサンプルが配列されたウェル等が用いられている。

そして、ウェルを用いて遺伝子多型の判定が実行された判定結果は画像として表示装置に表示され、医師等の観察に供される。図４は、従来の遺伝子多型解析装置により３８４個の判定結果が表示された画面の一例を示す図である。上半分の画面には、３８４個のセルが、ウェルのサンプル配列と同じ１６行２４列となるように、配列表示されている。各セル内には、１個の菱形印がそれぞれ表示され、この菱形印は、判定結果が「アレル１」であるときには赤色となり、判定結果が「アレル１＆２」であるときには緑色となり、判定結果が「アレル２」であるときには青色となり、判定結果が「不明」であるときには紫色となり、判定結果が「ＮＣ」であるときには灰色となっている。また、下半分の画面には、検体名と蛍光強度１と蛍光強度２と判定とコメントとが１行で並ぶように、３８４行で表示されている。

また、図５は、従来の遺伝子多型解析装置により９６個の判定結果を表示可能な画面の一例を示す図である。右半分の画面には、測定情報が、ウェルのサンプル配列と同じ８行１２列となるように、配列表示されている。また、左半分の画面には、右半分の画面で入力装置を用いて選択されたサンプルを示す丸印が、横軸が４０サイクル時の第１のアレルの蛍光信号強度を示すとともに、縦軸が４０サイクル時の第２のアレル由来の蛍光信号強度を示す座標上に表示されている。この座標上の丸印は、判定結果が「アレル１＆２」であるときには緑色となり、判定結果が「アレル１」であるときには赤色となり、判定結果が「アレル２」であるときには橙色となり、判定結果が「ＮＴＣ」であるときには水色となり、判定結果が「Undetermined」であるときには黒色となっている。図５では、１７個のサンプルが選択され、１７個の丸印が同じ座標上に表示されている。

特開２００２−３００８９４号公報 国際公開ＷＯ２００６／１０６８６７号公報 特開２０１０−１０４３６０号公報

ところで、医師等は、判定結果が妥当であるか否かを判断する際に、判定に使用された図３に示すような波形データ（蛍光信号強度の経時変化）を確認する作業が一般的に行われるが、上述した遺伝子多型解析装置では、その波形データが、図４や図５に示す画面とは別の画面で表示されるようになっていた。例えば、図４に示す上半分の画面中の３８４個の菱形印の内から入力装置を用いて１個の菱形印を選択することで、別の画面にその菱形印に対応するサンプルの波形データを表示させていた。そのため、一の画面の表示内容と二の画面の表示内容とを対応づける作業が発生し、煩雑な作業となるという問題点があった。
そこで、本発明は、判定結果とその判定結果の正確さとを容易に把握することができる遺伝子多型解析装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の遺伝子多型解析装置は、標的ＤＮＡの遺伝子多型を構成する第１のアレル及び第２のアレルについて測定された第１の蛍光強度の経時変化及び第２の蛍光強度の経時変化に基づいて、前記遺伝子多型のアレル接合型を判定する遺伝子多型解析装置であって、前記遺伝子多型のアレル接合型の判定を、Ｍ行Ｎ列に配列されたサンプルについて実行して、前記サンプルの配置方法に対応するようにＭ行Ｎ列に配列して、各サンプルにおける前記第１の蛍光強度の経時変化及び前記第２の蛍光強度の経時変化を表すグラフを表示装置に表示するデータ表示制御部を備えるようにしている。
ここで、「Ｍ行Ｎ列」とは、測定者等によって任意の配置方法が選択され、例えば、遺伝子多型の判定に使用されたウェル等において、測定情報が登録されているサンプルの配置方法のこととなる。よって、Ｍ、Ｎは少なくとも一方が２以上である正の整数であればよく、例えば８行１２列や１行２列や２行１列等となる。

以上のように、本発明の遺伝子多型解析装置によれば、同一の画面で判定結果とともに蛍光強度の経時変化（波形データ）を確認することができるため、判定結果の妥当性を一目で確認することができる。

本発明の一実施形態である遺伝子多型解析装置の概略構成例を示す図。 図１の装置により得た９６個の判定結果表示画面の一例を示す図。 インベーダ反応によって得られた蛍光信号強度の経時変化の一例を示す図。 従来の遺伝子多型解析装置により得た３８４個の判定結果表示画面の一例を示す図。 従来の遺伝子多型解析装置により得た９６個の判定結果表示画面の一例を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。

図１は、本発明の一実施形態である遺伝子多型解析装置の概略構成の一例を示す図である。遺伝子多型解析装置１は、リアルタイムＰＣＲ装置２０に接続されており、ＣＰＵ１１を備え、モニタ画面等を有する表示装置１３と、キーボードやマウス等を有する入力装置１４とが連結されている。

また、ＣＰＵ１１が処理する機能をブロック化して説明すると、リアルタイムＰＣＲ装置２０からデータを取得するデータ取得部１１ａと、データ取得部１１ａで取得されたデータを解析する解析部１１ｂと、解析部１１ｂで解析された判定結果を表示装置１３に表示するデータ表示制御部１１ｃとを有する。なお、ここでは、８行１２列（Ｍ行Ｎ列）にサンプルを配列したウェルを用いてデータを取得した場合について説明することとする。

解析部１１ｂは、データ取得部１１ａで取得されたデータを解析する制御を行う。例えば、反応開始から特定の時間が経過した時点における第１のアレル由来の蛍光信号強度と第２のアレル由来の蛍光信号強度や、第１のアレル由来の蛍光信号強度と第２のアレル由来の蛍光信号強度とがプラトーに到達するまでの時間と、そのときの第１のアレル由来の蛍光信号強度と第２のアレル由来の蛍光信号強度等から、アレルオリゴに対応したＳＮＰの有無や、そのＳＮＰがホモ接合体であるかヘテロ接合体であるかを判定する。

