JP2020000011A - Method for detecting copy number of target region in genomic dna and reagent kit - Google Patents

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Toshimitsu Ichijo
俊允 一條
理恵 酒井
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理恵 酒井
明泰 津矢田
Akiyasu Tsuyada
明泰 津矢田
赤堀 正和
Masakazu Akahori
正和 赤堀
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Abstract

To provide methods for detecting the copy number of a target region more accurately, in a method of detecting the copy number of a target region in genomic DNA based on the result of nucleic acid amplification of the target region and the result of nucleic acid amplification of a reference region.SOLUTION: Provided is a method for detecting the copy number of a target region in a genomic DNA, the method comprising: an amplification step of respectively amplifying multiple detection regions per target region, and a reference region in a region other than the target region in the genomic DNA; and a detection step of detecting the copy number of the target region in the genomic DNA based on the amplification result obtained in the amplification step.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数を解析する方法に関する。   The present invention relates to a method for analyzing the copy number of a target region in genomic DNA.

コピー数とは、ゲノムDNA中の特定の塩基配列の数であり、コピー数が1個とは、ゲノムDNA中に当該特定の塩基配列からなる領域が1個のみ存在していることを意味する。ヒトの体細胞の染色体は2倍体であり、多くの遺伝子のコピー数は2であるが、ゲノム変異により、コピー数が変化する場合があり、コピー数多型(copy number variation;CNV)と呼ばれている。CNVのうち、特にがん細胞のように体細胞に生じたものを、CNA(copy number somatic aberrations/alterations)という。   The copy number is the number of a specific base sequence in the genomic DNA, and one copy number means that only one region consisting of the specific base sequence exists in the genomic DNA. . The chromosome of human somatic cells is diploid, and the copy number of many genes is 2. However, the copy number may change due to genomic mutation, and copy number variation (CNV) may occur. being called. Among CNVs, those that occur in somatic cells such as cancer cells are called CNA (copy number somatic aberrations / alterations).

CNV解析では、一般的に、対象のゲノムDNAを含むサンプル中に存在している、コピー数を解析する標的領域と同じ塩基配列を含む核酸分子の量と、リファレンス領域と同じ塩基配列を含む核酸分子の量とに基づき、標的領域とリファレンス領域のコピー数の比率が算出される。解析試料は微量である場合が多く、このため、多くの場合には、対象のゲノムDNAを鋳型としてPCR等の核酸増幅反応を行い、標的領域とリファレンス領域の全領域又はその一部分を増幅し、増幅結果から標的領域とリファレンス領域のコピー数の比率は算出される。   In CNV analysis, generally, the amount of a nucleic acid molecule containing the same base sequence as the target region for copy number analysis, which is present in a sample containing the genomic DNA of interest, and the amount of a nucleic acid containing the same base sequence as the reference region Based on the amount of the molecule, the ratio of the copy number between the target region and the reference region is calculated. The analysis sample is often a very small amount.For this reason, in many cases, a nucleic acid amplification reaction such as PCR is performed using the target genomic DNA as a template to amplify the entire region or a part of the target region and the reference region, From the amplification result, the ratio of the copy number between the target region and the reference region is calculated.

CNV解析により、標的領域の遺伝子異常を検出できる。例えば、正常な細胞では標的領域とリファレンス領域のコピー数比率は1:1であるが、欠失や重複などの染色体異常が起こると、コピー数比率が変化する。このように、CNV解析によって、標的領域に起こったコピー数異常を検出することが可能になる。ただし、CNAの場合には、通常、解析に供されるゲノムサンプルは、大量の正常細胞に由来するゲノムDNAと、ごく微量に存在する異常細胞に由来するゲノムDNAとの混合物である。このため、標的領域とリファレンス領域のコピー数の差は非常に小さく、両者を正確に識別することが難しい場合がある。   Genetic abnormalities in the target region can be detected by CNV analysis. For example, in normal cells, the copy number ratio between the target region and the reference region is 1: 1. However, when a chromosomal abnormality such as deletion or duplication occurs, the copy number ratio changes. Thus, CNV analysis makes it possible to detect a copy number abnormality occurring in the target region. However, in the case of CNA, the genomic sample to be analyzed is usually a mixture of genomic DNA derived from a large amount of normal cells and genomic DNA derived from a very small amount of abnormal cells. For this reason, the difference between the copy number of the target region and the copy number of the reference region is very small, and it may be difficult to accurately identify both.

CNV解析の精度を改善する方法が、各種報告されている。例えば、特許文献1には、標的領域とリファレンス領域の増幅をデジタルPCRにより行うCNV解析において、デジタルPCRに先立って、標的領域とリファレンス領域とをPCR等により増幅させておく前増幅工程を行う方法が開示されている。また、非特許文献1及び2には、リファレンス領域を2個以上設定することにより、CNV解析の精度を改善できることが報告されている。リファレンス領域の数を増大させることにより、リファレンス領域のコピー数の誤差が減少してコピー数検出を安定化させることができると記載されている。   Various methods have been reported for improving the accuracy of CNV analysis. For example, Patent Document 1 discloses a method of performing a pre-amplification step in which a target region and a reference region are amplified by PCR or the like prior to digital PCR in CNV analysis in which a target region and a reference region are amplified by digital PCR. Is disclosed. Non-Patent Documents 1 and 2 report that the accuracy of CNV analysis can be improved by setting two or more reference regions. It is described that by increasing the number of reference areas, errors in the number of copies in the reference area can be reduced and the detection of the number of copies can be stabilized.

国際公開第2009/033178号International Publication No. 2009/033178

Long,et al.,“Multicopy reference assay (MRef) - a superior normalizer of sample input in DNA copy number analysis”,QIAGEN、2013年、[online]、[2018年2月5日検索]、インターネット〈https://www.qiagen.com/jp/resources/resourcedetail?id=a0c54902-07a6-493b-9352-885f9063689b&lang=en〉Long, et al., “Multicopy reference assay (MRef)-a superior normalizer of sample input in DNA copy number analysis”, QIAGEN, 2013, [online], [February 5, 2018 search], Internet <https: //www.qiagen.com/jp/resources/resourcedetail?id=a0c54902-07a6-493b-9352-885f9063689b&lang=en> Hughesman,et al.,PLOS ONE,2016,DOI:10.1371/journal.pone.0161274Hughesman, et al., PLOS ONE, 2016, DOI: 10.1371 / journal.pone.0161274

本発明は、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数を精度よく検出するための方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for accurately detecting the copy number of a target region in genomic DNA.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、標的領域内に2以上の検出領域を設け、この複数の検出領域をそれぞれ核酸増幅反応により増幅し、得られた複数の検出領域の増幅結果に基づいてコピー数検出を行うことによって、標的領域のコピー数検出の精度を向上させられることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, provided two or more detection regions in a target region, and amplified each of the plurality of detection regions by a nucleic acid amplification reaction. The present inventors have found that by detecting the copy number based on the amplification result of the detection region, the accuracy of the copy number detection of the target region can be improved, and completed the present invention.

本発明に係るゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法は、以下の通りである。
[1] ゲノムDNA中の標的領域のコピー数を検出する方法であって、
標的領域1個当たりに複数存在する検出領域と、前記ゲノムDNA中の前記標的領域以外の領域にあるリファレンス領域と、をそれぞれ増幅する増幅工程と、
前記増幅工程により得られた増幅結果に基づいて、前記ゲノムDNAにおける前記標的領域のコピー数を検出する検出工程と、
を含む、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[2] 前記増幅工程において、複数のリファレンス領域をそれぞれ増幅する、前記[1]のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[3] 前記複数のリファレンス領域は、2本以上の染色体上にわかれて存在している、前記[2]のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[4] 前記複数のリファレンス領域が、それぞれ異なる染色体上に存在している、前記[3]のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[5] 前記検出領域と前記リファレンス領域とが、それぞれ異なる染色体上に存在している、前記[1]〜[4]のいずれかのゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[6] ゲノムDNA中の標的領域のコピー数を検出する方法であって、
前記標的領域内の第1検出領域及び第2検出領域と、前記ゲノムDNA中の前記標的領域以外の領域にあるリファレンス領域と、をそれぞれ増幅する増幅工程と、
増幅結果に基づいて、前記ゲノムDNAにおける前記標的領域のコピー数を検出する検出工程と、
を含み、
前記第1検出領域及び前記第2検出領域が同一の染色体上に存在する、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[7] 前記リファレンス領域が、第1リファレンス領域及び第2リファレンス領域を含む、前記[6]のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[8] 前記第1リファレンス領域及び第2リファレンス領域が、それぞれ異なる染色体上に存在する、前記[7]のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[9] 前記増幅工程の前に、前記ゲノムDNAを断片化する断片化工程を含み、
前記増幅工程において、前記断片化工程で得られた断片化物を鋳型とし増幅反応が行われる、前記[1]〜[8]のいずれかのゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[10] 前記断片化工程において、前記ゲノムDNAを、検出領域を2個以上含有する核酸断片、リファレンス領域を2個以上含有する核酸断片、及び検出領域とリファレンス領域の両方を含有する核酸断片がいずれも生じないように、制限酵素処理する、前記[9]のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[11] 前記断片化工程において、制限酵素により検出領域と検出領域との間が切断される、前記[9]のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[12] 前記検出領域が3以上である、前記[1]〜[11]のいずれかのゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[13] 前記増幅を、デジタルPCR又はリアルタイムPCRで行う、前記[1]〜[12]のいずれかのゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[14] 前記標的領域が、HER2遺伝子領域内又はAKT1遺伝子領域内にある、前記[1]〜[13]のいずれかのゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[15] 複数の検出用プライマーセットを用いてゲノムDNA中の標的領域内の複数の検出領域を増幅し、
リファレンス用プライマーセットを用いて前記ゲノムDNA中の前記標的領域以外の領域にあるリファレンス領域を増幅し、
前記検出領域の増幅結果と、前記リファレンス領域の増幅結果とに基づいて、前記ゲノムDNAにおける前記標的領域のコピー数を検出する、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
[16] 前記複数の検出領域をそれぞれ増幅するための複数のプライマーセットを含み、前記[1]〜[15]のいずれかのゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法に用いられる、試薬キット。
[17] 前記リファレンス領域を増幅するためのプライマーセットをさらに含む、前記[16]の試薬キット。
The method for detecting the copy number of the target region in the genomic DNA according to the present invention is as follows.
[1] A method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA,
An amplification step of amplifying each of a plurality of detection regions per target region and a reference region in a region other than the target region in the genomic DNA,
A detection step of detecting the copy number of the target region in the genomic DNA based on the amplification result obtained in the amplification step,
A method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA, comprising:
[2] The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to [1], wherein each of the plurality of reference regions is amplified in the amplification step.
[3] The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to [2], wherein the plurality of reference regions are present on two or more chromosomes.
[4] The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to [3], wherein the plurality of reference regions are present on different chromosomes.
[5] The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to any one of [1] to [4], wherein the detection region and the reference region are present on different chromosomes.
[6] A method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA,
An amplification step of amplifying the first detection region and the second detection region in the target region, and a reference region in a region other than the target region in the genomic DNA,
A detection step of detecting a copy number of the target region in the genomic DNA based on the amplification result;
Including
A method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA, wherein the first detection region and the second detection region are present on the same chromosome.
[7] The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to [6], wherein the reference region includes a first reference region and a second reference region.
[8] The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to [7], wherein the first reference region and the second reference region are present on different chromosomes.
[9] a fragmentation step of fragmenting the genomic DNA before the amplification step;
The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to any one of the above [1] to [8], wherein in the amplification step, an amplification reaction is performed using the fragment obtained in the fragmentation step as a template.
[10] In the fragmentation step, the genomic DNA is converted into a nucleic acid fragment containing two or more detection regions, a nucleic acid fragment containing two or more reference regions, and a nucleic acid fragment containing both the detection region and the reference region. The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to the above [9], wherein a treatment with a restriction enzyme is carried out so that neither occurs.
[11] The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to the above [9], wherein the detection region is cleaved by a restriction enzyme in the fragmentation step.
[12] The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to any one of [1] to [11], wherein the detection region is 3 or more.
[13] The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to any one of [1] to [12], wherein the amplification is performed by digital PCR or real-time PCR.
[14] The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to any one of [1] to [13], wherein the target region is in a HER2 gene region or an AKT1 gene region.
[15] amplifying a plurality of detection regions in a target region in genomic DNA using a plurality of detection primer sets;
Amplify a reference region in a region other than the target region in the genomic DNA using a reference primer set,
A copy number detection method for a target region in genomic DNA, wherein the copy number of the target region in the genomic DNA is detected based on the amplification result of the detection region and the amplification result of the reference region.
[16] A reagent kit including a plurality of primer sets for amplifying the plurality of detection regions, respectively, and being used in the copy number detection method for a target region in genomic DNA according to any one of [1] to [15]. .
[17] The reagent kit of [16], further comprising a primer set for amplifying the reference region.

