JP5926795B2 - 胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出するシステム及び装置 - Google Patents
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Description
双端短配列は、5’末端接続プライマー直後の50bp未満の配列と、3’末端接続プライマー直後の50bp未満の配列を指す。双端短配列が、5’末端接続プライマー直後の36bp以下の配列と、3’末端接続プライマー直後の36bp以下の配列を指すことが好ましい。
工程1:母体血液を採取して血漿を調製する。
本実施例において、合計で14個の母体血液サンプルを取得し、サンプルの番号は、G356、G397、G426、G735、G756、G760、G763、G770、G778、G779、G780、G781、G824、G825であって、いずれも中南大学湘雅医学院の▲ウ▼玲仟教授が羊水穿刺によって染色体核型鑑定を経て正常の女性の胎芽サンプル[46,XX]であると鑑定されたものである。上記サンプルを検出したデータは標準曲線の作成に用いられ、また、上記サンプルは標準サンプルになる。血液サンプルを高速遠心処理して血細胞が除去された血漿サンプルを取得し、各サンプルの血漿量は約1mlである。
Qiagen会社が生産したDNA抽出試薬カートリッジを用いて血漿中のDNA(製品番号57704)を抽出することができる。
血漿DNAを双端短配列シークエンシング、単端長配列シークエンシング又は単端短配列シークエンシング用のライブラリに作成することができ、以下は双端短配列シークエンシング用のライブラリに作成する工程である。
接続:DNAを10μlの緩衝液に溶解し、DNA リガーゼ緩衝液2X25μl、PE Adapter Olige Mix 10μl,DNAリガーゼ5μlを添加し、20℃で15分保持する(試薬は、Illuminaサンプル準備試薬カートリッジPE〜102〜1001が提供)。温浴後にQIAGEN QIAquick PCR浄化試薬カートリッジ(part # 28104)を用いてDNAを浄化する。
工程3で製造されたライブラリの違いに基づいて、それぞれ双端短配列シークエンシング、単端長配列シークエンシング又は単端短配列シークエンシングを行うことができる。以下は、双端短配列シークエンシングを行う工程である。
DNAライブラリの双端短配列シークエンシングを行って後(また、単端長配列又は単端短配列のシークエンシングを行うこともできる)、一つのDNA断片両端の各36bpの塩基配列を把握した後、当該両端の配列と人類ゲノム標準配列37.1(Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/assembly/grc/human/data/?build=37)(当該データベースはHG19とも呼ばれる)と比較し、当該両端の配列各々の染色体上の位置を確定した。当該両端配列間の距離が当該DNA断片の長さであって、同時に、当該両端配列が位置する染色体の位置によって当該DNA断片が何番の染色体からのものであるかを確定できる。
は検出したサンプルが当該所定の染色体断片が総DNA断片を占める割合を示し、yは検出対象サンプルの所定の染色体断片上のGC含有量を示し、
は検出した標準サンプル(既に正常のサンプルであることを把握、例えば、実施例1において検出した既に正常であることを把握した14個の標準サンプル)の当該断片の染色体における算術平均GC値を示し、aは当該曲線の傾斜度を示す。各染色体の関数は表1と表2に示す通りで、異なるサンプルのy、yの値は今回試験の検出値であって、当該2つのパラメーターは検出対象サンプルが異なると相違する。
実施例1の検出方法に対応し、本願の発明者は胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出できる試薬カートリッジを開発した。当該試薬カートリッジは、血液の採取に用いることのできる全ての採血針、注射器等であることができる、母体又は腫瘍患者から採血する器具と、遠心分離機に適して血液を収容するための微小管又は他の分離に適する全ての容器又は器具であることができる、前記血液中の血細胞と血漿との分離に適する器具と、プロテアーゼ、飽和フェノール、クロロホルム:イソペンチルアルコール(24:1)、酢酸ナトリウム、無水アルコール、70%アルコール、TE溶液等を含むことができる前記血漿中のDNAを抽出する試薬及び器具と、ここで、Qiagen会社が生産したDNA抽出試薬カートリッジを用いて血漿中のDNA(製品番号57704)を抽出することができ、また他のDNAの抽出に適する試薬又は容器を選択することができ、前記DNAを、双端短配列シークエンシングのライブラリ、単端長配列シークエンシングのライブラリ又は単端短配列シークエンシングのライブラリであることのできるシークエンシング用のライブラリに作成する試薬及び器具と、ここで、前記DNAを双端短配列シークエンシング用のライブラリに作成する試薬及び器具は、10mM ATPを有するT4 DNAリガーゼ緩衝液と、10mM dNTP Mixと、T4 DNAポリメラーゼと、Klenow酵素と、T4PNK(以上の試薬はIlluminaサンプル準備試薬カートリッジPE―102―1001が提供)と、特定の環境でDNAと親和性を有するイオン交換樹脂と、を含み、DNAを分離させる。