JP2022134126A - アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ADの症度悪化の検出マーカーを用いたADの症度悪化の検出方法、及び当該ADの症度悪化の検出マーカーを提供する。【解決手段】被験者から採取された生体試料について、NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子、又はその発現産物の発現レベルを測定する工程を含む、当該被験者のアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出方法。【選択図】なし
Description
本発明は、アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出マーカーを用いたアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出方法に関する。
アトピー性皮膚炎(以下、「AD」とも称する)は、アトピー素因を有する者に主に発症する湿疹性皮膚疾患である。ADの典型的な症状は、左右対側性に発生する、慢性及び反復性の痒み、皮疹、紅斑等、ならびに角化不全、バリア能低下、乾燥肌などである。ADの多くは乳幼児に発症し、成長と共に軽快傾向を示すが、近年では成人型や難治性のADも増加している。ADでは、様々な病因が複合的に関わることにより、症状や表現型の多様性が形成され、増悪と軽快を繰り返すことが知られている(非特許文献1)。例えば、外用薬による寛解導入後に保湿を継続しない場合、14日で約4割のAD患者が、28日で約6割のAD患者が、症状の再燃を起こすことが報告されている(非特許文献2)。従って、ADを治療するにあたっては、症状や表現型の多様性も含めたADの症度、及びその経過を正しく把握することが必要である。
従来のADの症度の評価方法としては、医師の肉眼による所見に基づく評価が挙げられる。所見項目としては、乾燥症状、紅斑、鱗屑、丘疹、掻破痕、浮腫、痂疲の付着、小水疱、びらん、痒診結節など様々に存在する。これらをスコア化した指標として、Eczema Area and Severity Index(EASI)やSeverity SCORing of Atopic Dermatitis(SCORAD)が存在する。一方、肉眼による所見や触覚を通した自覚に基づく、患者自身によるADの評価も行われており、評価のためのスコア化した指標として、Patient Oriented Eczema Measure(POEM)、Patient Oriented SCORAD(PO-SCORAD)やVisual Analog Scaling(VAS)が存在する。
また、疾患の病態の客観的な理解には、皮膚生検、血液、角層などに含まれる遺伝子またはその発現産物や、特定の細胞種の存在(これらを総称してバイオマーカーと称することもある)が用いられることが多い。従来、ADの存在の有無や症度を評価するためのバイオマーカーとしては、血液の末梢血好酸球数、血清総IgE値、乳酸デヒドロゲナーゼ(LDH)値、血清中のThymus and Activation-Regulated Chemokine(TARC)やSquamous cell carcinoma antigen 2(SCCA2)等が提案されている(非特許文献3、4)。
ADの治療においては、上記のような評価指標に基づき、医師による適切な治療方針のもと、薬剤の量や種類をコントロールし、寛解状態をできるだけ長く維持することや、急激な悪化を起こさないよう努めることが重要であると考えられる。例えば、外見や自覚には症状は表れていないように見えても、皮膚内部の組織や細胞では潜在的な炎症が続いているケースが存在し、症状が現れていない期間にも外用薬の塗布や保湿を継続することで寛解状態を維持する治療法はプロアクティブ療法と呼ばれる(非特許文献5)。しかし、症状が現れていない寛解期には患者の判断で治療を中断してしまうことがあり、AD患者への十分な説明や指導が重要と考えられる。
しかしながら、前記の従来の各種ADの症度の評価方法は、評価又はバイオマーカー採取時点でのADの存在の有無や症度を評価するものであり、その後の症状の増悪又は軽快の経過を予測するものではないのが実情である。したがって、今後14日から28日の間にAD症状が増悪の経過を辿るか否かを客観的に把握することは、医師による治療法選択、及び患者の治療法遵守にとって有用な情報であると云える。
近年、生体試料中のDNAやRNA等の核酸の解析によりヒトの生体内の現在さらには将来の生理状態を調べる技術が開発されている。生体由来の核酸は、血液等の体液、分泌物、組織等から抽出することができる。さらに最近、皮膚表上脂質(skin surface lipids;SSL)に含まれるRNAを生体の解析用の試料として利用可能であることが報告されている(特許文献1)。SSLからADのマーカー遺伝子が検出できることも報告されている(特許文献2)。
加藤ら, 日本皮膚科学会誌, 2018, 128:2431-2502.
Lin et al., Adv Ther. 2017, 34:2601-2611.
Sugawara et al., Allergy. 2002, 57:180-181.
Ohta et al., Ann Clin Biochem. 2012, 49:277-284.
Schmitt et al., Br J Dermatol. 2011, 164:415-28.
本発明は、ADの症度悪化の検出マーカーを用いたADの症度悪化の検出方法、及び当該ADの症度悪化の検出マーカーを提供することに関する。
本発明者らは、軽症及び中等症のAD患者からSSLを採取し、SSL中に含まれるRNAの発現状態をシーケンス情報として網羅的に解析した結果、特定の遺伝子の発現レベルが、SSL採取時点から一定期間後の時点でその症度が悪化する患者とそうでない患者の間で有意に異なり、当該遺伝子を指標としてADの症度悪化を予測できることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の1)~3)に係るものである。
1)被験者から採取された生体試料について、NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子、又はその発現産物の発現レベルを測定する工程を含む、当該被験者のアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出方法。
2)前記遺伝子又はそれに由来する核酸と特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド、又は前記遺伝子の発現産物を認識する抗体を含有する、1)の方法に用いられるアトピー性皮膚炎の症度悪化を検出するための検査用キット。
3)NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子、又はその発現産物からなる、アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出マーカー。
1)被験者から採取された生体試料について、NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子、又はその発現産物の発現レベルを測定する工程を含む、当該被験者のアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出方法。
2)前記遺伝子又はそれに由来する核酸と特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド、又は前記遺伝子の発現産物を認識する抗体を含有する、1)の方法に用いられるアトピー性皮膚炎の症度悪化を検出するための検査用キット。
3)NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子、又はその発現産物からなる、アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出マーカー。
本発明によれば、症状の増悪と軽快を繰り返すことが多いAD患者において、近い将来、症度が悪化するか否かの予測を容易に行うことができ、患者ごとに将来の症状悪化を想定した最適治療や情報の提供を受けることが可能になる。
本明細書中で引用された全ての特許文献、非特許文献、及びその他の刊行物は、その全体が本明細書中において参考として援用される。
本発明において、「核酸」又は「ポリヌクレオチド」と云う用語は、DNA又はRNAを意味する。DNAには、cDNA、ゲノムDNA、及び合成DNAのいずれもが含まれ、「RNA」には、total RNA、mRNA、rRNA、tRNA、non-coding RNA及び合成のRNAのいずれもが含まれる。
本発明において「遺伝子」とは、ヒトゲノムDNAを含む2本鎖DNAの他、cDNAを含む1本鎖DNA(正鎖)、当該正鎖と相補的な配列を有する1本鎖DNA(相補鎖)、及びこれらの断片を包含するものであって、DNAを構成する塩基の配列情報の中に、何らかの生物学的情報が含まれているものを意味する。
また、本発明における「遺伝子」には、特定の塩基配列で表される「遺伝子」だけではなく、その同族体(すなわち、ホモログもしくはオーソログ)、遺伝子多型等の変異体、及び誘導体が包含される。
また、本発明における「遺伝子」には、特定の塩基配列で表される「遺伝子」だけではなく、その同族体(すなわち、ホモログもしくはオーソログ)、遺伝子多型等の変異体、及び誘導体が包含される。
本発明において、遺伝子の「発現産物」とは、遺伝子の転写産物及び翻訳産物を包含する概念である。「転写産物」とは、遺伝子(DNA)から転写されて生じるRNAであり、「翻訳産物」とは、RNAに基づき翻訳合成される、遺伝子にコードされたタンパク質を意味する。
本発明において、「アトピー性皮膚炎(AD)」とは、増悪・寛解を繰り返す、そう痒のある湿疹を主病原とする疾患を指し、その患者の多くは、アトピー素因を持つとされている。アトピー素因としては、i)家族歴・既往歴(気管支喘息、アレルギー性鼻炎・結膜炎、アトピー性皮膚炎のうちいずれか、あるいは複数の疾患)、又はii)IgE抗体を産生し易い素因、が挙げられる。