データ表示制御部１１ｃは、横軸が第１のアレルの蛍光信号強度を示すとともに縦軸が第２のアレル由来の蛍光信号強度を示すＳＮＰプロット表示部（ＳＮＰ画像）と、測定開始後の蛍光信号強度の経時変化を示す複数の波形データ（反応曲線）を重ねて表示する波形データ表示部（反応曲線画像）と、判定結果と前記波形データをウェルのサンプル配列と同じ８行１２列となるように個別に配置した表示部（グラフ画像）とを表示装置１３に表示する制御を行う。図２は、遺伝子多型解析装置１により３２個の判定結果が表示された画面の一例を示す図である。右半分の画面（グラフ画像）には、９６個のセルが、ウェルのサンプル配列と同じ８行１２列となるように配列表示されている。そして、測定情報が登録されている４×８個のセルには、１個の波形データがそれぞれ表示されている。波形データは、同じ座標上に第１のアレル由来の蛍光信号強度の経時変化が実線で示されるとともに、第２のアレル由来の蛍光信号強度の経時変化が破線で示されている。なお、座標の縦軸は蛍光信号強度（任意単位）を示しており、横軸は測定開始後の経過時間（測定サイクル数）を示している。縦軸と横軸の最小最大値は、すべてのウェルで同じであるとともに、左下の画面の波形データ表示部（反応曲線画像）の初期表示状態とも同じである。また、波形データの左上には、判定結果が「アレル１」であるときには「１」が表示され、判定結果が「アレル１＆２」であるときには「１２」が表示され、判定結果が「アレル２」であるときには「２」が表示され、判定結果が「不明」であるときには「ＮＤ」が表示され、判定結果が「ＮＣ」であるときには「ＮＣ」が表示されている。

また、左上の画面（ＳＮＰ画像）には、右半分の画面で選択されたサンプルを示す印が、横軸が判定サイクル（反応開始から特定の時間が経過した時点を示す：３０サイクル）時の第１のアレルの蛍光信号強度を示すとともに、縦軸が判定サイクル（反応開始から特定の時間が経過した時点を示す：３０サイクル）時の第２のアレル由来の蛍光信号強度を示す座標上に表示されている。この座標上の印は、判定結果が「アレル１」であるときには上向三角印となり、判定結果が「アレル１＆２」であるときには二重丸印となり、判定結果が「アレル２」であるときには下向三角印となり、判定結果が「不明」であるときには四角印となり、判定結果が「ＮＣ」であるときには×印となっている。そして、図２では、３２個の印が同じ座標上に表示されている。
さらに、左下の画面（反応曲線画像）には、横軸が測定開始後の経過時間（測定サイクル数）を示すとともに縦軸が蛍光信号強度（任意単位）を示す複数（例えば４×８個のサンプル）の波形データ（反応曲線）が重ねて表示されている。つまり、図２では、３２個のサンプルが選択され、３２個の第１のアレル由来の蛍光信号強度の経時変化と、３２個の第２のアレル由来の蛍光信号強度の経時変化とが同じ座標上に表示されている。

本発明の遺伝子多型解析装置１によれば、図２に示すように、同一画面で判定結果とともに蛍光強度の経時変化（波形データ）を確認することができるため、判定結果の妥当性を一目で確認することができる。

＜他の実施形態＞
（１）上述した遺伝子多型解析装置１では、８行１２列にサンプルが配列されたウェルを用いる構成としたが、１６行２４列にサンプルが配列されたウェルを用いる構成としてもよい。つまり、サンプル数は任意の数とすることができる。

（２）上述した遺伝子多型解析装置１において、データ表示制御部１１ｃは、ＳＮＰ画像と反応曲線画像とグラフ画像とを表示する構成としたが、ＳＮＰ画像と反応曲線画像とグラフ画像との内から選択された少なくとも１つの画像を表示するような構成としてもよい。
（３）上述した遺伝子多型解析装置１において、データ表示制御部１１ｃは、横軸が第１のアレルの蛍光信号強度を示すとともに縦軸が第２のアレル由来の蛍光信号強度を示すＳＮＰプロット表示部（ＳＮＰ画像）と、測定開始後の蛍光信号強度の経時変化を示す複数の波形データ（反応曲線）を重ねて表示する波形データ表示部（反応曲線画像）と、判定結果と前記波形データをウェルのサンプル配列と同じ８行１２列となるように個別に配置した表示部（グラフ画像）とを表示する構成としたが、判定結果と前記波形データをウェルのサンプル配列と同じ８行１２列となるように個別に配置した表示部（グラフ画像）を含む任意の他の表示部（画像）を表示するような構成としてもよい。

本発明は、遺伝子多型を判定するための遺伝子多型解析装置等に利用することができる。

１： 遺伝子多型解析装置
１３： 表示装置

Claims (1)

1. 標的ＤＮＡの遺伝子多型を構成する第１のアレル及び第２のアレルについて測定された第１の蛍光強度の経時変化及び第２の蛍光強度の経時変化に基づいて、前記遺伝子多型のアレル接合型を判定する遺伝子多型解析装置であって、
   前記遺伝子多型のアレル接合型の判定を、Ｍ行Ｎ列に配列されたサンプルについて実行して、前記サンプルの配置方法に対応するようにＭ行Ｎ列に配列して、各サンプルにおける前記第１の蛍光強度の経時変化及び前記第２の蛍光強度の経時変化を表すグラフを表示装置に表示するデータ表示制御部を備えることを特徴とする遺伝子多型解析装置。