また、QIAGENQIAquick PCR製品である分離試薬カートリッジ(製品番号#28104)又はQIAGEN MinElute PCR製品である分離試薬カートリッジ(製品番号#28004)を選択することもでき、前記DNAに対して、双端短配列シークエンシング、単端長配列シークエンシング又は単端短配列シークエンシングであることのできるシークエンシングを行う試薬及び器具と、を含み、ここで、双端短配列シークエンシングを行う試薬及び器具は、PEPCRプライマーPE2.0と、PE PCRプライマーPE1.0と、Phusion DNAポリメラーゼ(FinnzymesOy)と、を含む(試薬はIlluminaサンプル準備試薬カートリッジPE―102―1001が提供)。
本願の発明者は、他の胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出できる試薬カートリッジを開発し、それは、血液の採取に用いることのできる全ての採血針、注射器等であることができる、母体又は腫瘍患者から採血する器具と、遠心分離機に適して血液を収容するための微小管又は他の分離に適する全ての容器又は器具であることができる、前記血液中の血細胞と血漿との分離に適する器具と、プロテアーゼ、飽和フェノール、クロロホルム:イソペンチルアルコール(24:1)、酢酸ナトリウム、無水アルコール、70%アルコール、TE溶液等を含むことができる前記血漿中のDNAを抽出する試薬及び器具と、ここで、Qiagen会社が生産したDNA抽出試薬カートリッジを用いて血漿中のDNA(製品番号57704)を抽出することができ、また他のDNAの抽出に適する試薬又は容器を選択することができ、アガロース粉(Biowest 11860)、markermarker(Takara 100bp DNA marker、製品番号D505A)等を含むことができる、物理方法で前記DNAの断片をそのサイズに応じて分離する試薬及び器具と、例えば、一定の区間のアガロース・ゲルを取るカッターを含むことができる、100bp〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間の全てのDNAを選択してシークエンシングを行う試薬及び器具と、を含む。
胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出する装置は、母体の血漿サンプル又は腫瘍患者の血漿サンプル中のDNAに対してシークエンシングを行う検出モジュールと、ここで、前記シークエンシングは母体の血漿サンプル又は腫瘍患者の血漿サンプル中のDNAをシークエンシング用のライブラリに作成する工程であり;母体血漿のサンプル中のDNAに対するシークエンシングに、IlluminaのcBot機器とIlluminaのGenome Analyzer又はHiSeq2000シークエンシング器又はABI会社のSOLiDシリーズのシークエンシング器を用いることができ、前記DNAのシークエンシング結果と染色体組配列図譜とを比較して前記DNA中の各DNA断片が何番の染色体からのものであるか、及び前記各DNA断片の配列長さを確定する比較モジュールと、ここで、人類ゲノム標準配列データベースhg19を利用することができ、同一のサンプル中の検出対象染色体からのDNA断片の数量が全てのDNA断片を占める割合を計算し、前記検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量に基づいて前記割合を補正し、また、検出対象サンプルにおける前記検出対象染色体からのDNA断片の補正後の割合の変異を計算し、前記変異レベルに基づいて検出対象染色体のコピー数を確定する計算モジュールと、前記検出対象染色体のコピー数を出力する出力モジュールと、を含む。
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Claims (24)
- 胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出する試薬カートリッジと胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出する装置とからなる胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出するシステムであって、
前記胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出する試薬カートリッジは、
母体又は腫瘍患者体内から血液を採取する器具と、
前記血液中の血細胞と血漿を分離させるに適する器具と、
前記血漿中のDNAを抽出する試薬及び器具と、
物理方法で、前記DNAの断片のサイズに応じてそれを分離する試薬及び器具と、
100bp〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間の全てのDNAを選択してシークエンシングを行う試薬及び器具と、を含み、