本発明において、ADの「症度」とは、ADの症状のレベルを指し、かつ軽度、中等度、重度などの大まかな分類だけでなく、より軽微な違いによる分類を含む。ADの「症度」は、例えばAD症状を評価する公知の各種評価スコアに基づいて決定することができる。本発明では、該評価スコアを「ADの症度に係るスコア」と称する。該ADの症度に係るスコアの例としては、ADによる全身の皮疹に係るEASIスコア及びPOEMスコア、ADによる皮膚の痒みのVASスコア、ADによる皮膚乾燥のVASスコア(アトピー性皮膚炎診療ガイドライン, 日本皮膚科学会刊行, 日本皮膚科学会誌:128(12), 2431-2502 (2018))等が挙げられ、好ましくはADによる全身の皮疹に係るEASIスコア及びPOEMスコアであり、より好ましくはADによる全身の皮疹に係るEASIスコアである。「症度」として、該ADの症度に係るスコア自体をADの症状のレベルとして用いても良い。
本発明において、ADの症度悪化の「検出」は、検査、測定、判定又は評価支援などの用語で言い換えることもできる。なお、本発明におけるADの症度悪化の「検出」、「検査」、「測定」、「判定」又は「評価」という用語は、医師によるADの症度悪化の診断を含むものではない。
後述する実施例に示すように、重症度が軽症及び中等症のAD患者を被験者とし、42日間(6週間)の観察期間を設けて、所定の時期(0日目(0週目)と28日目(4週目))にSSLを採取し、以下の1)~4)の手順で、SSL中に含まれるRNAの発現解析を行った。SSL採取時点から14日間(2週間)経過後の時点(14日目(2週目)と42日目(6週目))でその症度が悪化する患者群(悪化群)とそうでない患者群(非悪化群)のRNA発現レベルを比較したところ、いずれの時期においてもNCLN及びZNF429の2種の遺伝子の発現レベルが悪化群において有意に上昇することが認められた。
1)SSLから抽出されたRNAの発現量のデータ(リードカウント値)を取得する。 2)リードカウント値をサンプル間の総リード数の違いを補正したRPM値に変換し、これに整数1を加算したRPM+1値を底2の対数値に変換した値(Log2(RPM+1)値)を発現レベルの指標とし、これに基づいて、悪化群と非悪化群で発現レベルに差異がある遺伝子を選択する。
具体的には、まず、悪化群と非悪化群の2群間でWelchのt検定においてp値が0.05未満である遺伝子を選択する。ここで、「p値(p value)」とは、統計学的検定において、帰無仮説の下で実際にデータから計算された統計量よりも極端な統計量が観測される確率を示す。したがって「p値」が小さいほど、比較対象間に有意差があるとみなせる。
3)次に、悪化群と非悪化群との間で、発現レベルの平均値に1を超える差がある遺伝子を選択する。
具体的には、{悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}-{非悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}を算出し、その絶対値が1より大きい遺伝子を選択する。
4)悪化群と非悪化群の2群間でp値が0.05未満であり、且つ発現レベルの差が1を超える遺伝子を、悪化群と非悪化群との間の発現変動遺伝子として選択する。
1)SSLから抽出されたRNAの発現量のデータ(リードカウント値)を取得する。 2)リードカウント値をサンプル間の総リード数の違いを補正したRPM値に変換し、これに整数1を加算したRPM+1値を底2の対数値に変換した値(Log2(RPM+1)値)を発現レベルの指標とし、これに基づいて、悪化群と非悪化群で発現レベルに差異がある遺伝子を選択する。
具体的には、まず、悪化群と非悪化群の2群間でWelchのt検定においてp値が0.05未満である遺伝子を選択する。ここで、「p値(p value)」とは、統計学的検定において、帰無仮説の下で実際にデータから計算された統計量よりも極端な統計量が観測される確率を示す。したがって「p値」が小さいほど、比較対象間に有意差があるとみなせる。
3)次に、悪化群と非悪化群との間で、発現レベルの平均値に1を超える差がある遺伝子を選択する。
具体的には、{悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}-{非悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}を算出し、その絶対値が1より大きい遺伝子を選択する。
4)悪化群と非悪化群の2群間でp値が0.05未満であり、且つ発現レベルの差が1を超える遺伝子を、悪化群と非悪化群との間の発現変動遺伝子として選択する。
したがって、NCLN及びZNF429の2種の遺伝子群より選択される遺伝子又はその発現産物は症度悪化の検出マーカーとなり得る。
ここで、「NCLN」及び「ZNF429」なる遺伝子名は、NCBI([www.ncbi.nlm.nih.gov/])に記載のあるOfficial Symbolに従うものであり、Gen
e IDは、NCLNが56926、ZNF429は353088である。
ここで、「NCLN」及び「ZNF429」なる遺伝子名は、NCBI([www.ncbi.nlm.nih.gov/])に記載のあるOfficial Symbolに従うものであり、Gen
e IDは、NCLNが56926、ZNF429は353088である。
本発明において、「症度悪化の検出」とは、試料採取時点から隔てられた期間後の時点における、当該被験者のADの症度悪化の有無を検出することを指す。すなわち、症度悪化の検出とは、試料採取時点から隔てられた期間後の時点における症度の悪化の有無を予測するものである。
ここで、「隔てられた期間」としては、好ましくは12日間以上、より好ましくは13日以上で、且つ好ましくは16日間以下、より好ましくは15日間以下であり、更に好ましくは14日間である。
ここで、「隔てられた期間」としては、好ましくは12日間以上、より好ましくは13日以上で、且つ好ましくは16日間以下、より好ましくは15日間以下であり、更に好ましくは14日間である。
本発明において、「症度悪化」とは、ADの症度が、現時点(試料採取時)のレベルより悪いことを指す。ADの「症度」は、前述したとおり、AD症状を評価する公知の各種評価スコアに基づいて決定することができる。すなわち、ADによる全身の皮疹に係るEASIスコア及びPOEMスコア、ADによる皮膚の痒みのVASスコア、ADによる皮膚乾燥のVASスコア(アトピー性皮膚炎診療ガイドライン, 日本皮膚科学会刊行, 日皮会誌:128(12), 2431-2502 (2018))等による評価が悪化することが挙げられる。
このうち、本発明ではADによる全身の皮疹に係るEASIスコア及びPOEMスコアを用いることが好ましく、EASIスコアによる評価を用いることがさらに好ましい。
EASIは、頭頚部、体幹、上肢、下肢を評価部位とし、それぞれの評価部位における紅斑、浮腫/浸潤/丘疹、掻破痕、苔癬化の4つの症状別スコアと、評価部位全体に占める上の4つの症状の面積のパーセンテージ(%)に基づいて算出される、0~72の値である(Hanifin et al. Exp Dermatol, 10, 2001)。EASIスコアが悪化する場合とは、
例えば、EASIスコアを用いた既存の重症度分類(Chopra et al. Br J Dermatol.177, 2017)における軽症から中等症へ症度が悪化する場合に限らず、現時点(試料採取時)
のEASIスコアに比べてEASIスコアが上昇する全ての場合が含まれる。
このうち、本発明ではADによる全身の皮疹に係るEASIスコア及びPOEMスコアを用いることが好ましく、EASIスコアによる評価を用いることがさらに好ましい。
EASIは、頭頚部、体幹、上肢、下肢を評価部位とし、それぞれの評価部位における紅斑、浮腫/浸潤/丘疹、掻破痕、苔癬化の4つの症状別スコアと、評価部位全体に占める上の4つの症状の面積のパーセンテージ(%)に基づいて算出される、0~72の値である(Hanifin et al. Exp Dermatol, 10, 2001)。EASIスコアが悪化する場合とは、
例えば、EASIスコアを用いた既存の重症度分類(Chopra et al. Br J Dermatol.177, 2017)における軽症から中等症へ症度が悪化する場合に限らず、現時点(試料採取時)
のEASIスコアに比べてEASIスコアが上昇する全ての場合が含まれる。
なお、上記のADの症度悪化の検出マーカーとなり得る遺伝子(以下、「標的遺伝子」とも称す)には、ADの症度悪化を検出するためのバイオマーカーとなり得る限り、当該遺伝子を構成するDNAの塩基配列と実質的に同一の塩基配列を有する遺伝子も包含される。ここで、実質的に同一の塩基配列とは、例えば、相同性計算アルゴリズムNCBI BLASTを用い、期待値=10;ギャップを許す;フィルタリング=ON;マッチスコア=1;ミスマッチスコア=-3の条件にて検索をした場合、当該遺伝子を構成するDNAの塩基配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上の同一性があることを意味する。
本発明のADの症度悪化の検出方法は、被験者から採取された生体試料について、標的遺伝子、一態様として、NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物の発現レベルを測定する工程を含む。
本発明のADの症度悪化の検出方法において、被験者の性別、年齢及び人種等は特に限定されず、乳児から老人までを含み得る。好ましくは、該被験者は、ADの症度悪化の検出を必要とするか又は希望するヒトである。例えば、該被験者は、アトピー性皮膚炎を発症しているヒト、アトピー性皮膚炎の発症が疑われるヒト又は遺伝的にアトピー性皮膚炎の素因を有するヒトである。