本発明によると、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数を精度よく検出することができる。   According to the present invention, the copy number of a target region in genomic DNA can be accurately detected.

一対の相同染色体の両方に存在している標的領域とその領域内に設定された検出領域を模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a target region existing on both of a pair of homologous chromosomes and a detection region set in the region. 本発明に係る試薬キットの一態様を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing one embodiment of a reagent kit according to the present invention. 実施例1において、NA18943を鋳型のゲノムDNAとして用いてddPCRを行って求めた標的領域(HER2遺伝子領域)のコピー数の結果を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of the copy number of a target region (HER2 gene region) determined by performing ddPCR using NA18943 as a template genomic DNA in Example 1. 実施例1において、NA19078を鋳型のゲノムDNAとして用いてddPCRを行って求めた標的領域(HER2遺伝子領域)のコピー数の結果を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of the copy number of a target region (HER2 gene region) determined by performing ddPCR using NA19078 as a template genomic DNA in Example 1. 実施例2において、NA18943を鋳型のゲノムDNAとして用いてddPCRを行って求めた標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の結果を示した図である。FIG. 10 is a view showing the results of the copy number of a target region (AKT1 gene region) obtained by performing ddPCR using NA18943 as a template genomic DNA in Example 2. 実施例2において、NA19089を鋳型のゲノムDNAとして用いてddPCRを行って求めた標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の結果を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of the copy number of a target region (AKT1 gene region) determined by performing ddPCR using NA19089 as a template genomic DNA in Example 2. 実施例3において、NA18943を鋳型のゲノムDNAとして用いてddPCRを行って求めた標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の結果を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing the results of the copy number of a target region (AKT1 gene region) obtained by performing ddPCR using NA18943 as a template genomic DNA in Example 3. 実施例3において、NA19089を鋳型のゲノムDNAとして用いてddPCRを行って求めた標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の結果を示した図である。FIG. 10 is a view showing the results of the copy number of a target region (AKT1 gene region) determined by performing ddPCR using NA19089 as a template genomic DNA in Example 3. 実施例4において、標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数を2.0〜3.0に調整したヒトゲノムDNAを鋳型としてddPCRを行って求めた標的領域のコピー数の結果を示した図である。In Example 4, it is the figure which showed the result of the copy number of the target area | region calculated | required by performing ddPCR using the human genomic DNA which adjusted the copy number of the target area | region (AKT1 gene area) to 2.0-3.0 as a template. .

CNV解析では、核酸増幅法を利用して標的領域とリファレンス領域の検出を行い、標的領域とリファレンス領域のコピー数の比率を求める。当該コピー数の比率は、従来、標的領域の全領域又はその一部分のみの領域を核酸増幅し、得られた増幅産物量を、同様にして増幅したリファレンス領域の増幅産物量と比較して求めていた。しかし、PCRをはじめとする一般的な核酸増幅反応では、増幅反応に使用するプライマーやプローブの配列や特異性によって増幅効率が影響を受ける。この増幅効率の差は、増幅産物の検出効率に直結し、標的領域のコピー数の検出結果に影響してしまう。   In CNV analysis, a target region and a reference region are detected by using a nucleic acid amplification method, and the ratio of the copy number between the target region and the reference region is determined. Conventionally, the copy number ratio is determined by nucleic acid amplification of the entire target region or only a part of the target region, and comparing the obtained amplification product amount with the amplification product amount of the reference region similarly amplified. Was. However, in a general nucleic acid amplification reaction including PCR, amplification efficiency is affected by the sequence and specificity of primers and probes used in the amplification reaction. This difference in amplification efficiency is directly linked to the amplification product detection efficiency and affects the detection result of the copy number of the target region.

本発明に係るゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法(以下、「本発明のコピー数検出方法」ということがある。)では、1個の標的領域内に2個以上の検出領域が設定される。この複数の検出領域とリファレンス領域をそれぞれ核酸増幅し、得られた増幅結果に基づいて標的領域のコピー数を検出する。これにより、検出領域を1か所のみとする従来のCNV解析よりも、標的領域の増幅産物量の誤差が減少し、標的領域のコピー数検出を安定化させることができる。   In the method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to the present invention (hereinafter, sometimes referred to as the "copy number detecting method of the present invention"), two or more detection regions are set in one target region. Is done. The plurality of detection regions and reference regions are each subjected to nucleic acid amplification, and the copy number of the target region is detected based on the obtained amplification results. As a result, the error in the amount of amplification product in the target region is reduced as compared with the conventional CNV analysis in which only one detection region is used, and the copy number detection of the target region can be stabilized.

ここで、ゲノムDNAは一対の相同染色体を含む。複数の検出領域は、いずれも同一の染色体上に存在するように、標的領域内に設定される。標的領域が、一対の相同染色体の両方に存在している場合、図1に示すように、ゲノムDNA中には2コピーの標的領域が存在することになる。この場合に例えば、1個の標的領域内に2個の検出領域(第1検出領域と第2検出領域)を設定すると、本発明のコピー数検出方法では、2個の第1検出領域と2個の第2検出領域をそれぞれ核酸増幅する。一方で、標的領域が、一対の相同染色体の一方のみに存在している場合、ゲノムDNA中には1コピーの標的領域が存在することになる。この場合に同様に第1検出領域と第2検出領域を設定すると、本発明のコピー数検出方法では、1個の第1検出領域と1個の第2検出領域をそれぞれ核酸増幅する。これは、リファレンス領域も同様である。   Here, the genomic DNA includes a pair of homologous chromosomes. The plurality of detection regions are set in the target region so that all of them are on the same chromosome. When the target region is present on both of a pair of homologous chromosomes, as shown in FIG. 1, there are two copies of the target region in the genomic DNA. In this case, for example, if two detection areas (a first detection area and a second detection area) are set in one target area, the two first detection areas and the two detection areas are used in the copy number detection method of the present invention. Each of the second detection regions is subjected to nucleic acid amplification. On the other hand, when the target region exists only in one of the pair of homologous chromosomes, one copy of the target region exists in the genomic DNA. In this case, if the first detection region and the second detection region are similarly set, in the copy number detection method of the present invention, one first detection region and one second detection region are nucleic acid-amplified, respectively. This is the same for the reference area.

後述の核酸増幅・検出に用いられるプライマーやプローブは、野生型の配列に基づいて設計されている。そのため、プライマーやプローブがハイブリダイズする領域に多型や変異などが含まれる場合、増幅効率が低下し、標的領域のコピー数の検出結果に影響する場合がある。検出領域を複数とすることにより、検出領域における多型や変異の増幅効率への影響を小さく抑えて、検出領域に起因する増幅産物の検出における誤差を低減させることができ、ひいては標的領域のコピー数の検出精度が高められる。   Primers and probes used for nucleic acid amplification and detection described later are designed based on the wild-type sequence. Therefore, when the region to which the primer or probe hybridizes contains a polymorphism or mutation, the amplification efficiency is reduced, which may affect the detection result of the copy number of the target region. By using a plurality of detection regions, it is possible to minimize the influence of polymorphisms and mutations in the detection region on amplification efficiency and reduce errors in the detection of amplification products due to the detection region. The detection accuracy of numbers is increased.

また、対象のゲノムDNAを含む供試サンプルの量が微量である場合には、検出領域が1個のみの場合、得られる増幅産物量も少なくなってしまう。検出領域を複数とすることにより、標的領域の増幅産物量を倍増させることができ、微量サンプルからであっても高精度に標的領域のコピー数を検出することができる。   In addition, when the amount of the test sample containing the target genomic DNA is very small, when only one detection region is used, the amount of the amplification product obtained is small. By using a plurality of detection regions, the amount of amplification products in the target region can be doubled, and the copy number of the target region can be detected with high accuracy even from a small amount of sample.

すなわち、本発明のコピー数検出方法は、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数を検出する方法であって、下記の増幅工程及び検出工程を有する。
標的領域1個当たりに複数存在する検出領域と、前記ゲノムDNA中の前記標的領域以外の領域にあるリファレンス領域と、をそれぞれ増幅する増幅工程。
前記増幅工程により得られた増幅結果に基づいて、前記ゲノムDNAにおける前記標的領域のコピー数を検出する検出工程。
That is, the copy number detection method of the present invention is a method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA, and has the following amplification step and detection step.
An amplification step of amplifying a plurality of detection regions per one target region and a reference region in a region other than the target region in the genomic DNA.
A detection step of detecting a copy number of the target region in the genomic DNA based on an amplification result obtained in the amplification step.

本発明のコピー数検出方法において、コピー数を検出する対象の標的領域は、ゲノムDNA中のコピー数多型が存在する領域であれば特に限定されるものではなく、遺伝子領域であってもよく、非遺伝子領域であってもよい。また、遺伝子領域の場合、エキソンであってもよく、イントロンであってもよい。また、標的領域は、エキソンの一部とイントロンの一部とを含んでもよい。   In the copy number detection method of the present invention, the target region for which the copy number is to be detected is not particularly limited as long as it is a region where a copy number polymorphism exists in genomic DNA, and may be a gene region. , A non-gene region. In the case of a gene region, it may be an exon or an intron. In addition, the target region may include a part of an exon and a part of an intron.

本発明のコピー数検出方法においてコピー数を検出する対象の標的領域としては、例えば、コピー数多型が何等かの疾患の発症や薬剤の感受性に関係している遺伝子をコードする領域が挙げられる。当該遺伝子としては、例えば、HER2遺伝子、AKT1遺伝子、ALK遺伝子、EGFR遺伝子、MET遺伝子、RET遺伝子、ROS1遺伝子、PTEN遺伝子、FGFR2遺伝子、FGFR3遺伝子、NTRK1遺伝子、PIK3CA遺伝子、c−myc遺伝子等が挙げられる。   Examples of the target region for which the copy number is detected in the copy number detection method of the present invention include, for example, a region encoding a gene whose copy number variation is related to the onset of any disease or drug sensitivity. . Examples of the gene include HER2 gene, AKT1 gene, ALK gene, EGFR gene, MET gene, RET gene, ROS1 gene, PTEN gene, FGFR2 gene, FGFR3 gene, NTRK1 gene, PIK3CA gene, c-myc gene and the like. Can be

増幅工程において増幅される検出領域は、標的領域中の領域であればよい。検出領域の設定は、核酸増幅反応により特異的に増幅可能なプライマーや増幅産物を特異的に検出可能なプローブが設計できるようになされることが好ましい。なお、各検出領域の増幅反応に使用するプライマーやプローブは、標的領域を含むゲノムDNAの塩基配列情報に基づいて、公知のプライマー設計ソフトウェア等を利用して適宜設計することができる。   The detection region amplified in the amplification step may be a region in the target region. The detection region is preferably set so that a primer that can be specifically amplified by a nucleic acid amplification reaction or a probe that can specifically detect an amplification product can be designed. The primers and probes used for the amplification reaction of each detection region can be appropriately designed using known primer design software or the like based on the base sequence information of the genomic DNA including the target region.

検出領域の数は、2個以上であれば特に限定されるものではない。検出領域の数が多いほど、標的領域のコピー数検出の精度を高めることができるが、増幅反応等の実験の労力も多くなる。本発明においては、標的領域のコピー数検出の精度を充分に向上させられることから、検出領域の数は、2個以上が好ましく、3個以上がより好ましく、3〜10個がさらに好ましく、3〜6個がよりさらに好ましい。以下、標的領域中に設定される検出領域の数を「Nt」(Ntは、1以上の整数)と表記することがある。   The number of detection areas is not particularly limited as long as it is two or more. The greater the number of detection regions, the higher the accuracy of copy number detection of the target region can be, but the more labor required for experiments such as amplification reactions. In the present invention, the number of detection regions is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, still more preferably 3 to 10, since the accuracy of copy number detection of the target region can be sufficiently improved. ~ 6 are even more preferred. Hereinafter, the number of detection regions set in the target region may be described as “Nt” (Nt is an integer of 1 or more).