前記腫瘍染色体のコピー数を検出する装置は、
前記DNAのシークエンシング結果と染色体組配列図譜とを比較して、前記DNA中の各DNA断片が何番の染色体からのものであるか、及び前記各DNA断片の配列長さを確定する比較モジュールと、
同一のサンプル中の検出対象染色体からのDNA断片の数量がDNA断片の総数を占める割合を計算し、前記検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量に基づいて前記割合を補正し、また、下記の式に従って、検出対象サンプルにおける前記検出対象染色体からのDNA断片の補正後の割合の変異を計算し、前記変異レベルに基づいて検出対象染色体のコピー数を確定する計算モジュールと、
前記検出対象染色体のコピー数を出力する出力モジュールと、を含み、
補正後の割合の変異=検出対象サンプルの補正済みの割合−補正済みの各標準サンプル割合の平均値)/標準誤差
検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量がそれぞれ、各染色体からのDNA断片が総DNA断片を占める割合と一定の線形関係、即ちy=ax+bの線形関係を有し、前記計算モジュールが、当該関数に従って前記割合を補正し、但し、yは検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量を示し、xは検出対象染色体からのDNA断片の数量が総DNAを占める割合を示し、aとbは常数である胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出するシステム。 - 前記胎芽又は腫瘍染色体が全本の染色体又は一部の染色体である請求項1に記載のシステム。
- 前記DNAをシークエンシング用のライブラリに作成する試薬及び器具をさらに含む請求項1に記載のシステム。
- 前記DNAをシークエンシング用のライブラリに作成する試薬及び器具をさらに含む請求項2に記載のシステム。
- 前記シークエンシング用のライブラリに対してPCR増幅を行う試薬及び器具をさらに含む請求項4に記載のシステム。
- 前記100〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間のDNAが150bp〜170bpのDNAである請求項1又は5に記載のシステム。
- 前記100〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間のDNAが167bpのDNAである請求項6に記載のシステム。
- 胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出する試薬カートリッジと胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出する装置とからなる胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出するシステムであって、
前記胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出する試薬カートリッジは、
母体又は腫瘍患者体内から血液を採取する器具と、
前記血液中の血細胞と血漿を分離させるに適する器具と、
前記血漿中のDNAを抽出する試薬及び器具と、
前記DNAをシークエンシング用のライブラリに作成するための試薬及び器具と、
前記DNAに対してシークエンシングを行う試薬及び器具とを、含み
前記腫瘍染色体のコピー数を検出する装置は、
前記DNAのシークエンシング結果と染色体組配列図譜とを比較して、前記DNA中の各DNA断片が何番の染色体からのものであるか、及び前記各DNA断片の配列長さを確定する比較モジュールと、
同一のサンプル中の検出対象染色体からのDNA断片の数量がDNA断片の総数を占める割合を計算し、前記検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量に基づいて前記割合を補正し、また、下記の式に従って、検出対象サンプルにおける前記検出対象染色体からのDNA断片の補正後の割合の変異を計算し、前記変異レベルに基づいて検出対象染色体のコピー数を確定する計算モジュールと、
前記検出対象染色体のコピー数を出力する出力モジュールと、を含み、
補正後の割合の変異=検出対象サンプルの補正済みの割合−補正済みの各標準サンプル割合の平均値)/標準誤差
検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量がそれぞれ、各染色体からのDNA断片が総DNA断片を占める割合と一定の線形関係、即ちy=ax+bの線形関係を有し、前記計算モジュールが、当該関数に従って前記割合を補正し、但し、yは検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量を示し、xは検出対象染色体からのDNA断片の数量が総DNAを占める割合を示し、aとbは常数である胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出するシステム。 - 前記胎芽又は腫瘍染色体が全本の染色体又は一部の染色体である請求項8に記載のシステム。