本発明において用いられる生体試料としては、ADの症度悪化に応じて本発明の遺伝子が発現変化する細胞、組織及び生体材料であればよい。具体的には臓器、皮膚、血液、尿、唾液、汗、角層、皮膚表上脂質(SSL)、組織浸出液等の体液、血液から調製された血清、血漿、その他、便、毛髪等が挙げられ、好ましくは皮膚、角層、または皮膚表上脂質(SSL)、より好ましくは皮膚表上脂質(SSL)が挙げられる。SSLが採取される皮膚の部位としては、特に限定されず、頭、顔、首、体幹、手足等の身体の任意の部位の皮膚が挙げられ、皮脂の分泌が多い部位、例えば頭又は顔の皮膚が好ましく、顔の皮膚がより好ましい。また、SSLが採取される皮膚の部位は、アトピー性皮膚炎が発症している皮疹部であっても、発症していない無疹部であってもいずれでもよいが、好ましくは、皮疹部又は皮疹部近傍の無疹部が好ましい。ここで皮疹部近傍とは、皮疹部に隣接する10cm以内の範囲を指す。
ここで、「皮膚表上脂質(SSL)」とは、皮膚の表上に存在する脂溶性画分をいい、皮脂と呼ばれることもある。一般に、SSLは、皮膚にある皮脂腺等の外分泌腺から分泌された分泌物を主に含み、皮膚表面を覆う薄い層の形で皮膚表上に存在している。SSLは、皮膚細胞で発現したRNAを含む。(前記特許文献1参照)。また本発明において、「皮膚」とは、特に限定しない限り、角層、表皮、真皮、毛包、ならびに汗腺、皮脂腺及びその他の腺等の組織を含む領域の総称である。
被験者の皮膚からのSSLの採取には、皮膚からのSSLの回収又は除去に用いられているあらゆる手段を採用することができる。好ましくは、後述するSSL吸収性素材、SSL接着性素材、又は皮膚からSSLをこすり落とす器具を使用することができる。SSL吸収性素材又はSSL接着性素材としては、SSLに親和性を有する素材であれば特に限定されず、例えばポリプロピレン、パルプ等が挙げられる。皮膚からのSSLの採取手順のより詳細な例としては、あぶら取り紙、あぶら取りフィルム等のシート状素材へSSLを吸収させる方法、ガラス板、テープ等へSSLを接着させる方法、スパーテル、スクレイパー等によりSSLをこすり落として回収する方法、等が挙げられる。SSLの吸着性を向上させるため、脂溶性の高い溶媒を予め含ませたSSL吸収性素材を用いてもよい。一方、SSL吸収性素材は、水溶性の高い溶媒や水分を含んでいるとSSLの吸着が阻害されるため、水溶性の高い溶媒や水分の含有量が少ないことが好ましい。SSL吸収性素材は、乾燥した状態で用いることが好ましい。
被験者から採取されたRNA含有SSLは一定期間保存されてもよい。採取されたSSLは、含有するRNAの分解を極力抑えるために、採取後できるだけ速やかに低温条件で保存することが好ましい。本発明における該RNA含有SSLの保存の温度条件は、0℃以下であればよく、好ましくは-20±20℃~-80±20℃、より好ましくは-20
±10℃~-80±10℃、さらに好ましくは-20±20℃~-40±20℃、さらに
好ましくは-20±10℃~-40±10℃、さらに好ましくは-20±10℃、さらに
好ましくは-20±5℃である。該RNA含有SSLの該低温条件での保存の期間は、特
に限定されないが、好ましくは12か月以下、例えば6時間以上12ヶ月以下、より好ましくは6ヶ月以下、例えば1日間以上6ヶ月以下、さらに好ましくは3ヶ月以下、例えば3日間以上3ヶ月以下である。
±10℃~-80±10℃、さらに好ましくは-20±20℃~-40±20℃、さらに
好ましくは-20±10℃~-40±10℃、さらに好ましくは-20±10℃、さらに
好ましくは-20±5℃である。該RNA含有SSLの該低温条件での保存の期間は、特
に限定されないが、好ましくは12か月以下、例えば6時間以上12ヶ月以下、より好ましくは6ヶ月以下、例えば1日間以上6ヶ月以下、さらに好ましくは3ヶ月以下、例えば3日間以上3ヶ月以下である。
本発明において、標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルの測定対象としては、RNAから人工的に合成されたcDNA、そのRNAをエンコードするDNA、そのRNAにコードされるタンパク質、該タンパク質と相互作用をする分子、そのRNAと相互作用する分子、又はそのDNAと相互作用する分子等が挙げられる。ここで、RNA、DNA又はタンパク質と相互作用する分子としては、DNA、RNA、タンパク質、多糖、オリゴ糖、単糖、脂質、脂肪酸、及びこれらのリン酸化物、アルキル化物、糖付加物等、及び上記いずれかの複合体が挙げられる。また、発現レベルとは、当該遺伝子又は発現産物の発現量や活性を包括的に意味する。
本発明の方法においては、好ましい態様として、生体試料としてSSLが用いられるが、この場合にはSSLに含まれるRNAの発現レベルが解析され、具体的にはRNAを逆転写によりcDNAに変換した後、該cDNA又はその増幅産物が測定される。
SSLからのRNAの抽出には、生体試料からのRNAの抽出又は精製に通常使用される方法、例えば、フェノール/クロロホルム法、AGPC(acid guanidin
ium thiocyanate-phenol-chloroform extraction)法、又はTRIzol(登録商標)、RNeasy(登録商標)、QIAzol(登録商標)等のカラムを用いた方法、シリカをコーティングした特殊な磁性体粒子を用いる方法、Solid Phase Reversible Immobilization磁性体粒子を用いる方法、ISOGEN等の市販のRNA抽出試薬による抽出等を用いることができる。
SSLからのRNAの抽出には、生体試料からのRNAの抽出又は精製に通常使用される方法、例えば、フェノール/クロロホルム法、AGPC(acid guanidin
ium thiocyanate-phenol-chloroform extraction)法、又はTRIzol(登録商標)、RNeasy(登録商標)、QIAzol(登録商標)等のカラムを用いた方法、シリカをコーティングした特殊な磁性体粒子を用いる方法、Solid Phase Reversible Immobilization磁性体粒子を用いる方法、ISOGEN等の市販のRNA抽出試薬による抽出等を用いることができる。
該逆転写には、解析したい特定のRNAを標的としたプライマーを用いてもよいが、より包括的な核酸の保存及び解析のためにはランダムプライマーを用いることが好ましい。該逆転写には、一般的な逆転写酵素又は逆転写試薬キットを使用することができる。好適には、正確性及び効率性の高い逆転写酵素又は逆転写試薬キットが用いられ、その例としては、M-MLV Reverse Transcriptase及びその改変体、あるいは市販の逆転写酵素又は逆転写試薬キット、例えばPrimeScript(登録商標)Reverse Transcriptaseシリーズ(タカラバイオ社)、SuperScript(登録商標)Reverse Transcriptaseシリーズ(Thermo Scientific社)等が挙げられる。SuperScript(登録商標)III Reverse Transcriptase、SuperScript(登録商標)VILO cDNA Synthesis kit(いずれもThermo Scientific社)等が好ましく用いられる。
該逆転写における伸長反応は、温度を好ましくは42℃±1℃、より好ましくは42℃±0.5℃、さらに好ましくは42℃±0.25℃に調整し、一方、反応時間を好ましくは60分間以上、より好ましくは80~120分間に調整するのが好ましい。
該逆転写における伸長反応は、温度を好ましくは42℃±1℃、より好ましくは42℃±0.5℃、さらに好ましくは42℃±0.25℃に調整し、一方、反応時間を好ましくは60分間以上、より好ましくは80~120分間に調整するのが好ましい。
発現レベルを測定する方法は、RNA、cDNA又はDNAを対象とする場合、これらにハイブリダイズするDNAをプライマーとしたPCR法、リアルタイムRT-PCR法、マルチプレックスPCR、SmartAmp法、LAMP法等に代表される核酸増幅法、これらにハイブリダイズする核酸をプローブとして用いるハイブリダイゼーション法(DNAチップ、DNAマイクロアレイ、ドットブロットハイブリダイゼーション、スロットブロットハイブリダイゼーション、ノーザンブロットハイブリダイゼーション等)、塩基配列を決定する方法(シーケンシング)、又はこれらを組み合わせた方法から選ぶことができる。
PCRでは、解析したい特定のDNAを標的としたプライマーペアを用いて該特定の1種のDNAのみを増幅してもよいが、複数のプライマーペアを用いて同時に複数の特定のDNAを増幅してもよい。好ましくは、該PCRはマルチプレックスPCRである。マルチプレックスPCRは、PCR反応系に複数のプライマー対を同時に使用することで、複数の遺伝子領域を同時に増幅する方法である。マルチプレックスPCRは、市販のキット(例えば、Ion AmpliSeqTranscriptome Human Gene Expression Kit;ライフテクノロジーズジャパン株式会社等)を用いて実施することができる。
該PCRにおけるアニーリング及び伸長反応の温度は、使用するプライマーに依存するため一概には言えないが、上記のマルチプレックスPCRキットは用いる場合、好ましくは62℃±1℃、より好ましくは62℃±0.5℃、さらに好ましくは62℃±0.25℃である。したがって、該PCRでは、好ましくはアニーリング及び伸長反応が1ステップで行われる。該アニーリング及び伸長反応のステップの時間は、増幅すべきDNAのサイズ等に依存して調整され得るが、好ましくは14~18分間である。該PCRにおける変性反応の条件は、増幅すべきDNAに依存して調整され得るが、好ましくは95~99℃で10~60秒間である。上記のような温度及び時間での逆転写及びPCRは、一般的にPCRに使用されるサーマルサイクラーを用いて実行することができる。
該PCRにおけるアニーリング及び伸長反応の温度は、使用するプライマーに依存するため一概には言えないが、上記のマルチプレックスPCRキットは用いる場合、好ましくは62℃±1℃、より好ましくは62℃±0.5℃、さらに好ましくは62℃±0.25℃である。したがって、該PCRでは、好ましくはアニーリング及び伸長反応が1ステップで行われる。該アニーリング及び伸長反応のステップの時間は、増幅すべきDNAのサイズ等に依存して調整され得るが、好ましくは14~18分間である。該PCRにおける変性反応の条件は、増幅すべきDNAに依存して調整され得るが、好ましくは95~99℃で10~60秒間である。上記のような温度及び時間での逆転写及びPCRは、一般的にPCRに使用されるサーマルサイクラーを用いて実行することができる。