増幅工程では、標的領域内の第1検出領域及び第2検出領域と、ゲノムDNA中の標的領域以外の領域にあるリファレンス領域と、をそれぞれ増幅する。第1検出領域及び第2検出領域は、同一の染色体上に存在する。標的領域内の検出領域は、第1検出領域と第2検出領域のみに限定されるものではない。Ntが3以上の場合には、第1検出領域と第2検出領域以外にも検出領域が設定されており、増幅工程ではこれらも増幅される。   In the amplification step, the first detection region and the second detection region in the target region and the reference region in a region other than the target region in the genomic DNA are amplified. The first detection region and the second detection region are on the same chromosome. The detection area in the target area is not limited to only the first detection area and the second detection area. When Nt is 3 or more, detection regions are set in addition to the first detection region and the second detection region, and these are also amplified in the amplification step.

増幅工程においては、1個以上のリファレンス領域も増幅する。リファレンス領域は、ゲノムDNA中の標的領域以外の領域にあれば、特に限定されるものではなく、遺伝子領域であってもよく、非遺伝子領域であってもよい。また、遺伝子領域の場合、エキソンであってもよく、イントロンであってもよい。リファレンス領域は、変異等が生じ難い安定した領域であることが好ましいため、本発明のコピー数検出方法においては、リファレンス領域は、遺伝子領域にあることが好ましく、エキソンにあることがより好ましい。また、染色体中の交差部位付近よりも、交差部位から比較的距離のある領域に存在している方が好ましい。   In the amplification step, one or more reference regions are also amplified. The reference region is not particularly limited as long as it is located in a region other than the target region in the genomic DNA, and may be a gene region or a non-gene region. In the case of a gene region, it may be an exon or an intron. Since the reference region is preferably a stable region in which mutation and the like hardly occur, in the copy number detection method of the present invention, the reference region is preferably in a gene region, and more preferably in an exon. Further, it is preferable that the chromosome is present in a region relatively far from the crossing site rather than near the crossing site in the chromosome.

リファレンス領域は、標的領域の近傍にあってもよいが、標的領域のコピー数多型の影響を受けにくい領域に存在している方が好ましい。このため、本発明のコピー数検出方法においては、リファレンス領域は、標的領域とは異なる染色体上に存在していることが好ましい。標的領域と同じ染色体中にリファレンス領域を設定する場合には、リファレンス領域は、標的領域から比較的距離の遠い領域に存在していることが好ましい。   The reference region may be in the vicinity of the target region, but is preferably located in a region that is not easily affected by copy number variation of the target region. For this reason, in the copy number detection method of the present invention, the reference region is preferably present on a chromosome different from the target region. When the reference region is set in the same chromosome as the target region, the reference region is preferably located in a region relatively far from the target region.

本発明のコピー数検出方法においては、リファレンス領域は、1個であってもよいが、複数である方が好ましい。リファレンス領域を複数とすることにより、リファレンス領域のコピー数解析の基礎とするデータ数が増加するため、リファレンス領域のコピー数の測定値の偶発誤差を低減させることができる。これにより、標的領域とリファレンス領域のコピー数の比率をより真値に近い値で求めることができる。   In the copy number detection method of the present invention, the number of reference regions may be one, but a plurality of reference regions is preferable. By using a plurality of reference areas, the number of data on which the copy number analysis of the reference area is based increases, so that a random error in the measured value of the copy number of the reference area can be reduced. As a result, the ratio of the copy number between the target area and the reference area can be obtained with a value closer to the true value.

リファレンス領域を複数設定する場合、各リファレンス領域は、同じ染色体上に存在していてもよく、互いに異なる染色体上に存在していてもよい。ゲノムDNA上の予測不能な変異等に起因するリファレンス領域のコピー数の誤差が低減されることが期待できるため、本発明のコピー数検出方法においては、複数のリファレンス領域を、互いに異なる染色体上に設計することが好ましい。例えば、2個のリファレンス領域を設定する場合、第1リファレンス領域及び第2リファレンス領域を、それぞれ異なる染色体上に存在するように設定することができる。また、例えば、全ての染色体上に1つずつリファレンス領域を設定することもできる。   When setting a plurality of reference regions, each reference region may be present on the same chromosome or may be present on different chromosomes. Since it is expected that an error in the copy number of the reference region due to an unpredictable mutation or the like on the genomic DNA can be reduced, in the copy number detection method of the present invention, multiple reference regions It is preferable to design. For example, when two reference regions are set, the first reference region and the second reference region can be set so as to exist on different chromosomes. Also, for example, one reference region can be set on all chromosomes.

リファレンス領域の数が多いほど、リファレンス領域のコピー数検出の精度を高めることができるが、増幅反応等の実験の労力も多くなる。本発明においては、リファレンス領域のコピー数検出の精度を充分に向上させられることから、リファレンス領域の数は、2個以上が好ましく、3個以上がより好ましく、3〜10個がさらに好ましく、3〜6個がよりさらに好ましい。以下、前記増幅工程において増幅されるリファレンス領域の数を「Nr」(Nrは、1以上の整数)と表記することがある。Nrは、Ntと同じであってもよく、異なっていてもよい。   The greater the number of reference regions, the higher the accuracy of copy number detection of the reference region can be, but the more labor required for experiments such as amplification reactions. In the present invention, the number of reference regions is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, still more preferably 3 to 10, since the accuracy of copy number detection of the reference region can be sufficiently improved. ~ 6 are even more preferred. Hereinafter, the number of reference regions amplified in the amplification step may be referred to as “Nr” (Nr is an integer of 1 or more). Nr may be the same as Nt, or may be different.

リファレンス領域の設定は、各リファレンス領域について、核酸増幅反応により特異的に増幅可能なプライマーや増幅産物を特異的に検出可能なプローブが設計できるようになされることが好ましい。なお、各リファレンス領域の増幅反応に使用するプライマーやプローブは、ゲノムDNAの塩基配列情報に基づいて、公知のプライマー設計ソフトウェア等を利用して適宜設計することができる。   It is preferable that the reference region is set so that a primer that can be specifically amplified by a nucleic acid amplification reaction or a probe that can specifically detect an amplification product can be designed for each reference region. The primers and probes used for the amplification reaction of each reference region can be appropriately designed using known primer design software or the like based on the base sequence information of genomic DNA.

次いで、増幅工程として、対象のゲノムDNAを鋳型として、Nt個の検出領域とNr個のリファレンス領域をそれぞれ増幅する。具体的には、核酸増幅反応に必要な酵素等を含むバッファーに、標的領域のコピー数を解析する対象のゲノムDNAを含むDNAサンプルと、各領域の増幅反応に使用するプライマー及び/又はプローブを混合して反応溶液を調製する。この反応溶液中で核酸増幅反応を行う。Nt個の検出領域とNr個のリファレンス領域の増幅反応を全て一の反応溶液中で行ってもよい。例えば、Nt個の検出領域をそれぞれ増幅させるためのNt個の検出用プライマーセットとNr個のリファレンス領域をそれぞれ増幅させるためのNr個のリファレンス用プライマーセットを、鋳型と共に一の反応溶液に入れる。これにより、Nt個の検出領域とNr個のリファレンス領域の増幅反応を全て一の反応溶液中で行うことができる。また、Nt個の検出領域の増幅反応を一の反応溶液中でまとめて行い、Nr個のリファレンス領域の増幅反応を別の一の反応溶液中でまとめて行ってもよく、各検出領域とリファレンス領域をそれぞれ別個の反応溶液中で増幅させてもよい。   Next, as an amplification step, Nt detection regions and Nr reference regions are amplified using the target genomic DNA as a template. Specifically, a DNA sample containing genomic DNA whose copy number of a target region is to be analyzed and a primer and / or a probe used for the amplification reaction of each region are added to a buffer containing an enzyme or the like necessary for a nucleic acid amplification reaction. Mix to prepare a reaction solution. A nucleic acid amplification reaction is performed in this reaction solution. The amplification reactions of the Nt detection regions and the Nr reference regions may all be performed in one reaction solution. For example, Nt detection primer sets for amplifying Nt detection regions and Nr reference primer sets for amplifying Nr reference regions are put together in a reaction solution together with the template. Thus, the amplification reactions of the Nt detection regions and the Nr reference regions can all be performed in one reaction solution. Further, the amplification reactions of the Nt detection regions may be collectively performed in one reaction solution, and the amplification reactions of the Nr reference regions may be collectively performed in another reaction solution. The regions may be amplified in separate reaction solutions.

本発明において、標的領域のコピー数を検出する対象のゲノムDNAは、標的領域を含むことが期待されるゲノムDNAであれば特に限定されるものではない。増幅反応において鋳型として使用される対象のゲノムDNAとしては、標的領域のコピー数の解析対象である細胞から抽出されたゲノムDNAが挙げられる。ゲノムDNAは、細胞又は組織から常法により抽出することができる。ゲノムDNAを取得するために被験動物から採取される細胞又は組織としては、ゲノムDNAを含有する限り特に制限されず、いかなる細胞・組織を含むものであってもよい。例えば、血液、リンパ液、尿、涙液、唾液等の体液サンプルであってもよく、生検で得られた組織サンプルであってもよい。   In the present invention, the genomic DNA for which the copy number of the target region is to be detected is not particularly limited as long as it is expected to contain the target region. The genomic DNA to be used as a template in the amplification reaction includes genomic DNA extracted from cells whose copy number of the target region is to be analyzed. Genomic DNA can be extracted from cells or tissues by a conventional method. Cells or tissues collected from a test animal to obtain genomic DNA are not particularly limited as long as they contain genomic DNA, and may include any cells and tissues. For example, it may be a body fluid sample such as blood, lymph, urine, tears, saliva, or a tissue sample obtained by biopsy.

増幅反応において鋳型とする対象のゲノムDNAは、増幅工程の前に予め、標的領域やリファレンス領域を含む領域を増幅させておいてもよい。このような前増幅により得られた増幅産物を、増幅工程の鋳型DNAとして用いることができる。前増幅の方法としては、PCR等の一般的にゲノムDNAの増幅に使用される増幅方法から適宜選択して実施することができる。   The genomic DNA to be used as a template in the amplification reaction may be obtained by previously amplifying a region including a target region and a reference region before the amplification step. The amplification product obtained by such preamplification can be used as a template DNA in the amplification step. The preamplification method can be appropriately selected from amplification methods generally used for amplifying genomic DNA such as PCR, and can be carried out.

検出領域等の増幅反応は、特定の塩基配列からなる核酸断片を増幅する方法であって、反応開始時点に存在していた標的領域を含む核酸分子とリファレンス領域を含む核酸分子の存在比が反映された増幅結果が得られる方法であれば、特に限定されるものではない。本発明において用いられる核酸増幅反応としては、汎用されていることから、DNAポリメラーゼを利用した増幅法であることが好ましく、例えば、トラディショナルなPCR、リアルタイムPCR、デジタルPCR、核酸配列ベース増幅(NASBA)、ヘリカーゼ依存増幅(HDA)、ループ介在等温増幅(LAMP)、鎖置換増幅(SDA)等を用いることができる。   The amplification reaction of the detection region and the like is a method of amplifying a nucleic acid fragment consisting of a specific base sequence, which reflects the abundance ratio of the nucleic acid molecule containing the target region and the nucleic acid molecule containing the reference region that existed at the start of the reaction. The method is not particularly limited as long as it is a method that can obtain the adjusted amplification result. The nucleic acid amplification reaction used in the present invention is preferably an amplification method using a DNA polymerase because it is widely used. For example, traditional PCR, real-time PCR, digital PCR, nucleic acid sequence-based amplification (NASBA) , Helicase-dependent amplification (HDA), loop-mediated isothermal amplification (LAMP), strand displacement amplification (SDA), and the like.