- 血漿から抽出した前記DNAに対してPCR増幅を行う試薬及び器具をさらに含む請求項8に記載のシステム。
- 母体の血漿サンプル又は腫瘍患者の血漿サンプル中のDNAに対してシークエンシングを行う検出モジュールと、
前記DNAのシークエンシング結果と染色体組配列図譜とを比較して、前記DNA中の各DNA断片が何番の染色体からのものであるか、及び前記各DNA断片の配列長さを確定する比較モジュールと、
同一のサンプル中の検出対象染色体からのDNA断片の数量がDNA断片の総数を占める割合を計算し、前記検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量に基づいて前記割合を補正し、そして、下記の式に従って検出対象サンプルにおける前記検出対象染色体からのDNA断片の補正後の割合の変異を計算し、前記変異レベルに基づいて検出対象染色体のコピー数を確定する計算モジュールと、
前記検出対象染色体のコピー数を出力する出力モジュールと、を含み、
補正後の割合の変異=検出対象サンプルの補正済みの割合−補正済みの各標準サンプル割合の平均値)/標準誤差
検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量がそれぞれ、各染色体からのDNA断片が総DNA断片を占める割合と一定の線形関係、即ちy=ax+bの線形関係を有し、前記計算モジュールが、当該関数に従って前記割合を補正し、但し、yは検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量を示し、xは検出対象染色体からのDNA断片の数量が総DNAを占める割合を示し、aとbは常数である胎芽又は腫瘍染色体のコピー数を検出する装置。 - 前記計算モジュールが、第2、3、4、5、6、7、8、12、13、18、X番の染色体の割合を補正し、且つaは負数である請求項11に記載の装置。
- 前記第2、3、4、5、6、7、8、12、13、18、X番の染色体からのDNA断片のGC含有量と各染色体からのDNA断片が総DNA断片を占める割合との間の線形関係が以下のとおりである請求項12に記載の装置。
- 前記計算モジュールが第1、9、10、11、15、16、17、19、20、21、22番の染色体の割合を補正し、且つaは正数である請求項11に記載の装置。
- 前記第1、9、10、11、15、16、17、19、20、21、22番の染色体からのDNA断片のGC含有量と各染色体からのDNA断片が総DNA断片を占める割合との間の線形関係が以下の通りである請求項14に記載の装置。
- 前記検出モジュールが、母体の血漿サンプル又は腫瘍患者の血漿サンプル中の全てのDNAをシークエンシング用のライブラリに作成する請求項11乃至15の中のいずれかに記載の装置。
- 前記母体の血漿サンプル又は腫瘍患者の血漿サンプル中のDNAに対するシークエンシングが、双端短配列シークエンシング、単端長配列シークエンシング又は単端短配列シークエンシングである請求項11に記載の装置。
- 前記胎芽又は腫瘍染色体が全本の染色体又は一部の染色体である請求項11に記載の装置。
- 前記母体の血漿サンプル又は腫瘍患者の血漿サンプル中のDNAに対して、シークエンシングを行う前にPCR増幅を行う請求項17に記載の装置。
- 計算モジュールが、同一のサンプル中の100bp〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間の全てのDNAの中の、検出対象染色体からのDNA断片の数量が100bp〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間の全てのDNA断片の総数を占める割合を計算し、100bp〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間の全てのDNA中の検出対象染色体からのDNA断片のGC含有量に基づいて前記割合を補正し、そして、検出対象サンプルにおける前記検出対象染色体からのDNA断片の補正後の割合の変異を計算し、前記変異レベルに基づいて検出対象染色体のコピー数を確定する請求項19に記載の装置。
- 前記母体の血漿サンプル又は腫瘍患者の血漿サンプル中の100bp〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間の全てのDNAをシークエンシング用のライブラリに作成する請求項20に記載の装置。
- 前記母体の血漿サンプル又は腫瘍患者の血漿サンプル中のDNAを、シークエンシング用のライブラリに作成される前又はその後にPCR増幅を行う請求項21に記載の装置。
- 前記100〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間のDNAが150bp〜170bpのDNAである請求項20に記載の装置。
- 前記100〜250bp間のいずれかの一点又はいずれかの一つの区間のDNAが167bpのDNAである請求項23に記載の装置。
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