当該PCRで得られた反応産物の精製は、反応産物のサイズ分離によって行われることが好ましい。サイズ分離により、目的のPCR反応産物を、PCR反応液中に含まれるプライマーやその他の不純物から分離することができる。DNAのサイズ分離は、例えば、サイズ分離カラムや、サイズ分離チップ、サイズ分離に利用可能な磁気ビーズ等によって行うことができる。サイズ分離に利用可能な磁気ビーズの好ましい例としては、Ampure XP等のSolid Phase Reversible Immobilization(SPRI)磁性ビーズが挙げられる。
精製したPCR反応産物に対して、その後の定量解析を行うために必要なさらなる処理を施してもよい。例えば、DNAのシーケンシングのために、精製したPCR反応産物を、適切なバッファー溶液へと調製したり、PCR増幅されたDNAに含まれるPCRプライマー領域を切断したり、増幅されたDNAにアダプター配列をさらに付加したりしてもよい。例えば、精製したPCR反応産物をバッファー溶液へと調製し、増幅DNAに対してPCRプライマー配列の除去及びアダプターライゲーションを行い、得られた反応産物を、必要に応じて増幅して、定量解析のためのライブラリーを調製することができる。これらの操作は、例えば、SuperScript(登録商標)VILO cDNA Synthesis kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)に付属している5×VILO RT Reaction Mix、及びIon AmpliSeq Transcriptome Human Gene Expression Kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)に付属している5×Ion AmpliSeq HiFi Mix、及びIon AmpliSeq Transcriptome Human Gene Expression Core Panelを用いて、各キット付属のプロトコルに従って行うことができる。
ノーザンブロットハイブリダイゼーション法を利用して標的遺伝子又はそれに由来する核酸の発現量を測定する場合は、例えば、まずプローブDNAを放射性同位元素、蛍光物質等で標識し、次いで、得られた標識DNAを、常法に従ってナイロンメンブレン等にトランスファーした生体試料由来のRNAとハイブリダイズさせる。その後、形成された標識DNAとRNAとの二重鎖を、標識物に由来するシグナルを検出することにより測定する方法が挙げられる。
RT-PCR法を用いて標的遺伝子又はそれに由来する核酸の発現量を測定する場合は、例えば、まず生体試料由来のRNAから常法に従ってcDNAを調製し、これを鋳型として本発明の標的遺伝子が増幅できるように調製した一対のプライマー(上記cDNA(-鎖)に結合する正鎖、+鎖に結合する逆鎖)をこれとハイブリダイズさせる。その後、常法に従ってPCR法を行い、得られた増幅二本鎖DNAを検出する。増幅された二本鎖DNAの検出には、予めRI、蛍光物質等で標識しておいたプライマーを用いて上記PCRを行うことによって産生される標識二本鎖DNAを検出する方法等を用いることができる。
DNAマイクロアレイを用いて標的遺伝子又はそれに由来する核酸の発現量を測定する場合は、例えば、支持体に本発明の標的遺伝子由来の核酸(cDNA又はDNA)の少なくとも1種を固定化したアレイを用い、mRNAから調製した標識化cDNA又はcRNAをマイクロアレイ上に結合させ、マイクロアレイ上の標識を検出することによって、mRNAの発現量を測定することができる。
前記アレイに固定化される核酸としては、ストリンジェントな条件下に特異的(すなわち、実質的に目的の核酸のみに)にハイブリダイズする核酸であればよく、例えば、本発明の標的遺伝子の全配列を有する核酸であってもよく、部分配列からなる核酸であってもよい。ここで、「部分配列」とは、少なくとも15~25塩基からなる核酸が挙げられる。ここでストリンジェントな条件は、通常「1×SSC、0.1%SDS、37℃」程度
の洗浄条件を挙げることができ、より厳しいハイブリダイズ条件としては「0.5×SSC、0.1%SDS、42℃」程度、さらに厳しいハイブリダイズ条件としては「0.1×SSC、0.1%SDS、65℃」程度の条件を挙げることができる。ハイブリダイズ条件は、J. Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Thrd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)等に記載されている。
前記アレイに固定化される核酸としては、ストリンジェントな条件下に特異的(すなわち、実質的に目的の核酸のみに)にハイブリダイズする核酸であればよく、例えば、本発明の標的遺伝子の全配列を有する核酸であってもよく、部分配列からなる核酸であってもよい。ここで、「部分配列」とは、少なくとも15~25塩基からなる核酸が挙げられる。ここでストリンジェントな条件は、通常「1×SSC、0.1%SDS、37℃」程度
の洗浄条件を挙げることができ、より厳しいハイブリダイズ条件としては「0.5×SSC、0.1%SDS、42℃」程度、さらに厳しいハイブリダイズ条件としては「0.1×SSC、0.1%SDS、65℃」程度の条件を挙げることができる。ハイブリダイズ条件は、J. Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Thrd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)等に記載されている。
シーケンシングによって標的遺伝子又はそれに由来する核酸の発現量を測定する場合は、例えば、次世代シーケンサー(例えばIon S5/XLシステム、ライフテクノロジーズジャパン株式会社)が用いて解析することが挙げられる。シーケンシングで作成されたリードの数(リードカウント)に基づいて、RNA発現を定量することができる。
上記の測定に用いられるプローブ又はプライマー、すなわち、本発明の標的遺伝子又はそれに由来する核酸を特異的に認識し増幅するためのプライマー、又は該RNA又はそれに由来する核酸を特異的に検出するためのプローブがこれに該当するが、これらは、当該標的遺伝子を構成する塩基配列に基づいて設計することができる。ここで「特異的に認識する」とは、例えばノーザンブロット法において、実質的に本発明の標的遺伝子又はそれに由来する核酸のみを検出できること、また例えばRT-PCR法において、実質的に当該核酸のみが増幅される如く、当該検出物又は生成物が当該遺伝子又はそれに由来する核酸であると判断できることを意味する。
具体的には、本発明の標的遺伝子を構成する塩基配列からなるDNA又はその相補鎖に相補的な一定数のヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドを利用することができる。ここで「相補鎖」とは、A:T(RNAの場合はU)、G:Cの塩基対からなる2本鎖DNAの一方の鎖に対する他方の鎖を指す。また、「相補的」とは、当該一定数の連続したヌクレオチド領域で完全に相補配列である場合に限られず、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは98%以上の塩基配列上の同一性を有すればよい。塩基配列の同一性は、前記BLAST等のアルゴリズムにより決定することができる。
斯かるオリゴヌクレオチドは、プライマーとして用いる場合には、特異的なアニーリング及び鎖伸長ができればよく、通常、例えば10塩基以上、好ましくは15塩基以上、より好ましくは20塩基以上、かつ例えば100塩基以下、好ましくは50塩基以下、より好ましくは35塩基以下の鎖長を有するものが挙げられる。また、プローブとして用いる場合には、特異的なハイブリダイゼーションができればよく、本発明の標的遺伝子を構成する塩基配列からなるDNA(又はその相補鎖)の少なくとも一部若しくは全部の配列を有し、例えば10塩基以上、好ましくは15塩基以上、かつ例えば100塩基以下、好ましくは50塩基以下、より好ましくは25塩基以下の鎖長のものが用いられる。
なお、ここで、「オリゴヌクレオチド」は、DNAあるいはRNAであることができ、合成されたものでも天然のものでもよい。又、ハイブリダイゼーションに用いるプローブは、通常標識したものが用いられる。
具体的には、本発明の標的遺伝子を構成する塩基配列からなるDNA又はその相補鎖に相補的な一定数のヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドを利用することができる。ここで「相補鎖」とは、A:T(RNAの場合はU)、G:Cの塩基対からなる2本鎖DNAの一方の鎖に対する他方の鎖を指す。また、「相補的」とは、当該一定数の連続したヌクレオチド領域で完全に相補配列である場合に限られず、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは98%以上の塩基配列上の同一性を有すればよい。塩基配列の同一性は、前記BLAST等のアルゴリズムにより決定することができる。
斯かるオリゴヌクレオチドは、プライマーとして用いる場合には、特異的なアニーリング及び鎖伸長ができればよく、通常、例えば10塩基以上、好ましくは15塩基以上、より好ましくは20塩基以上、かつ例えば100塩基以下、好ましくは50塩基以下、より好ましくは35塩基以下の鎖長を有するものが挙げられる。また、プローブとして用いる場合には、特異的なハイブリダイゼーションができればよく、本発明の標的遺伝子を構成する塩基配列からなるDNA(又はその相補鎖)の少なくとも一部若しくは全部の配列を有し、例えば10塩基以上、好ましくは15塩基以上、かつ例えば100塩基以下、好ましくは50塩基以下、より好ましくは25塩基以下の鎖長のものが用いられる。