デジタルPCRは、サンプルを多数の微小区画にランダムに分配した上でPCRを行い、各微小区画のPCR産物を蛍光標識等により検出し、PCR産物が検出された微小区画と検出されなかった微小区画の数から標準的なポアソン統計法を用いて、単位容量当たりのサンプルに元々含まれていた増幅対象の核酸のコピー数を算出する方法である。デジタルPCRでは、微小区画1個当たりに増幅対象の核酸が1分子のみ分配されるように、微小区画としては例えばドロップレット(Droplet:極微量の液滴)を使用する。デジタルPCRは、「QX200 Droplet Digital PCRシステム」(Bio-Rad Laboratories社製)や「QuantStudio 3D デジタルPCRシステム」(Thermo Fisher Scientific社製)のような市販のデジタルPCR装置を用いて、常法により実施することができる。   In digital PCR, a sample is randomly distributed into a number of microcompartments, and then PCR is performed. The PCR product in each microcompartment is detected by a fluorescent label or the like, and the microcompartment where the PCR product is detected and the microcompartment where the PCR product is not detected are detected. And the number of copies of the nucleic acid to be amplified originally contained in the sample per unit volume is calculated from the number of samples using the standard Poisson statistical method. In digital PCR, for example, a droplet (Droplet: an extremely small amount of droplet) is used as a micro compartment so that only one molecule of nucleic acid to be amplified is distributed per micro compartment. Digital PCR is carried out using a commercially available digital PCR device such as the “QX200 Droplet Digital PCR System” (Bio-Rad Laboratories) or the “QuantStudio 3D Digital PCR System” (Thermo Fisher Scientific) in a conventional manner. can do.

本発明においては、Nt個の検出領域とNr個のリファレンス領域は、デジタルPCRにより増幅することが好ましい。対象のゲノムDNAを含むサンプルが微量である場合には、各増幅反応にインプットするサンプル中に含まれる標的領域やリファレンス領域を含む核酸分子の数の変動が大きく、結果として、増幅産物の検出精度が低くなる。これに対して、デジタルPCRでは、ポアソン統計法を用いることから、微量サンプルであってもより高精度に標的領域やリファレンス領域のコピー数を求めることができる。   In the present invention, the Nt detection regions and the Nr reference regions are preferably amplified by digital PCR. When the amount of the sample containing the target genomic DNA is very small, the number of nucleic acid molecules containing the target region and the reference region contained in the sample input to each amplification reaction varies greatly, and as a result, the amplification product detection accuracy Becomes lower. On the other hand, in the digital PCR, since the Poisson statistical method is used, the copy number of the target region or the reference region can be obtained with higher accuracy even for a small amount of sample.

増幅工程における検出領域やリファレンス領域の増幅は、リアルタイムPCRで行うことができる。リアルタイムPCRは、サーマルサイクラーと分光蛍光光度計が一体化した装置を用いて、TaqMan(登録商標)プローブ法やインターカレーター法等の公知の手法で行うことができる。   The amplification of the detection region and the reference region in the amplification step can be performed by real-time PCR. The real-time PCR can be performed by a known method such as a TaqMan (registered trademark) probe method or an intercalator method using an apparatus in which a thermal cycler and a spectrofluorometer are integrated.

検出領域やリファレンス領域の増幅は、トラディショナルなPCRで行うこともできる。予め、鋳型となるDNA濃度が既知のサンプルを用いて、鋳型DNA濃度とPCR産物量との関係を示す検量線を作成しておく。この検量線を用いることで、トラディショナルなPCRのエンドポイントで得られた増幅産物量から、PCRの開始時点において反応溶液中に含まれていた標的領域やリファレンス領域のコピー数を求めることができる。PCR及びPCR産物の定量は、常法により行うことができる。   Amplification of the detection region and the reference region can also be performed by traditional PCR. A calibration curve showing the relationship between the concentration of the template DNA and the amount of the PCR product is prepared in advance using a sample whose DNA concentration as the template is known. By using this calibration curve, the copy number of the target region and the reference region contained in the reaction solution at the start of PCR can be obtained from the amount of amplification product obtained at the end point of traditional PCR. The PCR and the quantification of the PCR product can be performed by a conventional method.

増幅工程の後、検出工程において、増幅工程により得られた増幅産物に基づいて、対象のゲノムDNAの前記標的領域のコピー数を検出する。例えば、増幅反応では、ゲノムDNAをそのまま鋳型とした場合や、ゲノムDNAの断片化によって標的領域の全域が一の核酸分子上に存在している断片化物を鋳型とした場合がある。これらの場合には、Nt個の検出領域のそれぞれの増幅産物から求められたコピー数の総和は、対象のゲノムDNAに元々含まれていた標的領域のNt倍のコピー数に相当する。一方で、各リファレンス領域が互いに異なる染色体上に設定された場合のように、鋳型としたゲノムDNAにおいて各リファレンス領域が互いに異なる核酸分子上に存在している場合もある。この場合には、Nr個のリファレンス領域のそれぞれの増幅産物から求められたコピー数の総和をNrで除した値は、対象のゲノムDNAに元々含まれていたリファレンス領域1個当たりのコピー数に相当する。また、全てのリファレンス領域が同一の染色体上に設定された場合のように、鋳型としたゲノムDNAにおいて全てのリファレンス領域が一の核酸分子上に存在している場合もある。この場合には、Nr個のリファレンス領域のそれぞれの増幅産物から求められたコピー数の総和をNrで除した値は、対象のゲノムDNAに元々含まれていたリファレンス領域1個当たりのコピー数に相当する。このため、標的領域とリファレンス領域のコピー数比率([標的領域のコピー数]:[リファレンス領域のコピー数])は、[Nt個の検出領域から得られた増幅産物から求められた総コピー数をNtで除した数]:[Nr個のリファレンス領域から得られた増幅産物から求められた総コピー数をNrで除した数]として求められる。   After the amplification step, in the detection step, the copy number of the target region of the target genomic DNA is detected based on the amplification product obtained in the amplification step. For example, in an amplification reaction, genomic DNA may be used as a template as it is, or a fragmented product in which the entire target region is present on one nucleic acid molecule due to fragmentation of genomic DNA may be used as a template. In these cases, the sum of the copy numbers obtained from the respective amplification products of the Nt detection regions corresponds to Nt times the copy number of the target region originally contained in the target genomic DNA. On the other hand, in some cases, such as when each reference region is set on a different chromosome, each reference region is present on a different nucleic acid molecule in the genomic DNA used as a template. In this case, the value obtained by dividing the total of the copy numbers obtained from the respective amplification products of the Nr reference regions by Nr is the copy number per reference region originally contained in the target genomic DNA. Equivalent to. Further, as in the case where all the reference regions are set on the same chromosome, all the reference regions may be present on one nucleic acid molecule in the genomic DNA used as a template. In this case, the value obtained by dividing the sum of the copy numbers obtained from the respective amplification products of the Nr reference regions by Nr is the copy number per reference region originally contained in the target genomic DNA. Equivalent to. For this reason, the copy number ratio between the target region and the reference region ([copy number of the target region]: [copy number of the reference region]) is calculated as [total copy number obtained from the amplification products obtained from the Nt detection regions]. Divided by Nt]: [Number obtained by dividing total copy number obtained from amplification products obtained from Nr reference regions by Nr].

本発明のコピー数検出方法においては、前記増幅工程の前に、ゲノムDNAを断片化する断片化工程を含むことが好ましい。増幅反応において鋳型とする対象のゲノムDNAを、増幅反応に供する前に、何らかの方法で断片化し、検出領域及びリファレンス領域を、互いに異なる核酸断片に存在させておくことが好ましい。例えば、ゲノムDNAを、1個の核酸断片に含まれる検出領域が1個のみであり、1個の核酸断片に含まれるリファレンス領域が1個のみとなるように、制限酵素処理する。Nt個の検出領域が互いに異なる核酸断片に存在している場合には、各検出領域の増幅産物から求められたそれぞれの検出領域のコピー数の総和をNtで除した値は、対象のゲノムDNAに元々含まれていた標的領域のコピー数に相当する。同様に、Nr個のリファレンス領域が全て互いに異なる核酸断片に存在している場合には、各リファレンス領域の増幅産物から求められたそれぞれのリファレンス領域のコピー数の総和をNrで除した値は、対象のゲノムDNAに元々含まれていたリファレンス領域1個当たりのコピー数に相当する。このため、標的領域とリファレンス領域のコピー数比率([標的領域のコピー数]:[リファレンス領域のコピー数])は、[Nt個の検出領域から得られた増幅産物から求められた総コピー数をNtで除した数]:[Nr個のリファレンス領域から得られた増幅産物から求められた総コピー数をNrで除した数]として求められる。   In the copy number detection method of the present invention, it is preferable to include a fragmentation step of fragmenting genomic DNA before the amplification step. Before subjecting the genomic DNA to be used as a template in the amplification reaction to the amplification reaction, it is preferable that the genomic DNA be fragmented by some method, and the detection region and the reference region be present in different nucleic acid fragments. For example, genomic DNA is treated with a restriction enzyme such that one nucleic acid fragment contains only one detection region and one nucleic acid fragment contains only one reference region. When Nt detection regions are present in nucleic acid fragments different from each other, the value obtained by dividing the total number of copies of each detection region obtained from the amplification product of each detection region by Nt is the genomic DNA of the target. Corresponds to the copy number of the target region originally contained in the target region. Similarly, when all Nr reference regions are present in nucleic acid fragments different from each other, the value obtained by dividing the sum of the copy numbers of the respective reference regions obtained from the amplification products of the respective reference regions by Nr is: This corresponds to the number of copies per reference region originally contained in the target genomic DNA. For this reason, the copy number ratio between the target region and the reference region ([copy number of the target region]: [copy number of the reference region]) is calculated as [total copy number obtained from the amplification products obtained from the Nt detection regions]. Divided by Nt]: [Number obtained by dividing total copy number obtained from amplification products obtained from Nr reference regions by Nr].

本発明のコピー数検出方法において使用される、検出領域やリファレンス領域を増幅するために用いられるプライマーやプローブ、増幅反応に使用される酵素やバッファーなどの試薬は、キット化することもできる。本発明のコピー数検出方法において使用する試薬等をキット化しておくことにより、本発明のコピー数検出方法をより簡便に実施することができる。   Reagents such as primers and probes used for amplifying a detection region and a reference region, and enzymes and buffers used for an amplification reaction, which are used in the copy number detection method of the present invention, can also be made into a kit. By preparing reagents and the like to be used in the copy number detecting method of the present invention in a kit, the copy number detecting method of the present invention can be more easily performed.

複数の検出領域をそれぞれ増幅させるための複数の検出用プライマーセットと、リファレンス領域を増幅させるためのリファレンス用プライマーセットとを、キット化することが好ましい。1個の標的領域内に2個の検出領域(第1検出領域及び前記第2検出領域)を設定した場合に使用される試薬キットの一例を図2に示す。図2において、50は試薬キットを示し、51は第1検出領域を増幅するためのプライマーセットを含む試薬容器であり、52は第2検出領域を増幅するためのプライマーセットを含む試薬容器であり、53はリファレンス領域を増幅するためのプライマーセットを含む試薬容器を示し、54は添付文書を示し、55は梱包箱を示す。添付文書54には、例えば、試薬キットの構成や検出プロトコールなどが記載される。   It is preferable to make a kit of a plurality of detection primer sets for amplifying the plurality of detection regions and a reference primer set for amplifying the reference region. FIG. 2 shows an example of a reagent kit used when two detection regions (the first detection region and the second detection region) are set in one target region. In FIG. 2, 50 indicates a reagent kit, 51 indicates a reagent container including a primer set for amplifying the first detection region, and 52 indicates a reagent container including a primer set for amplifying the second detection region. , 53 indicate a reagent container containing a primer set for amplifying a reference region, 54 indicates a package insert, and 55 indicates a packing box. The package insert 54 describes, for example, the configuration of the reagent kit and the detection protocol.

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

<ドロップレットデジタルPCR(ddPCR)>
以下の実験におけるデジタルPCRは、特に記載のない限り、以下の通りにして行った。
まず、鋳型とするゲノムDNAと、各領域(検出領域又はリファレンス領域)を増幅するためのフォワードプライマー及びリバースプライマーと、増幅産物を検出するための蛍光標識プローブと、ddPCR(商標)Supermix for Probes (No dUTP) (dNTP,polymerase,Bufferを含む。Bio-Rad Laboratories社製)と、水(「Water for Molecular Biology」、Millipore社製)とを混合してPCR混合物を作製した。検出領域の増幅産物を検出するための蛍光標識プローブはFAM標識プローブを用い、リファレンス領域の増幅産物を検出するための蛍光標識プローブはHEX標識プローブを用いた。なお、各領域を増幅するためのフォワードプライマー及びリバースプライマーと、増幅産物を検出するための蛍光標識プローブは、プライマープローブセット(理研ジェネシス社製)を用いた。
<Droplet Digital PCR (ddPCR)>
Digital PCR in the following experiments was performed as follows unless otherwise specified.
First, a genomic DNA as a template, a forward primer and a reverse primer for amplifying each region (detection region or reference region), a fluorescent label probe for detecting an amplification product, and ddPCR (trademark) Supermix for Probes ( No dUTP) (including dNTP, polymerase, and Buffer; manufactured by Bio-Rad Laboratories) and water (“Water for Molecular Biology”, manufactured by Millipore) were mixed to prepare a PCR mixture. A FAM-labeled probe was used as a fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in the detection region, and a HEX-labeled probe was used as a fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in the reference region. A primer probe set (manufactured by RIKEN GENESIS) was used as a forward primer and a reverse primer for amplifying each region and a fluorescent label probe for detecting an amplification product.

次いで、PCR混合物からドロップレットを作製した後、PCRを行った。ドロップレットの作製は、Automated Droplet Generator(Bio-Rad Laboratories社製)を用い、プレートシーリングはPX1 PCR Plate Sealer(Bio-Rad Laboratories社製)を用い、PCRはVeriti 96-Well Thermal Cycler(Thermo Fisher Scientific社製)を用いた。PCRの温度サイクリング条件は、95℃で10分間、続いて、94℃で30秒間、次いで58℃で1分間のサイクルを40サイクル、その後、98℃で10分間、さらに4℃ホールドとし、Ramp Rateは50%、PCRボリュームは22μLにしてPCRを実行した。   Next, after preparing droplets from the PCR mixture, PCR was performed. The droplets were prepared using an Automated Droplet Generator (manufactured by Bio-Rad Laboratories), the plate sealing was performed using a PX1 PCR Plate Sealer (manufactured by Bio-Rad Laboratories), and the PCR was performed using a Veriti 96-Well Thermal Cycler (Thermo Fisher Scientific). (Manufactured by Sharp Corporation). The temperature cycling conditions for PCR were 95 ° C. for 10 minutes, followed by 40 cycles of 94 ° C. for 30 seconds, then 58 ° C. for 1 minute, then 98 ° C. for 10 minutes, and a further 4 ° C. hold. Was performed with 50% and a PCR volume of 22 μL.

鋳型とするゲノムDNAを、ddPCR前に制限酵素処理により断片化する場合には、前述の通りに調製したPCR混合物に制限酵素を混合し、ドロップレット作製前に、37℃で1時間反応させた。   When the genomic DNA as a template is fragmented by restriction enzyme treatment before ddPCR, the restriction enzyme was mixed with the PCR mixture prepared as described above, and reacted at 37 ° C. for 1 hour before preparing droplets. .

<リアルタイムPCR>
以下の実験におけるリアルタイムPCRは、特に記載のない限り、以下の通りにして行った。
まず、2.2μLのプライマープローブセット(理研ジェネシス社製)と、11.0μLのddPCR(商標)Supermix for Probes (No dUTP)(Bio-Rad Laboratories社製)と、3.8μLの水(Millipore社製)と、5μLのサンプル(鋳型とするゲノムDNA溶液)とを混合し、PCR反応溶液を調製した。次いで、この反応溶液を、リアルタイムPCR装置(昇温・降温速度:2℃/秒)に設置し、95℃で10分間保持した後、94℃、30秒間、次いで58℃、1分間+プレートリード時間(データ取得時間)保持するサイクルを40サイクル繰り返した。
<Real-time PCR>
Real-time PCR in the following experiments was performed as follows unless otherwise specified.
First, 2.2 μL of a primer probe set (manufactured by RIKEN GENESIS), 11.0 μL of ddPCR ™ Supermix for Probes (No dUTP) (manufactured by Bio-Rad Laboratories) and 3.8 μL of water (Millipore) Was mixed with a 5 μL sample (genomic DNA solution as a template) to prepare a PCR reaction solution. Next, this reaction solution was set in a real-time PCR device (heating / cooling rate: 2 ° C./sec), held at 95 ° C. for 10 minutes, then 94 ° C., 30 seconds, then 58 ° C., 1 minute + plate read The cycle of holding the time (data acquisition time) was repeated 40 times.

鋳型とするゲノムDNAを、ddPCR前に制限酵素処理により断片化する場合には、前述の通りに調製したPCR混合物に制限酵素を混合し、ドロップレット作製前に、37℃で1時間反応させた。   When the genomic DNA as a template is fragmented by restriction enzyme treatment before ddPCR, the restriction enzyme was mixed with the PCR mixture prepared as described above, and reacted at 37 ° C. for 1 hour before preparing droplets. .

[実施例1]
ゲノムDNAの反応系へのインプット量が、CNV解析の精度に与える影響を調べた。
[Example 1]
The effect of the amount of genomic DNA input to the reaction system on the accuracy of CNV analysis was examined.

HER2遺伝子領域(ヒト17番染色体)を標的領域とし、HER2遺伝子領域中に6個の検出領域(HER2−R1〜HER2−R6)を設定した。HER2−R1領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「HER2 CNV」(製品番号:A172、理研ジェネシス社製)を用いた。HER2−R2領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「HER2−2 CNV」(製品番号:A228、理研ジェネシス社製)を用いた。HER2−R3領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「HER2−3 CNV」(製品番号:A229、理研ジェネシス社製)を用いた。HER2−R4領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「HER2−4 CNV」(製品番号:A230、理研ジェネシス社製)を用いた。HER2−R5領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「HER2−5 CNV」(製品番号:A231、理研ジェネシス社製)を用いた。HER2−R6領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「HER2−6 CNV」(製品番号:A232、理研ジェネシス社製)を用いた。   The HER2 gene region (human chromosome 17) was used as a target region, and six detection regions (HER2-R1 to HER2-R6) were set in the HER2 gene region. For detection of the HER2-R1 region, a primer probe set “HER2 CNV” including a forward primer and a reverse primer for PCR-amplifying the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A172, RIKEN GENESIS (Manufactured by Sharp Corporation). For detection of the HER2-R2 region, a primer probe set “HER2-2 CNV” containing a forward primer and a reverse primer for PCR-amplifying the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A228, RIKEN GENESIS) was used. For detection of the HER2-R3 region, a primer probe set “HER2-3 CNV” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A229, RIKEN GENESIS) was used. For detection of the HER2-R4 region, a primer probe set “HER2-4 CNV” including a forward primer and a reverse primer for PCR-amplifying the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A230; RIKEN GENESIS) was used. For detection of the HER2-R5 region, a primer probe set “HER2-5 CNV” including a forward primer and a reverse primer for PCR-amplifying the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A231; RIKEN GENESIS) was used. For detection of the HER2-R6 region, a primer probe set “HER2-6 CNV” containing a forward primer and a reverse primer for PCR-amplifying the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A232, RIKEN GENESIS) was used.

リファレンス領域としては、GAMT遺伝子領域(ヒト19番染色体)中の領域(Ref−R1)、MFSD8遺伝子領域(ヒト4番染色体)中の領域(Ref−R2)、ELL3遺伝子領域(ヒト15番染色体)中の領域(Ref−R3)、SLC16A14遺伝子領域(ヒト2番染色体)中の領域(Ref−R4)、RPP30遺伝子領域(ヒト10番染色体)中の領域(Ref−R5)、及びEFTUD2遺伝子領域(ヒト17番染色体)中の領域(Ref−R6)を設定した。Ref−R1領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「GAMT CNV(Reference)」(製品番号:A233、理研ジェネシス社製)を用いた。Ref−R2領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「MFSD8 CNV(Reference)」(製品番号:A234、理研ジェネシス社製)を用いた。Ref−R3領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「ELL3 CNV(Reference)」(製品番号:A235、理研ジェネシス社製)を用いた。Ref−R4領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「SLC16A14 CNV(Reference)」(製品番号:A236、理研ジェネシス社製)を用いた。Ref−R5領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「RPP30 CNV(Reference)」(製品番号:A121、理研ジェネシス社製)を用いた。Ref−R6領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「EFTUD2 CNV(Reference)」(製品番号:A174、理研ジェネシス社製)を用いた。   As a reference region, a region (Ref-R1) in the GAMT gene region (human chromosome 19), a region (Ref-R2) in the MFSD8 gene region (human chromosome 4), and an ELL3 gene region (human chromosome 15) Region (Ref-R3), the region (Ref-R4) in the SLC16A14 gene region (human chromosome 2), the region (Ref-R5) in the RPP30 gene region (human chromosome 10), and the EFTUD2 gene region ( A region (Ref-R6) in human chromosome 17) was set. To detect the Ref-R1 region, a primer probe set “GAMT CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR-amplifying the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A233) And RIKEN GENESIS). To detect the Ref-R2 region, a primer probe set “MFSD8 CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A234) And RIKEN GENESIS). For detection of the Ref-R3 region, a primer probe set “ELL3 CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A235) And RIKEN GENESIS). For detection of the Ref-R4 region, a primer probe set “SLC16A14 CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A236) And RIKEN GENESIS). For the detection of the Ref-R5 region, a primer probe set “RPP30 CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR-amplifying the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A121) And RIKEN GENESIS). For the detection of the Ref-R6 region, a primer probe set “EFTUD2 CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A174) And RIKEN GENESIS).

鋳型とするゲノムDNAとしては、ヒトの正常ゲノムDNAのNA18943(Coriell Institute社製)及びNA19078(Coriell Institute社製)を用いた。いずれのゲノムDNAも、HER2遺伝子のコピー数(Copy Number:CN)は2であり、各リファレンス領域のコピー数も2である。また、PCR混合物中のゲノムDNAの最終濃度は、0.5ng、2ng、又は20ngとした。また、ゲノムDNAを消化するための制限酵素としては、Pst1−HF(New England Biolabs社製)を用い、PCR混合物に10units添加した。   As a genomic DNA used as a template, human normal genomic DNAs NA18943 (manufactured by Coriell Institute) and NA19078 (manufactured by Coriell Institute) were used. In each genomic DNA, the copy number (Copy Number: CN) of the HER2 gene is 2, and the copy number of each reference region is 2. The final concentration of the genomic DNA in the PCR mixture was 0.5 ng, 2 ng, or 20 ng. Pst1-HF (manufactured by New England Biolabs) was used as a restriction enzyme for digesting genomic DNA, and 10 units were added to the PCR mixture.

<検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)>
HER2−R1領域を検出領域とし、Ref−R1領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ900nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ250nMとした。
<One detection area and one reference area are used (Nt, Nr = 1, 1)>
The HER2-R1 region was set as a detection region, and the Ref-R1 region was set as a reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 900 nM, and the final concentration of each fluorescently labeled probe for detecting an amplification product in each region was 250 nM.

<検出領域6個、リファレンス領域6個を使用(Nt,Nr=6,6)>
HER2−R1領域〜HER2−R6領域を検出領域とし、Ref−R1領域〜Ref−R6領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ573nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ159nMとした。
<Six detection areas and six reference areas are used (Nt, Nr = 6, 6)>
The HER2-R1 region to HER2-R6 region were defined as detection regions, and the Ref-R1 region to Ref-R6 region were defined as reference regions.
The final concentration of the primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 573 nM, and the final concentration of the fluorescently labeled probe for detecting the amplification product in each region was 159 nM.

ddPCRを行い、算出された標的領域(HER2遺伝子領域)のコピー数の結果を図3及び4に示す。図3は、NA18943を鋳型のゲノムDNAとして用いた結果であり、図4は、NA19078を鋳型のゲノムDNAとして用いた結果である。図中、「Target(1),Reference(1)」は、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)した場合の結果であり、「Target(6),Reference(6)」は、検出領域6個、リファレンス領域6個を使用(Nt,Nr=6,6)した場合の結果である。各図中の数値は、算出された標的領域のコピー数を示す。   The results of the copy number of the target region (HER2 gene region) calculated by ddPCR are shown in FIGS. FIG. 3 shows the results when NA18943 was used as the template genomic DNA, and FIG. 4 shows the results when NA19078 was used as the template genomic DNA. In the figure, “Target (1), Reference (1)” is the result when one detection area and one reference area are used (Nt, Nr = 1, 1), and “Target (6), Reference (1)” “(6)” is a result when six detection areas and six reference areas are used (Nt, Nr = 6, 6). Numerical values in each figure show the calculated copy number of the target region.