なお、ここで、「オリゴヌクレオチド」は、DNAあるいはRNAであることができ、合成されたものでも天然のものでもよい。又、ハイブリダイゼーションに用いるプローブは、通常標識したものが用いられる。
また、本発明の標的遺伝子の翻訳産物(タンパク質)、当該タンパク質と相互作用する分子、RNAと相互作用する分子、又はDNAと相互作用する分子を測定する場合は、プロテインチップ解析、免疫測定法(例えば、ELISA等)、質量分析(例えば、LC-MS/MS、MALDI-TOF/MS)、1-ハイブリッド法(PNAS 100, 12271-12276(2003))や2-ハイブリッド法(Biol. Reprod. 58, 302-311 (1998))のような方法を用いることができ、対象に応じて適宜選択できる。
例えば、測定対象としてタンパク質が用いられる場合は、本発明の発現産物を特異的に認識する抗体、具体的には発現産物であるタンパク質を他のタンパク質から識別することが可能な構造的特徴部位(エピトープ)を認識する抗体を生体試料と接触させ、当該抗体に結合した試料中のポリペプチド又はタンパク質を検出し、そのレベルを測定することによって実施される。例えば、ウェスタンブロット法によれば、一次抗体として上記の抗体を用いた後、二次抗体として放射性同位元素、蛍光物質又は酵素等で標識した一次抗体に結合する抗体を用いて、その一次抗体を標識し、これら標識物質由来のシグナルを放射線測定器、蛍光検出器等で測定することが行われる。
尚、上記翻訳産物に対する抗体は、ポリクローナル抗体であっても、モノクローナル抗体であってもよい。これらの抗体は、公知の方法に従って製造することができる。具体的には、ポリクローナル抗体は、常法に従って大腸菌等で発現し精製したタンパク質を用いて、あるいは常法に従って当該タンパク質の部分ポリペプチドを合成して、家兎等の非ヒト動物に免疫し、該免疫動物の血清から常法に従って得ることが可能である。
一方、モノクローナル抗体は、常法に従って大腸菌等で発現し精製したタンパク質又は該タンパク質の部分ポリペプチドをマウス等の非ヒト動物に免疫し、得られた脾臓細胞と骨髄腫細胞とを細胞融合させて調製したハイブリドーマ細胞から得ることができる。また、モノクローナル抗体は、ファージディスプレイを用いて作製してもよい(Griffiths, A.D.; Duncan, A.R., Current Opinion in Biotechnology, Volume 9, Number 1, February 1998 , pp. 102-108(7))。
例えば、測定対象としてタンパク質が用いられる場合は、本発明の発現産物を特異的に認識する抗体、具体的には発現産物であるタンパク質を他のタンパク質から識別することが可能な構造的特徴部位(エピトープ)を認識する抗体を生体試料と接触させ、当該抗体に結合した試料中のポリペプチド又はタンパク質を検出し、そのレベルを測定することによって実施される。例えば、ウェスタンブロット法によれば、一次抗体として上記の抗体を用いた後、二次抗体として放射性同位元素、蛍光物質又は酵素等で標識した一次抗体に結合する抗体を用いて、その一次抗体を標識し、これら標識物質由来のシグナルを放射線測定器、蛍光検出器等で測定することが行われる。
尚、上記翻訳産物に対する抗体は、ポリクローナル抗体であっても、モノクローナル抗体であってもよい。これらの抗体は、公知の方法に従って製造することができる。具体的には、ポリクローナル抗体は、常法に従って大腸菌等で発現し精製したタンパク質を用いて、あるいは常法に従って当該タンパク質の部分ポリペプチドを合成して、家兎等の非ヒト動物に免疫し、該免疫動物の血清から常法に従って得ることが可能である。
一方、モノクローナル抗体は、常法に従って大腸菌等で発現し精製したタンパク質又は該タンパク質の部分ポリペプチドをマウス等の非ヒト動物に免疫し、得られた脾臓細胞と骨髄腫細胞とを細胞融合させて調製したハイブリドーマ細胞から得ることができる。また、モノクローナル抗体は、ファージディスプレイを用いて作製してもよい(Griffiths, A.D.; Duncan, A.R., Current Opinion in Biotechnology, Volume 9, Number 1, February 1998 , pp. 102-108(7))。
斯くして、被験者から採取された生体試料中の本発明の標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルが測定され、当該発現レベルに基づいてADの症度悪化が検出される。検出は、具体的には、測定された本発明の標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルを対照レベルまたは予め設定したカットオフ値(参照値)と比較することによって行われる。
シーケンシングにより複数の標的遺伝子の発現レベルの解析を行う場合は、上記したように、発現量のデータであるリードカウント値、該リードカウント値をサンプル間の総リード数の違いを補正したRPM値、当該RPM値を底2の対数値に変換した値(Log2RPM値)又は整数1を加算した底2の対数値(Log2(RPM+1)値)、あるいはDESeq2(Love MI et al. Genome Biol. 2014)を用いて補正されたカウント値(Normalized count値)又は整数1を加算した底2の対数値(Log2(Normalized count+1)値)を指標として用いるのが好ましい。また、RNA-seqの定量値として一般的な、fragments per kilobase of exon per million reads mapped(FPKM)、reads per kilobase of exon per million reads mapped(RPKM)、transcripts per million(TPM)などによって算出される値であってもよい。また、マイクロアレイ法によって得られるシグナル値、及びその補正値であってもよい。また、RT-PCRなどにより特定の標的遺伝子のみの解析を行う場合には、対象遺伝子の発現量をハウスキーピング遺伝子の発現量を基準とする相対的な発現量に変換して解析する方法、又は標的遺伝子の領域を含むプラスミドを用いて絶対的なコピー数を定量(絶対定量)して解析する方法が好ましい。デジタルPCR法によって得られるコピー数であってもよい。
ここで、「対照レベル」とは、一定期間に症度が悪化しなかった患者集団における、当該標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルが挙げられる。該発現レベルは、該集団から測定した当該標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルの平均値や標準偏差等の統計値を参考に決定した値であっても良い。「参照値」とは、一定期間に症度が悪化したか否かと、標的マーカーの発現レベルの関係に基づき、予め決定することができる。例えば、ある集団を、一定期間に症度が悪化したか否かに基づいて悪化群と非悪化群に分け、それぞれの群における標的マーカーの発現レベルの平均値や標準偏差等の統計値を参考に決定した値を、それぞれの群への属否を判別する参照値として決定することができる。標的遺伝子として複数種の遺伝子を用いる場合は、それぞれ各々の遺伝子又はその発現産物について対照レベルや参照値を求めることが好ましい。
シーケンシングにより複数の標的遺伝子の発現レベルの解析を行う場合は、上記したように、発現量のデータであるリードカウント値、該リードカウント値をサンプル間の総リード数の違いを補正したRPM値、当該RPM値を底2の対数値に変換した値(Log2RPM値)又は整数1を加算した底2の対数値(Log2(RPM+1)値)、あるいはDESeq2(Love MI et al. Genome Biol. 2014)を用いて補正されたカウント値(Normalized count値)又は整数1を加算した底2の対数値(Log2(Normalized count+1)値)を指標として用いるのが好ましい。また、RNA-seqの定量値として一般的な、fragments per kilobase of exon per million reads mapped(FPKM)、reads per kilobase of exon per million reads mapped(RPKM)、transcripts per million(TPM)などによって算出される値であってもよい。また、マイクロアレイ法によって得られるシグナル値、及びその補正値であってもよい。また、RT-PCRなどにより特定の標的遺伝子のみの解析を行う場合には、対象遺伝子の発現量をハウスキーピング遺伝子の発現量を基準とする相対的な発現量に変換して解析する方法、又は標的遺伝子の領域を含むプラスミドを用いて絶対的なコピー数を定量(絶対定量)して解析する方法が好ましい。デジタルPCR法によって得られるコピー数であってもよい。
ここで、「対照レベル」とは、一定期間に症度が悪化しなかった患者集団における、当該標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルが挙げられる。該発現レベルは、該集団から測定した当該標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルの平均値や標準偏差等の統計値を参考に決定した値であっても良い。「参照値」とは、一定期間に症度が悪化したか否かと、標的マーカーの発現レベルの関係に基づき、予め決定することができる。例えば、ある集団を、一定期間に症度が悪化したか否かに基づいて悪化群と非悪化群に分け、それぞれの群における標的マーカーの発現レベルの平均値や標準偏差等の統計値を参考に決定した値を、それぞれの群への属否を判別する参照値として決定することができる。標的遺伝子として複数種の遺伝子を用いる場合は、それぞれ各々の遺伝子又はその発現産物について対照レベルや参照値を求めることが好ましい。