図3に示すように、ゲノムDNAのインプット量が20ngの場合には、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用した場合と、検出領域6個、リファレンス領域6個を使用した場合の両方とも、標的領域のコピー数は真値である2とほぼ一致しており、かつエラーバー(標準誤差)も非常に小さかった。一方で、ゲノムDNAのインプット量が2.0ng及び0.5ngの場合には、求められた標的領域のコピー数は、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)した場合よりも検出領域6個、リファレンス領域6個を使用(Nt,Nr=6,6)した場合のほうが、2からの外れ幅が小さく、エラーバーも小さかった。より詳細には、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)した場合には、ゲノムDNAのインプット量が2.0ngの場合には、求められた標的領域のコピー数は2からやや外れており、ゲノムDNAのインプット量が0.5ngの場合には、ゲノムDNAのインプット量が2.0ngの場合よりも2からの外れ幅が大きく、エラーバーも大きくなった。これに対して、検出領域6個、リファレンス領域6個を使用(Nt,Nr=6,6)した場合には、ゲノムDNAのインプット量が0.5ngの場合でも、標的領域のコピー数は2に十分に近く、エラーバーも小さかった。ゲノムDNAのインプット量が2.0ngの場合のほうが、ゲノムDNAのインプット量が0.5ngの場合よりもコピー数が2に近く、エラーバーも小さかった。図4においても、図3と同様の傾向が観察された。   As shown in FIG. 3, when the input amount of genomic DNA is 20 ng, both the case where one detection region and one reference region are used and the case where six detection regions and six reference regions are used are used. The copy number of the target region almost coincided with the true value of 2, and the error bar (standard error) was very small. On the other hand, when the input amounts of the genomic DNA are 2.0 ng and 0.5 ng, the copy number of the target region is determined using one detection region and one reference region (Nt, Nr = 1, 1). ), The width of deviation from 2 and the error bar were smaller when 6 detection areas and 6 reference areas were used (Nt, Nr = 6, 6). More specifically, when one detection region and one reference region are used (Nt, Nr = 1, 1), if the input amount of genomic DNA is 2.0 ng, the obtained target region The copy number is slightly out of 2, and when the genomic DNA input amount is 0.5 ng, the deviation from 2 is larger than when the genomic DNA input amount is 2.0 ng, and the error bar becomes larger. Was. On the other hand, when six detection regions and six reference regions are used (Nt, Nr = 6, 6), the copy number of the target region is 2 even if the input amount of genomic DNA is 0.5 ng. Was close enough and the error bars were small. The copy number was closer to 2 and the error bar was smaller when the genomic DNA input amount was 2.0 ng than when the genomic DNA input amount was 0.5 ng. In FIG. 4, the same tendency as in FIG. 3 was observed.

これらの結果から、検出領域とリファレンス領域をそれぞれ2以上とすることにより、検出領域とリファレンス領域をそれぞれ1のみ使用した場合よりも、標的領域のコピー数を精度よく測定できることが示された。この検出領域とリファレンス領域の個数を増大させることによる標的領域のコピー数検出の精度向上効果は、ゲノムDNAのインプット量が少ないほど顕著であった。   From these results, it was shown that the copy number of the target region can be measured more accurately than when only one detection region and one reference region were used by setting the detection region and the reference region to two or more, respectively. The effect of improving the accuracy of copy number detection of the target region by increasing the number of the detection region and the reference region was more remarkable as the input amount of the genomic DNA was smaller.

[実施例2]
ゲノムDNAの反応系へのインプット量が、CNV解析の精度に与える影響を調べた。
[Example 2]
The effect of the amount of genomic DNA input to the reaction system on the accuracy of CNV analysis was examined.

AKT1遺伝子領域(ヒト14番染色体)を標的領域とし、AKT1遺伝子領域中に3個の検出領域(AKT1−R1〜AKT1−R3)を設定した。AKT1−R1領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「AKT1 CNV」(製品番号:A104、理研ジェネシス社製)を用いた。AKT1−R2領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「AKT1−2 CNV」(製品番号:A226、理研ジェネシス社製)を用いた。AKT1−R3領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するFAM標識プローブとを含むプライマープローブセット「AKT1−3 CNV」(製品番号:A227、理研ジェネシス社製)を用いた。   Using the AKT1 gene region (human chromosome 14) as a target region, three detection regions (AKT1-R1 to AKT1-R3) were set in the AKT1 gene region. For detection of the AKT1-R1 region, a primer probe set “AKT1 CNV” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A104, RIKEN GENESIS (Manufactured by Sharp Corporation). For detection of the AKT1-R2 region, a primer probe set “AKT1-2 CNV” including a forward primer and a reverse primer for PCR-amplifying the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A226, RIKEN GENESIS) was used. For detection of the AKT1-R3 region, a primer probe set “AKT1-3 CNV” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a FAM-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A227; RIKEN GENESIS) was used.

リファレンス領域としては、RPP30遺伝子領域(ヒト10番染色体)中の領域(Ref−R7)、AQP5遺伝子領域(ヒト12番染色体)中の領域(Ref−R8)、及びTOP3A遺伝子領域(ヒト17番染色体)中の領域(Ref−R9)を設定した。Ref−R7領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「RPP30 CNV(Reference)」(製品番号:A121、理研ジェネシス社製)を用いた。Ref−R8領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「AQP5 CNV(Reference)」(製品番号:A124、理研ジェネシス社製)を用いた。Ref−R9領域の検出には、当該領域をPCR増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーと、増幅産物を検出するHEX標識プローブとを含むプライマープローブセット「TOP3A CNV(Reference)」(製品番号:A126、理研ジェネシス社製)を用いた。   The reference regions include a region (Ref-R7) in the RPP30 gene region (human chromosome 10), a region (Ref-R8) in the AQP5 gene region (human chromosome 12), and a TOP3A gene region (human chromosome 17). )) (Ref-R9). For detection of the Ref-R7 region, a primer probe set “RPP30 CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A121) And RIKEN GENESIS). For detection of the Ref-R8 region, a primer probe set “AQP5 CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A124) And RIKEN GENESIS). For detection of the Ref-R9 region, a primer probe set “TOP3A CNV (Reference)” including a forward primer and a reverse primer for PCR amplification of the region and a HEX-labeled probe for detecting an amplification product (product number: A126) And RIKEN GENESIS).

鋳型とするゲノムDNAとしては、実施例1で用いたヒトのゲノムDNAのNA18943と、ヒトゲノムDNAのNA19089(Coriell Institute社製)を用いた。いずれのゲノムDNAも、AKT1遺伝子のコピー数(Copy Number:CN)は2であり、各リファレンス領域のコピー数も2である。また、PCR混合物中のゲノムDNAの最終濃度は、0.5ng、2ng、又は20ngとした。ゲノムDNAは、予め、Covaris M220(Covaris社製)を用いて、反応溶液ボリュームが130μL、Peak Incident Power (W)が50、Duty Factorが2%、Cycles per Burstが200の条件で、20℃で25秒間処理し、この断片化物をPCR混合物に混合した。   The genomic DNA used as a template was the human genomic DNA NA18943 used in Example 1 and the human genomic DNA NA19089 (Coriell Institute). In each of the genomic DNAs, the copy number (Copy Number: CN) of the AKT1 gene is 2, and the copy number of each reference region is 2. The final concentration of the genomic DNA in the PCR mixture was 0.5 ng, 2 ng, or 20 ng. Genomic DNA was previously prepared using Covaris M220 (manufactured by Covaris) at 20 ° C. under the conditions of a reaction solution volume of 130 μL, Peak Incident Power (W) of 50, Duty Factor of 2%, and Cycles per Burst of 200. After processing for 25 seconds, the fragment was mixed with the PCR mixture.

<検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)>
AKT1−R1領域を検出領域とし、Ref−R8領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ900nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ250nMとした。
<One detection area and one reference area are used (Nt, Nr = 1, 1)>
The AKT1-R1 region was set as a detection region, and the Ref-R8 region was set as a reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 900 nM, and the final concentration of each fluorescently labeled probe for detecting an amplification product in each region was 250 nM.

<検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)>
AKT1−R1領域〜AKT1−R3領域を検出領域とし、Ref−R7領域〜Ref−R9領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ300nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ83nMとした。
<Using three detection areas and three reference areas (Nt, Nr = 3, 3)>
The AKT1-R1 region to the AKT1-R3 region were defined as the detection region, and the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were defined as the reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 300 nM, and the final concentration of each fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in each region was 83 nM.

ddPCRを行い、算出された標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の結果を図5及び6に示す。図5は、NA18943を鋳型のゲノムDNAとして用いた結果であり、図6は、NA19089を鋳型のゲノムDNAとして用いた結果である。図中、「Target(1),Reference(1)」は、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)した場合の結果であり、「Target(3),Reference(3)」は、検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合の結果である。各図中の数値は、算出された標的領域のコピー数を示す。   The results of the copy number of the target region (AKT1 gene region) calculated by performing ddPCR are shown in FIGS. FIG. 5 shows the results using NA18943 as the template genomic DNA, and FIG. 6 shows the results using NA19089 as the template genomic DNA. In the figure, “Target (1), Reference (1)” is the result when one detection area and one reference area are used (Nt, Nr = 1, 1), and “Target (3), Reference (1)” “(3)” is the result when three detection areas and three reference areas are used (Nt, Nr = 3, 3). Numerical values in each figure show the calculated copy number of the target region.

図5及び6に示すように、実施例1と同様に、AKT1遺伝子領域を標的領域とした本実施例においても、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用した場合よりも、検出領域3個、リファレンス領域3個を使用した場合のほうが、標的領域のコピー数が真値である2に近く、エラーバーも小さかった。また、標的領域のコピー数の2からの外れ幅とエラーバーは、PCR混合物(反応系)へのゲノムDNAのインプット量が少ないほど大きくなった。これらの結果からも、検出領域とリファレンス領域をそれぞれ2以上とすることにより、検出領域とリファレンス領域をそれぞれ1のみ使用した場合よりも、標的領域のコピー数検出の精度を向上させられることが示された。   As shown in FIGS. 5 and 6, as in Example 1, in this example using the AKT1 gene region as the target region, the number of detection regions was three compared with the case where one detection region and one reference region were used. When the three reference regions were used, the copy number of the target region was closer to the true value of 2, and the error bar was smaller. In addition, the deviation width and error bar of the copy number of the target region from 2 became larger as the input amount of genomic DNA to the PCR mixture (reaction system) was smaller. These results also show that setting the number of detection areas and reference areas to 2 or more can improve the detection accuracy of the copy number of the target area compared to the case where only one detection area and one reference area are used. Was done.

[実施例3]
検出領域とリファレンス領域の数が、CNV解析の精度に与える影響を調べた。
[Example 3]
The influence of the number of detection regions and reference regions on the accuracy of CNV analysis was examined.

AKT1遺伝子領域を標的領域とし、実施例2と同様に、AKT1−R1領域〜AKT1−3領域を検出領域として設定し、これらを増幅・検出するためのプライマープローブセットは実施例2で用いたものを用いた。
リファレンス領域としては、実施例2と同様にRef−R7領域〜Ref−R9領域とし、これらを増幅・検出するためのプライマープローブセットは実施例2で用いたものを用いた。
The AKT1 gene region was set as the target region, and the AKT1-R1 region to AKT1-3 region were set as the detection regions, as in Example 2, and the primer and probe sets for amplifying and detecting these were used in Example 2. Was used.
As the reference region, the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were used as in Example 2, and the primer and probe sets used in Example 2 for amplifying and detecting these regions were used.

鋳型とするゲノムDNAとしては、実施例2で用いたヒトのゲノムDNAのNA18943及びNA19089を用いた。PCR混合物中のゲノムDNAの最終濃度は、0.5ngとした。ゲノムDNAは、実施例2と同様にして予めCovaris M220(Covaris社製)処理して断片化した。   As the genomic DNA used as a template, the human genomic DNAs NA18943 and NA19089 used in Example 2 were used. The final concentration of genomic DNA in the PCR mixture was 0.5 ng. The genomic DNA was fragmented by previously treating with Covaris M220 (manufactured by Covaris) in the same manner as in Example 2.

<検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)>
AKT1−R1領域を検出領域とし、Ref−R8領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ900nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ250nMとした。
<One detection area and one reference area are used (Nt, Nr = 1, 1)>
The AKT1-R1 region was set as a detection region, and the Ref-R8 region was set as a reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 900 nM, and the final concentration of each fluorescently labeled probe for detecting an amplification product in each region was 250 nM.