さらに、一定期間内に症度が悪化するAD患者由来の標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルと、一定期間内に症度が悪化しないAD患者由来の標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルの測定値を利用して、症度が悪化する患者群及び症度が悪化しない患者群とを分ける判別式(予測モデル)を構築し、当該判別式を利用して、ADの症度悪化を検出することができる。すなわち、一定期間内に症度が悪化するAD患者由来の標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルと、一定期間内に症度が悪化しないAD患者由来の標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルの測定値を教師サンプルとして、症度が悪化する患者群(悪化群)及び症度が悪化しない患者群(非悪化群)を分ける判別式(予測モデル)を構築し、当該判別式に基づいて症度悪化が異なる各患者群を判別するカットオフ値(参照値)を求める。
そして、被験者から採取された生体試料から標的遺伝子又はその発現産物のレベルを同様に測定し、得られた測定値を当該判別式に代入し、当該判別式から得られた結果を参照値と比較することによって、被検者におけるADの症度悪化を検出できる。
そして、被験者から採取された生体試料から標的遺伝子又はその発現産物のレベルを同様に測定し、得られた測定値を当該判別式に代入し、当該判別式から得られた結果を参照値と比較することによって、被検者におけるADの症度悪化を検出できる。
判別式の構築におけるアルゴリズムとしては、機械学習に用いるアルゴリズムなどの公知のものを利用することができる。機械学習アルゴリズムの例としては、ランダムフォレスト(Random forest)、線形カーネルのサポートベクターマシン(SVM linear)、rbfカーネルのサポートベクターマシン(SVM rbf)、ニューラルネットワーク(Nerural net)、一般線形モデル(Generalized linear model)、正則化線形判別分析(Regularized linear discriminant analysis)、正則化ロジスティック回帰(Regularized logistic regression)などが挙げられる。構築した予測モデルに検証用のデータを入力して予測値を算出し、該予測値が実測値と最も適合するモデル、例えば正解率(Accuracy)が最も大きいモデルを最適な予測モデルとして選抜することができる。また、予測値と実測値から検出率(Recall)、精度(Precision)、及びそれらの調和平均であるF値を計算し、そのF値が最も大きいモデルを最適な予測モデルとして選抜することができる。
カットオフ値(参照値)の決定方法は特に制限されず、公知の手法に従って決定することができる。例えば、判別式を使用して作成されたROC(Receiver Operating Characteristic Curve)曲線より求めることができる。ROC曲線では、縦軸に陽性患者において陽性の結果がでる確率(感度)と、横軸に陰性患者において陰性の結果がでる確率(特異度)を1から減算した値(偽陽性率)がプロットされる。ROC曲線に示される「真陽性(感度)」及び「偽陽性(1-特異度)」に関し、「真陽性(感度)」-「偽陽性(1-特異度)」が最大となる値(Youden index)をカットオフ値(参照値)とすることができる。
本発明のADの症度悪化を検出するための検査用キットは、患者から分離した生体試料における本発明の標的遺伝子又はその発現産物の発現レベルを測定するための検査試薬を含有するものである。具体的には、本発明の標的遺伝子又はそれに由来する核酸と特異的に結合(ハイブリダイズ)するオリゴヌクレオチド(例えば、PCR用のプライマー)を含む、核酸増幅、ハイブリダイゼーションのための試薬、或いは、本発明の標的遺伝子の発現産物(タンパク質)を認識する抗体を含む免疫学的測定のための試薬等が挙げられる。当該キットに包含されるオリゴヌクレオチド、抗体等は、上述したとおり公知の方法により得ることができる。
また、当該検査用キットには、上記抗体や核酸の他、標識試薬、緩衝液、発色基質、二次抗体、ブロッキング剤や、試験に必要な器具やポジティブコントロールやネガティブコントロールとして使用するコントロール試薬、生体試料を採取するための用具(例えば、SSLを採取するためのあぶら取りフィルムなど)等を含むことができる。
また、当該検査用キットには、上記抗体や核酸の他、標識試薬、緩衝液、発色基質、二次抗体、ブロッキング剤や、試験に必要な器具やポジティブコントロールやネガティブコントロールとして使用するコントロール試薬、生体試料を採取するための用具(例えば、SSLを採取するためのあぶら取りフィルムなど)等を含むことができる。
上述した実施形態に関し、本発明においてはさらに以下の態様が開示される。
<1>被験者から採取された生体試料について、NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物の発現レベルを測定する工程を含む、当該被験者のアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出方法。
<2>前記測定された発現レベルを、対照レベルまたはカットオフ値(参照値)と比較する工程をさらに含む、<1>の方法。
<3>前記対照レベルまたはカットオフ値(参照値)を決定する工程をさらに含む、<2>の方法。
<4>症度が悪化する患者群及び症度が悪化しない患者群とを分ける判別式(予測モデル)を利用してアトピー性皮膚炎の症度悪化を検出する工程をさらに含む、<1>の方法。
<5>前記判別式(予測モデル)を構築する工程をさらに含む、<4>の方法。
<6>症度悪化が、試料採取時点から12日間以上16日間以下の期間後の時点における状態である、<1>~<5>のいずれかの方法。
<7>症度がEczema Area and Severity Indexに対応する、全身を対象としたアトピー性皮膚炎の症度である、<1>~<6>のいずれかの方法。
<8>遺伝子又はその発現産物の発現レベルがmRNAの発現レベルの測定である、<1>~<7>のいずれかの方法。
<9>遺伝子又はその発現産物が前記被験者の皮膚表上脂質に含まれるRNAである、<1>~<8>のいずれかの方法。
<10>前記被験者が、アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出を必要とするか又は希望するヒトである、<1>~<9>のいずれかの方法。
<11>前記被験者が、アトピー性皮膚炎を発症しているヒト、アトピー性皮膚炎の発症が疑われるヒト又は遺伝的にアトピー性皮膚炎の素因を有するヒトである、<1>~<9>のいずれかの方法。
<12>被験者から採取された生体試料に由来するNCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物のアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出マーカーとしての使用。
<13>症度悪化が、試料採取時点から12日間以上16日間以下の期間後の時点における状態である、<12>の使用。
<14>症度がEczema Area and Severity Indexに対応する、全身を対象としたアトピー性皮膚炎の症度である、<12>又は<13>の使用。
<15>遺伝子又はその発現産物が前記被験者の皮膚表上脂質に含まれるmRNAである、<12>~<14>のいずれかの使用。
<16>前記遺伝子又はそれに由来する核酸と特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド、又は前記遺伝子の発現産物を認識する抗体を含有する、<1>~<11>のいずれかの方法に用いられるアトピー性皮膚炎の症度悪化を検出するための検査用キット。
<17>NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物からなる、アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出マーカー。
<18>前記症度がEczema Area and Severity Indexに対応する、全身を対象としたアトピー性皮膚炎の症度である、<17>のマーカー。
<1>被験者から採取された生体試料について、NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物の発現レベルを測定する工程を含む、当該被験者のアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出方法。
<2>前記測定された発現レベルを、対照レベルまたはカットオフ値(参照値)と比較する工程をさらに含む、<1>の方法。
<3>前記対照レベルまたはカットオフ値(参照値)を決定する工程をさらに含む、<2>の方法。
<4>症度が悪化する患者群及び症度が悪化しない患者群とを分ける判別式(予測モデル)を利用してアトピー性皮膚炎の症度悪化を検出する工程をさらに含む、<1>の方法。
<5>前記判別式(予測モデル)を構築する工程をさらに含む、<4>の方法。
<6>症度悪化が、試料採取時点から12日間以上16日間以下の期間後の時点における状態である、<1>~<5>のいずれかの方法。
<7>症度がEczema Area and Severity Indexに対応する、全身を対象としたアトピー性皮膚炎の症度である、<1>~<6>のいずれかの方法。
<8>遺伝子又はその発現産物の発現レベルがmRNAの発現レベルの測定である、<1>~<7>のいずれかの方法。
<9>遺伝子又はその発現産物が前記被験者の皮膚表上脂質に含まれるRNAである、<1>~<8>のいずれかの方法。
<10>前記被験者が、アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出を必要とするか又は希望するヒトである、<1>~<9>のいずれかの方法。
<11>前記被験者が、アトピー性皮膚炎を発症しているヒト、アトピー性皮膚炎の発症が疑われるヒト又は遺伝的にアトピー性皮膚炎の素因を有するヒトである、<1>~<9>のいずれかの方法。