<検出領域2個、リファレンス領域2個を使用(Nt,Nr=2,2)>
AKT1−R1領域及びAKT1−R3領域を検出領域とし、Ref−R8領域及びRef−R9領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ300nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ83nMとした。
<Two detection areas and two reference areas are used (Nt, Nr = 2, 2)>
The AKT1-R1 region and the AKT1-R3 region were set as detection regions, and the Ref-R8 region and Ref-R9 region were set as reference regions.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 300 nM, and the final concentration of each fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in each region was 83 nM.

<検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)>
AKT1−R1領域〜AKT1−R3領域を検出領域とし、Ref−R7領域〜Ref−R9領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ300nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ83nMとした。
<Using three detection areas and three reference areas (Nt, Nr = 3, 3)>
The AKT1-R1 region to the AKT1-R3 region were defined as the detection region, and the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were defined as the reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 300 nM, and the final concentration of each fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in each region was 83 nM.

ddPCRを行い、算出された標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の結果を図7及び8に示す。図7は、NA18943を鋳型のゲノムDNAとして用いた結果であり、図8は、NA19089を鋳型のゲノムDNAとして用いた結果である。図中、「Target(1),Reference(1)」は、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)した場合の結果であり、「Target(2),Reference(2)」は、検出領域2個、リファレンス領域2個を使用(Nt,Nr=2,2)した場合の結果であり、「Target(3),Reference(3)」は、検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合の結果である。各図中の数値は、算出された標的領域のコピー数を示す。   The results of the copy number of the target region (AKT1 gene region) calculated by ddPCR are shown in FIGS. 7 and 8. FIG. 7 shows the results obtained by using NA18943 as the template genomic DNA, and FIG. 8 shows the results obtained by using NA19089 as the template genomic DNA. In the figure, “Target (1), Reference (1)” is the result when one detection area and one reference area are used (Nt, Nr = 1, 1), and “Target (2), Reference (1)” “(2)” is a result when two detection areas and two reference areas are used (Nt, Nr = 2, 2), and “Target (3), Reference (3)” is three detection areas. , Three reference areas (Nt, Nr = 3, 3). Numerical values in each figure show the calculated copy number of the target region.

図7及び8に示すように、いずれのゲノムDNAを鋳型とした場合でも、検出領域とリファレンス領域の数が多くなるほど、エラーバーが小さくなったことが確認された。これらの結果から、検出領域とリファレンス領域の数を増加させることにより、標的領域のコピー数検出の精度を向上させられることが示された。   As shown in FIGS. 7 and 8, it was confirmed that the error bar became smaller as the number of detection regions and reference regions increased, regardless of which genomic DNA was used as a template. These results indicate that the accuracy of copy number detection of the target region can be improved by increasing the number of detection regions and reference regions.

[実施例4]
対象のゲノムDNAのコピー数が2.0〜3.0(CN=2.0〜3.0)の場合に、検出領域とリファレンス領域の数が、CNV解析の精度に与える影響を調べた。
[Example 4]
When the copy number of the target genomic DNA was 2.0 to 3.0 (CN = 2.0 to 3.0), the influence of the number of detection regions and reference regions on the accuracy of CNV analysis was examined.

AKT1遺伝子領域を標的領域とし、実施例2と同様に、AKT1−R1領域〜AKT1−3領域を検出領域として設定し、これらを増幅・検出するためのプライマープローブセットは実施例2で用いたものを用いた。
リファレンス領域としては、実施例2と同様にRef−R7領域〜Ref−R9領域とし、これらを増幅・検出するためのプライマープローブセットは実施例2で用いたものを用いた。
The AKT1 gene region was set as the target region, and the AKT1-R1 region to AKT1-3 region were set as the detection regions, as in Example 2, and the primer and probe sets for amplifying and detecting these were used in Example 2. Was used.
As the reference region, the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were used as in Example 2, and the primer and probe sets used in Example 2 for amplifying and detecting these regions were used.

鋳型とするゲノムDNAとしては、実施例1で用いたヒトのゲノムDNAのNA18943と、ヒトゲノムDNAのHCC1143(ATCCから入手)を用いた。PCR混合物中のゲノムDNAの最終濃度は、0.5ngとした。ゲノムDNAは、実施例2と同様にして予めCovaris M220(Covaris社製)処理して断片化した。   The genomic DNA used as a template was the human genomic DNA NA18943 used in Example 1 and the human genomic DNA HCC1143 (obtained from ATCC). The final concentration of genomic DNA in the PCR mixture was 0.5 ng. The genomic DNA was fragmented by previously treating with Covaris M220 (manufactured by Covaris) in the same manner as in Example 2.

<CN=2.0〜3.0の各ゲノムDNAの調製>
AKT1−R1領域〜AKT1−3領域を検出領域、Ref−R7領域〜Ref−R9領域をリファレンス領域として、ddPCRによりヒトゲノムDNAのHCC1143のAKT1遺伝子のコピー数を求め、ヒトゲノムDNAのNA18943とHCC1143を適当な比率で混合し、CN=2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、又は3.0のヒトゲノムDNAを調製した。
<Preparation of each genomic DNA with CN = 2.0 to 3.0>
Using the AKT1-R1 region to AKT1-3 region as the detection region and the Ref-R7 region to Ref-R9 region as the reference region, the copy number of the AKT1 gene of HCC1143 of the human genomic DNA is determined by ddPCR, and NA18943 and HCC1143 of the human genomic DNA are appropriately determined. Were mixed at various ratios to prepare human genomic DNA with CN = 2.0, 2.2, 2.4, 2.6, 2.8, or 3.0.

<検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)>
AKT1−R1領域を検出領域とし、Ref−R8領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ900nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ250nMとした。
<One detection area and one reference area are used (Nt, Nr = 1, 1)>
The AKT1-R1 region was set as a detection region, and the Ref-R8 region was set as a reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 900 nM, and the final concentration of each fluorescently labeled probe for detecting an amplification product in each region was 250 nM.

<検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)>
AKT1−R1領域〜AKT1−R3領域を検出領域とし、Ref−R7領域〜Ref−R9領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ300nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ83nMとした。
<Using three detection areas and three reference areas (Nt, Nr = 3, 3)>
The AKT1-R1 region to the AKT1-R3 region were defined as the detection region, and the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were defined as the reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 300 nM, and the final concentration of each fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in each region was 83 nM.

ddPCRを行い、算出された標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の結果を図9に示す。図中、「Target(1),Reference(1)」は、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)した場合の結果であり、「Target(3),Reference(3)」は、検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合の結果である。図中の数値は、算出された標的領域のコピー数を示す。   The results of the copy number of the target region (AKT1 gene region) calculated by performing ddPCR are shown in FIG. In the figure, “Target (1), Reference (1)” is the result when one detection area and one reference area are used (Nt, Nr = 1, 1), and “Target (3), Reference (1)” “(3)” is the result when three detection areas and three reference areas are used (Nt, Nr = 3, 3). The numerical values in the figure indicate the calculated copy number of the target region.

用いたゲノムDNAのAKT1遺伝子のコピー数が2.0〜3.0のいずれにおいても、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)した場合よりも、検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合のほうが、コピー数が真値に近く、エラーバーが小さかった。特に、検出領域1個、リファレンス領域1個を使用(Nt,Nr=1,1)した場合では、エラーバーが大きく互いに重なっているため、標的領域のコピー数が2.0である場合と、標的領域のコピー数が2.2〜3.0の場合とを区別できなかった。これに対して、検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合では、標的領域のコピー数が2.0である場合と、標的領域のコピー数が2.8〜3.0である場合とは、エラーバーが重なっておらず、標的領域のコピー数が2.0のゲノムDNAと、標的領域のコピー数が2.8〜3.0のゲノムDNAは区別可能であった。これらの結果から、検出領域とリファレンス領域の数を増加させることにより、標的領域のコピー数の検出時の分離能が高くなり、標的領域の検出の精度が向上させられることが示された。なお、PCR混合物(反応系)へのゲノムDNAのインプット量が2.0ngの場合にも、同様の結果が観察された(図示せず。)。   When the copy number of the AKT1 gene of the genomic DNA used was 2.0 to 3.0, the detection region was larger than the case where one detection region and one reference region were used (Nt, Nr = 1, 1). When three and three reference areas were used (Nt, Nr = 3, 3), the copy number was closer to the true value and the error bar was smaller. In particular, when one detection region and one reference region are used (Nt, Nr = 1, 1), error bars are greatly overlapped with each other, so that the copy number of the target region is 2.0, The case where the copy number of the target region was 2.2 to 3.0 could not be distinguished. On the other hand, when three detection regions and three reference regions are used (Nt, Nr = 3, 3), the copy number of the target region is 2.0 and the copy number of the target region is 2 0.8 to 3.0 means that the error bars do not overlap and the genomic DNA has a target region copy number of 2.0 and the genomic DNA has a target region copy number of 2.8 to 3.0. Were distinguishable. From these results, it was shown that by increasing the number of the detection region and the reference region, the resolution when detecting the copy number of the target region was increased, and the accuracy of the detection of the target region was improved. Similar results were observed when the amount of genomic DNA input to the PCR mixture (reaction system) was 2.0 ng (not shown).

[実施例5]
検出領域とリファレンス領域の数が、CNV解析の精度に与える影響を調べた。
[Example 5]
The influence of the number of detection regions and reference regions on the accuracy of CNV analysis was examined.

AKT1遺伝子領域を標的領域とし、実施例2と同様に、AKT1−R1領域〜AKT1−3領域を検出領域として設定し、これらを増幅・検出するためのプライマープローブセットは実施例2で用いたものを用いた。
リファレンス領域としては、実施例2と同様にRef−R7領域〜Ref−R9領域とし、これらを増幅・検出するためのプライマープローブセットは実施例2で用いたものを用いた。
The AKT1 gene region was set as the target region, and the AKT1-R1 region to AKT1-3 region were set as the detection regions, as in Example 2, and the primer and probe sets for amplifying and detecting these were used in Example 2. Was used.
As the reference region, the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were used as in Example 2, and the primer and probe sets used in Example 2 for amplifying and detecting these regions were used.

鋳型とするゲノムDNAとしては、実施例1で用いたヒトのゲノムDNAのNA18943を用いた。PCR混合物中のゲノムDNAの最終濃度は、0.5ngとした。ゲノムDNAは、実施例2と同様にして予めCovaris M220(Covaris社製)処理して断片化した。   As a genomic DNA used as a template, the human genomic DNA NA18943 used in Example 1 was used. The final concentration of genomic DNA in the PCR mixture was 0.5 ng. The genomic DNA was fragmented by previously treating with Covaris M220 (manufactured by Covaris) in the same manner as in Example 2.

<検出領域1個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=1,3)>
AKT1−R1領域を検出領域とし、Ref−R7領域〜Ref−R9領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ300nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ83nMとした。
<One detection area and three reference areas are used (Nt, Nr = 1, 3)>
The AKT1-R1 region was set as a detection region, and the Ref-R7 to Ref-R9 regions were set as reference regions.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 300 nM, and the final concentration of each fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in each region was 83 nM.

<検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)>
AKT1−R1領域〜AKT1−R3領域を検出領域とし、Ref−R7領域〜Ref−R9領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ300nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ83nMとした。
<Using three detection areas and three reference areas (Nt, Nr = 3, 3)>
The AKT1-R1 region to the AKT1-R3 region were defined as the detection region, and the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were defined as the reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 300 nM, and the final concentration of each fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in each region was 83 nM.

ddPCRを行い、算出された標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の平均値(CNV)、[コピー数の平均値+標準誤差](CNV max)、[コピー数の平均値−標準誤差](CNV min)、ばらつきの範囲(2×標準誤差:[CNV max]−[CNV min])を表1に示す。表中、「Target(1),Reference(3)」は、検出領域1個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=1,3)した場合の結果であり、「Target(3),Reference(3)」は、検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合の結果である。   By performing ddPCR, the calculated average value (CNV) of copy number of the target region (AKT1 gene region), [average value of copy number + standard error] (CNV max), [average value of copy number−standard error] ( Table 1 shows CNV min) and the range of variation (2 × standard error: [CNV max] − [CNV min]). In the table, “Target (1), Reference (3)” is the result when one detection area and three reference areas are used (Nt, Nr = 1, 3), and “Target (3), Reference (3)” “(3)” is the result when three detection areas and three reference areas are used (Nt, Nr = 3, 3).