<12>被験者から採取された生体試料に由来するNCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物のアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出マーカーとしての使用。
<13>症度悪化が、試料採取時点から12日間以上16日間以下の期間後の時点における状態である、<12>の使用。
<14>症度がEczema Area and Severity Indexに対応する、全身を対象としたアトピー性皮膚炎の症度である、<12>又は<13>の使用。
<15>遺伝子又はその発現産物が前記被験者の皮膚表上脂質に含まれるmRNAである、<12>~<14>のいずれかの使用。
<16>前記遺伝子又はそれに由来する核酸と特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド、又は前記遺伝子の発現産物を認識する抗体を含有する、<1>~<11>のいずれかの方法に用いられるアトピー性皮膚炎の症度悪化を検出するための検査用キット。
<17>NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物からなる、アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出マーカー。
<18>前記症度がEczema Area and Severity Indexに対応する、全身を対象としたアトピー性皮膚炎の症度である、<17>のマーカー。
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1 SSL由来RNAを用いた症度悪化群対非悪化群の発現変動遺伝子の探索(ケース1)
1)AD患者の症度に係るスコア取得及びSSL採取
ADを有する成人25名(23~56歳、男性)を被験者とした。被験者は、初回測定時に皮膚科専門医により重症度が軽症又は中等症のADであるとの診断を受けたAD患者であった。被験者は初回測定時にADの症度に係るスコアの取得とSSLの採取を受けた。初回測定の14日後、被験者は再びADの症度に係るスコアの取得を受けた。ADの症度に係るスコアとして、医師による全身のEASIスコア(Hanifin et al. Exp dermatol.10, 2001、全身の皮疹に基づき症状を0~72までにスコアリングする)を用いた。初回測定時、及びその14日後に取得したEASIスコアをそれぞれ初回のEASIスコア、及び14日目のEASIスコアと称し、初回測定時に採取したSSLを初回のSSLと称する。
実施例1 SSL由来RNAを用いた症度悪化群対非悪化群の発現変動遺伝子の探索(ケース1)
1)AD患者の症度に係るスコア取得及びSSL採取
ADを有する成人25名(23~56歳、男性)を被験者とした。被験者は、初回測定時に皮膚科専門医により重症度が軽症又は中等症のADであるとの診断を受けたAD患者であった。被験者は初回測定時にADの症度に係るスコアの取得とSSLの採取を受けた。初回測定の14日後、被験者は再びADの症度に係るスコアの取得を受けた。ADの症度に係るスコアとして、医師による全身のEASIスコア(Hanifin et al. Exp dermatol.10, 2001、全身の皮疹に基づき症状を0~72までにスコアリングする)を用いた。初回測定時、及びその14日後に取得したEASIスコアをそれぞれ初回のEASIスコア、及び14日目のEASIスコアと称し、初回測定時に採取したSSLを初回のSSLと称する。
前述の通りSSLは皮膚表上脂質のことであり、各被験者の全顔からあぶら取りフィルム(5×8cm、ポリプロピレン製、3M社)を用いて回収した。該あぶら取りフィルム
をバイアルに移し、RNA抽出に使用するまで-80℃で約1ヶ月間保存した。
をバイアルに移し、RNA抽出に使用するまで-80℃で約1ヶ月間保存した。
2)RNA調製及びシーケンシング
上記1)のあぶら取りフィルムを適当な大きさに切断し、QIAzol Lysis Reagent(Qiagen)を用いて、付属のプロトコルに準じてRNAを水層に移行させた。該水層から、RNA抽出用スピンカラムを用いた市販のRNA抽出キットを用いて、付属のプロトコルに従いRNAを抽出した。抽出されたRNAを、SuperScript VILO cDNA Synthesis kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いて42℃、90分間逆転写し、cDNAを合成した。逆転写反応のプライマーには、キットに付属しているランダムプライマーを使用した。得られたcDNAから、マルチプレックスPCRにより20802遺伝子に由来するDNAを含むライブラリーを調製した。マルチプレックスPCRは、Ion AmpliSeqTranscriptome Human Gene Expression Kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いて、[99℃、2分→(99℃、15秒→62℃、16分)×20サイクル→4℃、Hold]の条件で行った。得られたPCR産物は、Ampure XP(ベックマン・コールター株式会社)で精製した後に、バッファーの再構成、プライマー配列の消化、アダプターライゲーションと精製、及び増幅を行い、ライブラリーを調製した。調製したライブラリーをIon 540 Chipにローディングし、Ion S5/XLシステム(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いてシーケンシングした。シーケンシングで得られた各リード配列をヒトゲノムのリファレンス配列であるhg19 AmpliSeq Transcriptome ERCC v1を用いて遺伝子マッピングすることで各リード配列の由来する遺伝子を決定した。
上記1)のあぶら取りフィルムを適当な大きさに切断し、QIAzol Lysis Reagent(Qiagen)を用いて、付属のプロトコルに準じてRNAを水層に移行させた。該水層から、RNA抽出用スピンカラムを用いた市販のRNA抽出キットを用いて、付属のプロトコルに従いRNAを抽出した。抽出されたRNAを、SuperScript VILO cDNA Synthesis kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いて42℃、90分間逆転写し、cDNAを合成した。逆転写反応のプライマーには、キットに付属しているランダムプライマーを使用した。得られたcDNAから、マルチプレックスPCRにより20802遺伝子に由来するDNAを含むライブラリーを調製した。マルチプレックスPCRは、Ion AmpliSeqTranscriptome Human Gene Expression Kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いて、[99℃、2分→(99℃、15秒→62℃、16分)×20サイクル→4℃、Hold]の条件で行った。得られたPCR産物は、Ampure XP(ベックマン・コールター株式会社)で精製した後に、バッファーの再構成、プライマー配列の消化、アダプターライゲーションと精製、及び増幅を行い、ライブラリーを調製した。調製したライブラリーをIon 540 Chipにローディングし、Ion S5/XLシステム(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いてシーケンシングした。シーケンシングで得られた各リード配列をヒトゲノムのリファレンス配列であるhg19 AmpliSeq Transcriptome ERCC v1を用いて遺伝子マッピングすることで各リード配列の由来する遺伝子を決定した。
3)使用データ
上記1)で取得した25名のAD患者の初回測定時(初回)のEASIスコアと、その14日後(14日目)のEASIスコアを比較し、14日間でEASIスコアがどのくらい変化したかを算出した。より詳細には、同一個人の14日目のEASIスコアから初回のEASIスコアを減じた値(Δ値)を算出した。Δ値が正の値である場合を「悪化」、負又は零の値の場合を「非悪化」と定義し、被験者のAD患者25名を6名の悪化群と19名の非悪化群に群分けした。
上記1)で取得した25名のAD患者の初回測定時(初回)のEASIスコアと、その14日後(14日目)のEASIスコアを比較し、14日間でEASIスコアがどのくらい変化したかを算出した。より詳細には、同一個人の14日目のEASIスコアから初回のEASIスコアを減じた値(Δ値)を算出した。Δ値が正の値である場合を「悪化」、負又は零の値の場合を「非悪化」と定義し、被験者のAD患者25名を6名の悪化群と19名の非悪化群に群分けした。
上記2)で測定した被験者の初回のSSL由来RNAのシーケンシングによる各リードのリードカウントを、各RNAの発現レベルのデータとした。シーケンシングでの増幅領域が少なくとも2つ以上のエキソンをまたぐ遺伝子を解析対象遺伝子とし、サンプル間の総リードカウントの違いを補正するため、解析対象遺伝子のリードカウントをRPM(Reads per million mapped reads)値に変換した。この中で、90%以上のサンプルで20以上のリードカウントが得られた5453遺伝子を以下の解析に使用した。さらに、RPM値を正規分布に近似するため、整数1を加算した底2の対数値(Log2(RPM+1)値)に変換した。以上の手順で、25名の被験者からの、5453遺伝子の発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)を作成した。
4)データ解析
上記3)で作成した初回のSSL由来の5453遺伝子の発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)を基に、初回測定時点において悪化群と非悪化群で発現レベルに差異がある遺伝子を探索した。まず、悪化群と非悪化群の2群間でWelchのt検定においてp値が0.05未満である遺伝子を選択した。次に、{悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}-{非悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}を算出し、その絶対値が1より大きい遺伝子を選択した。p値が0.05未満であり、且つ発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)の差の絶対値が1より大きい遺伝子を悪化群と非悪化群との間の発現変動遺伝子として抽出したところ、78種の遺伝子が該当した。
上記3)で作成した初回のSSL由来の5453遺伝子の発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)を基に、初回測定時点において悪化群と非悪化群で発現レベルに差異がある遺伝子を探索した。まず、悪化群と非悪化群の2群間でWelchのt検定においてp値が0.05未満である遺伝子を選択した。次に、{悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}-{非悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}を算出し、その絶対値が1より大きい遺伝子を選択した。p値が0.05未満であり、且つ発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)の差の絶対値が1より大きい遺伝子を悪化群と非悪化群との間の発現変動遺伝子として抽出したところ、78種の遺伝子が該当した。
実施例2 SSL由来RNAを用いた症度悪化群対非悪化群の発現変動遺伝子の探索(ケース2)
1)AD患者の症度に係るスコア取得及びSSL採取
実施例1の被験者のうち23名(23~56歳、男性)を被験者として同様の試験を実施した。被験者は、実施例1の初回から14日目からさらに14日経過後(実施例1の初回から28日目)に、実施例1と同様にADの症度に係るスコアの取得とSSLの採取を受けた。28日目のさらに14日後(実施例1の初回から42日目)、被験者は再び実施例1と同様にADの症度に係るスコアの取得を受けた。28日目、及び42日目に取得したEASIスコアをそれぞれ28日目のEASIスコア、及び42日目のEASIスコアと称し、28日目に採取したSSLを28日目のSSLと称する。
1)AD患者の症度に係るスコア取得及びSSL採取
実施例1の被験者のうち23名(23~56歳、男性)を被験者として同様の試験を実施した。被験者は、実施例1の初回から14日目からさらに14日経過後(実施例1の初回から28日目)に、実施例1と同様にADの症度に係るスコアの取得とSSLの採取を受けた。28日目のさらに14日後(実施例1の初回から42日目)、被験者は再び実施例1と同様にADの症度に係るスコアの取得を受けた。28日目、及び42日目に取得したEASIスコアをそれぞれ28日目のEASIスコア、及び42日目のEASIスコアと称し、28日目に採取したSSLを28日目のSSLと称する。
実施例1と同様の方法で、各被験者の全顔からあぶら取りフィルム(5×8cm、ポリプロピレン製、3M社)を用いてSSLを回収した。該あぶら取りフィルムをバイアルに移し、RNA抽出に使用するまで-80℃で約1ヶ月間保存した。
2)RNA調製及びシーケンシング
実施例1と同様の方法で、上記1)で採取したあぶらとりフィルムからRNA調製及びシーケンシングを行った。
実施例1と同様の方法で、上記1)で採取したあぶらとりフィルムからRNA調製及びシーケンシングを行った。
3)使用データ
上記1)で取得した23名のAD患者の28日目のEASIスコアと、その14日後(42日目)のEASIスコアを比較し、14日間でEASIスコアがどのくらい変化したかを算出した。より詳細には、同一個人の42日目のEASIスコアから28日目のEASIスコアを減じた値(Δ値)を算出した。実施例1の定義に従い、被験者のAD患者23名を7名の悪化群と16名の非悪化群に群分けした。
上記1)で取得した23名のAD患者の28日目のEASIスコアと、その14日後(42日目)のEASIスコアを比較し、14日間でEASIスコアがどのくらい変化したかを算出した。より詳細には、同一個人の42日目のEASIスコアから28日目のEASIスコアを減じた値(Δ値)を算出した。実施例1の定義に従い、被験者のAD患者23名を7名の悪化群と16名の非悪化群に群分けした。
上記2)で測定した被験者の28日目のSSL由来RNAのシーケンシングによる各リードのリードカウントを、各RNAの発現レベルのデータとした。シーケンシングでの増幅領域が少なくとも2つ以上のエキソンをまたぐ遺伝子を解析対象遺伝子とした。サンプル間の総リードカウントの違いを補正するため、解析対象遺伝子のリードカウントをRPM(Reads per million mapped reads)値に変換した。この中で、90%以上のサンプルで20以上のリードカウントが得られた5991遺伝子を以下の解析に使用した。さらに、RPM値を正規分布に近似するため、整数1を加算した底2の対数値(Log2(RPM+1)値)に変換した。以上の手順で、23名の被験者からの、5991遺伝子の発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)を作成した。
4)データ解析
上記3)で作成した28日目のSSL由来の5991遺伝子の発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)を基に、28日目測定時点において悪化群と非悪化群で発現レベルに差異がある遺伝子を探索した。まず、悪化群と非悪化群の2群間でWelchのt検定においてp値が0.05未満である遺伝子を選択した。次に、{悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}-{非悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}を算出し、その絶対値が1より大きい遺伝子を選択した。p値が0.05未満であり、且つ発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)の差の絶対値が1より大きい遺伝子を悪化群と非悪化群との間の発現変動遺伝子として抽出したところ、33種の遺伝子が該当した。
上記3)で作成した28日目のSSL由来の5991遺伝子の発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)を基に、28日目測定時点において悪化群と非悪化群で発現レベルに差異がある遺伝子を探索した。まず、悪化群と非悪化群の2群間でWelchのt検定においてp値が0.05未満である遺伝子を選択した。次に、{悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}-{非悪化群のLog2(RPM+1)値の平均値}を算出し、その絶対値が1より大きい遺伝子を選択した。p値が0.05未満であり、且つ発現レベルデータ(Log2(RPM+1)値)の差の絶対値が1より大きい遺伝子を悪化群と非悪化群との間の発現変動遺伝子として抽出したところ、33種の遺伝子が該当した。
実施例3 ケース1とケース2の発現変動遺伝子の比較
上記実施例1(ケース1)で抽出した78種の発現変動遺伝子と、上記実施例2(ケース2)で抽出した33種の発現変動遺伝子を比較した。その結果、表1に示すようにNCLN及びZNF429の2種の遺伝子が、ケース1及びケース2のいずれにおいても、非悪化群に比べて悪化群で有意に発現レベルが上昇していた(p値が0.05未満であり、且つ発現レベルデータの差が1より大きかった)。したがって、SSL由来のNCLN及びZNF429の発現レベルの上昇は、SSL採取時点から14日後のEASIスコアの増加、若しくはEASIスコアに対応する全身のAD症度の悪化の兆候となっている可能性が示された。
上記実施例1(ケース1)で抽出した78種の発現変動遺伝子と、上記実施例2(ケース2)で抽出した33種の発現変動遺伝子を比較した。その結果、表1に示すようにNCLN及びZNF429の2種の遺伝子が、ケース1及びケース2のいずれにおいても、非悪化群に比べて悪化群で有意に発現レベルが上昇していた(p値が0.05未満であり、且つ発現レベルデータの差が1より大きかった)。したがって、SSL由来のNCLN及びZNF429の発現レベルの上昇は、SSL採取時点から14日後のEASIスコアの増加、若しくはEASIスコアに対応する全身のAD症度の悪化の兆候となっている可能性が示された。
Claims (7)
- 被験者から採取された生体試料について、NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物の発現レベルを測定する工程を含む、当該被験者のアトピー性皮膚炎の症度悪化の検出方法。
- 症度悪化が、試料採取時点から12日間以上16日間以下の期間後の時点における状態である、請求項1記載の方法。
- 症度がEczema Area and Severity Indexに対応する、全身を対象としたアトピー性皮膚炎の症度である、請求項1又は2記載の方法。
- 遺伝子又はその発現産物の発現レベルがmRNAの発現レベルの測定である、請求項1~3のいずれか1項記載の方法。
- 遺伝子又はその発現産物が前記被験者の皮膚表上脂質に含まれるRNAである、請求項1~4のいずれか1項記載の方法。
- 前記遺伝子又はそれに由来する核酸と特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド、又は前記遺伝子の発現産物を認識する抗体を含有する、請求項1~5のいずれか1項記載の方法に用いられるアトピー性皮膚炎の症度悪化を検出するための検査用キット。
- NCLN及びZNF429の2種の遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子又はその発現産物からなる、アトピー性皮膚炎の症度悪化の検出マーカー。
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