Figure 2020000011
Figure 2020000011

検出領域1個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=1,3)した場合と検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合では、標的領域のコピー数(CNV)は同じ値であったが、エラーバーが、検出領域1個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=1,3)よりも検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合のほうが24%も小さくなっていた。これらの結果から、リファレンス領域のみならず標的領域も複数の領域で検出する(マルチプレックス)ことにより、標的領域のコピー数の検出精度を改善できることが示された。   In the case where one detection region and three reference regions are used (Nt, Nr = 1, 3) and in the case where three detection regions and three reference regions are used (Nt, Nr = 3, 3), the target region The number of copies (CNV) was the same value, but the error bar uses three detection areas and three reference areas rather than one detection area and three reference areas (Nt, Nr = 1, 3) (Nt, Nr = 3, 3) was smaller by 24%. These results indicate that the detection accuracy of the copy number of the target region can be improved by detecting (multiplex) not only the reference region but also the target region in a plurality of regions.

[実施例6]
核酸増幅をリアルタイムPCRで行った場合に、検出領域とリファレンス領域の数が、CNV解析の精度に与える影響を調べた。
[Example 6]
When nucleic acid amplification was performed by real-time PCR, the influence of the number of detection regions and reference regions on the accuracy of CNV analysis was examined.

AKT1遺伝子領域を標的領域とし、実施例2と同様に、AKT1−R1領域〜AKT1−3領域を検出領域として設定し、これらを増幅・検出するためのプライマープローブセットは実施例2で用いたものを用いた。
リファレンス領域としては、実施例2と同様にRef−R7領域〜Ref−R9領域とし、これらを増幅・検出するためのプライマープローブセットは実施例2で用いたものを用いた。
The AKT1 gene region was set as the target region, and the AKT1-R1 region to AKT1-3 region were set as the detection regions, as in Example 2, and the primer and probe sets for amplifying and detecting these were used in Example 2. Was used.
As the reference region, the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were used as in Example 2, and the primer and probe sets used in Example 2 for amplifying and detecting these regions were used.

鋳型とするゲノムDNAとしては、実施例1で用いたヒトのゲノムDNAのNA18943を用いた。PCR混合物中のゲノムDNAの最終濃度は、0.5ngとした。ゲノムDNAは、実施例2と同様にして予めCovaris M220(Covaris社製)処理して断片化した。   As a genomic DNA used as a template, the human genomic DNA NA18943 used in Example 1 was used. The final concentration of genomic DNA in the PCR mixture was 0.5 ng. The genomic DNA was fragmented by previously treating with Covaris M220 (manufactured by Covaris) in the same manner as in Example 2.

<検出領域1個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=1,3)>
AKT1−R1領域を検出領域とし、Ref−R7領域〜Ref−R9領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の検出領域及び各リファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ300nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ83nMとした。
<One detection area and three reference areas are used (Nt, Nr = 1, 3)>
The AKT1-R1 region was set as a detection region, and the Ref-R7 to Ref-R9 regions were set as reference regions.
The final concentrations of the primers for amplifying the detection region and each reference region in the PCR mixture were each 300 nM, and the final concentrations of the fluorescently labeled probes for detecting the amplification products in each region were each 83 nM.

<検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)>
AKT1−R1領域〜AKT1−R3領域を検出領域とし、Ref−R7領域〜Ref−R9領域をリファレンス領域とした。
PCR混合物中の各検出領域及びリファレンス領域を増幅するためのプライマーの終濃度はそれぞれ300nMとし、各領域の増幅産物を検出する蛍光標識プローブの終濃度はそれぞれ83nMとした。
<Using three detection areas and three reference areas (Nt, Nr = 3, 3)>
The AKT1-R1 region to the AKT1-R3 region were defined as the detection region, and the Ref-R7 region to the Ref-R9 region were defined as the reference region.
The final concentration of each primer for amplifying each detection region and the reference region in the PCR mixture was 300 nM, and the final concentration of each fluorescent-labeled probe for detecting an amplification product in each region was 83 nM.

リアルタイムPCRを行い、算出された標的領域(AKT1遺伝子領域)のコピー数の平均値(CNV)、[コピー数の平均値+2SD](CNV max)、[コピー数の平均値−2SD](CNV min)、ばらつきの範囲([CNV max]−[CNV min])を表2に示す。表中、「Target(1),Reference(3)」は、検出領域1個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=1,3)した場合の結果であり、「Target(3),Reference(3)」は、検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合の結果である。   Real-time PCR was performed, and the calculated average copy number (CNV) of the target region (AKT1 gene region), [average copy number + 2 SD] (CNV max), [average copy number−2 SD] (CNV min) ) And the range of variation ([CNV max]-[CNV min]) are shown in Table 2. In the table, “Target (1), Reference (3)” is the result when one detection area and three reference areas are used (Nt, Nr = 1, 3), and “Target (3), Reference (3)” “(3)” is the result when three detection areas and three reference areas are used (Nt, Nr = 3, 3).

Figure 2020000011
Figure 2020000011

標的領域のコピー数は、検出領域1個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=1,3)した場合と検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合のどちらも真値(2)からの外れ幅は同程度であったが、エラーバーは、検出領域1個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=1,3)よりも検出領域3個、リファレンス領域3個を使用(Nt,Nr=3,3)した場合のほうが30%も小さくなっていた。これらの結果から、核酸増幅反応をデジタルPCRに代えてリアルタイムPCRで行った場合でも、リファレンス領域のみならず標的領域も複数の領域で検出する(マルチプレックス)ことにより、標的領域のコピー数の検出精度を改善できることが示された。   Regarding the copy number of the target region, the case where one detection region and three reference regions are used (Nt, Nr = 1, 3) and the case where three detection regions and three reference regions are used (Nt, Nr = 3, 3) In both cases, the deviation widths from the true value (2) were almost the same, but the error bar was smaller than the detection area than one detection area and three reference areas (Nt, Nr = 1, 3). In the case where three reference regions and three reference regions were used (Nt, Nr = 3, 3), it was 30% smaller. From these results, even when the nucleic acid amplification reaction is performed by real-time PCR instead of digital PCR, detection of not only the reference region but also the target region in a plurality of regions (multiplex) enables detection of the copy number of the target region. It was shown that the accuracy could be improved.

50…試薬キット、51…第1検出領域を増幅するためのプライマーセットを含む試薬容器、52…第2検出領域を増幅するためのプライマーセットを含む試薬容器、53…リファレンス領域を増幅するためのプライマーセットを含む試薬容器、54…添付文書、55…梱包箱。 50: reagent kit, 51: reagent container containing a primer set for amplifying the first detection region, 52 ... reagent container containing a primer set for amplifying the second detection region, 53: amplifying the reference region Reagent container containing primer set, 54: package insert, 55: packing box.

Claims (17)

ゲノムDNA中の標的領域のコピー数を検出する方法であって、
標的領域1個当たりに複数存在する検出領域と、前記ゲノムDNA中の前記標的領域以外の領域にあるリファレンス領域と、をそれぞれ増幅する増幅工程と、
前記増幅工程により得られた増幅結果に基づいて、前記ゲノムDNAにおける前記標的領域のコピー数を検出する検出工程と、
を含む、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
A method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA,
An amplification step of amplifying each of a plurality of detection regions per target region and a reference region in a region other than the target region in the genomic DNA,
A detection step of detecting the copy number of the target region in the genomic DNA based on the amplification result obtained in the amplification step,
A method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA, comprising:
前記増幅工程において、複数のリファレンス領域をそれぞれ増幅する、請求項1に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to claim 1, wherein a plurality of reference regions are amplified in the amplification step. 前記複数のリファレンス領域は、2本以上の染色体上にわかれて存在している、請求項2に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to claim 2, wherein the plurality of reference regions are present on two or more chromosomes. 前記複数のリファレンス領域が、それぞれ異なる染色体上に存在している、請求項3に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method of detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to claim 3, wherein the plurality of reference regions are present on different chromosomes. 前記検出領域と前記リファレンス領域とが、それぞれ異なる染色体上に存在している、請求項1〜4のいずれか一項に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection region and the reference region are present on different chromosomes. ゲノムDNA中の標的領域のコピー数を検出する方法であって、
前記標的領域内の第1検出領域及び第2検出領域と、前記ゲノムDNA中の前記標的領域以外の領域にあるリファレンス領域と、をそれぞれ増幅する増幅工程と、
増幅結果に基づいて、前記ゲノムDNAにおける前記標的領域のコピー数を検出する検出工程と、
を含み、
前記第1検出領域及び前記第2検出領域が同一の染色体上に存在する、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
A method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA,
An amplification step of amplifying the first detection region and the second detection region in the target region, and a reference region in a region other than the target region in the genomic DNA,
A detection step of detecting a copy number of the target region in the genomic DNA based on the amplification result;
Including
A method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA, wherein the first detection region and the second detection region are present on the same chromosome.
前記リファレンス領域が、第1リファレンス領域及び第2リファレンス領域を含む、請求項6に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to claim 6, wherein the reference region includes a first reference region and a second reference region. 前記第1リファレンス領域及び第2リファレンス領域が、それぞれ異なる染色体上に存在する、請求項7に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method of detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to claim 7, wherein the first reference region and the second reference region are present on different chromosomes. 前記増幅工程の前に、前記ゲノムDNAを断片化する断片化工程を含み、
前記増幅工程において、前記断片化工程で得られた断片化物を鋳型とし増幅反応が行われる、請求項1〜8のいずれか一項に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
Before the amplification step, the method includes a fragmentation step of fragmenting the genomic DNA,
The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to any one of claims 1 to 8, wherein in the amplification step, an amplification reaction is performed using the fragment obtained in the fragmentation step as a template.
前記断片化工程において、前記ゲノムDNAを、検出領域を2個以上含有する核酸断片、リファレンス領域を2個以上含有する核酸断片、及び検出領域とリファレンス領域の両方を含有する核酸断片がいずれも生じないように、制限酵素処理する、請求項9に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   In the fragmentation step, the genomic DNA is formed into a nucleic acid fragment containing two or more detection regions, a nucleic acid fragment containing two or more reference regions, and a nucleic acid fragment containing both the detection region and the reference region. The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to claim 9, wherein a treatment with a restriction enzyme is carried out so as not to cause a copy. 前記断片化工程において、制限酵素により検出領域と検出領域との間が切断される、請求項9に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to claim 9, wherein the detection region is cleaved by a restriction enzyme in the fragmentation step. 前記検出領域が3以上である、請求項1〜11のいずれか一項に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to any one of claims 1 to 11, wherein the detection region is 3 or more. 前記増幅を、デジタルPCR又はリアルタイムPCRで行う、請求項1〜12のいずれか一項に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to any one of claims 1 to 12, wherein the amplification is performed by digital PCR or real-time PCR. 前記標的領域が、HER2遺伝子領域内又はAKT1遺伝子領域内にある、請求項1〜13のいずれか一項に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。   The method for detecting the copy number of a target region in genomic DNA according to any one of claims 1 to 13, wherein the target region is in a HER2 gene region or an AKT1 gene region. 複数の検出用プライマーセットを用いてゲノムDNA中の標的領域内の複数の検出領域を増幅し、
リファレンス用プライマーセットを用いて前記ゲノムDNA中の前記標的領域以外の領域にあるリファレンス領域を増幅し、
前記検出領域の増幅結果と、前記リファレンス領域の増幅結果とに基づいて、前記ゲノムDNAにおける前記標的領域のコピー数を検出する、ゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法。
Amplify a plurality of detection regions in a target region in genomic DNA using a plurality of detection primer sets,
Amplify a reference region in a region other than the target region in the genomic DNA using a reference primer set,
A copy number detection method for a target region in genomic DNA, wherein the copy number of the target region in the genomic DNA is detected based on the amplification result of the detection region and the amplification result of the reference region.
前記複数の検出領域をそれぞれ増幅するための複数のプライマーセットを含み、請求項1〜15のいずれか一項に記載のゲノムDNA中の標的領域のコピー数検出方法に用いられる、試薬キット。   A reagent kit comprising a plurality of primer sets for amplifying the plurality of detection regions, respectively, and being used in the method for detecting a copy number of a target region in genomic DNA according to any one of claims 1 to 15. 前記リファレンス領域を増幅するためのプライマーセットをさらに含む、請求項16に記載の試薬キット。   17. The reagent kit according to claim 16, further comprising a primer set for amplifying the reference region.
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