JPWO2003031652A1 - I型糖尿病の検査方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、IKBL1遺伝子プロモーター領域に見られる多型を検出することによるI型糖尿病の検査方法、並びに多型ハプロタイプを識別するための実用的なタイピング法を提供する。
Description
技術分野
本発明は、塩基配列多型を検出することを特徴とするI型糖尿病の検査方法、該検査方法に使用されるプライマー及びプローブ、並びに該プライマー及び/またはプローブを含むI型糖尿病の検査試薬または検査キットに関する。
本発明は更に、二本鎖DNA多型検出法(DSCA)を用いることを特徴とするハプロタイプの検出方法に関する。
背景技術
I型糖尿病(インスリン依存性糖尿病)は膵臓β細胞を標的とする自己免疫疾患であり、その発症には遺伝的な要因すなわち何らかの遺伝子変異が関与すると考えられている。この遺伝的な要因を同定する目的で以前よりHLAの解析が行われており、本疾患への感受性および抵抗性を規定する遺伝子がHLA領域内に存在することが示され、特にHLA−DR/DQ領域内のDRB1遺伝子とDQB1遺伝子の関与が明らかとなっている。しかしながら、HLAに連鎖した本疾患への感受性・抵抗性は、必ずしもDRB1とDQB1遺伝子のみでは説明出来ない。さらに最近の欧米人における詳細な家系解析では、最も関連の強い領域はDR/DQ領域であるが、それとは別にTNF領域近傍にも強い関連を示す領域があり、そこには本疾患への感受性および抵抗性をコントロールする遺伝子が存在すると推定される(Zavattari Pら,Hum Mol Genet(2000)20:2967−2972)。
本発明者らは日本人本症患者を対象としたHLA領域内遺伝子群の解析を行っており、本症への感受性・抵抗性がDRB1とDQB1の相互作用によってコントロールされること(Yasunaga Sら,Tissue Antigens(1996)47:37−48)、本症への感受性にHLA−Bが関与すること(Hamaguchi Kら,Tissue Antigens(2000)55:10−15)を報告して来た。
発明の開示
本発明者らはHLA領域内の多数のマイクロサテライトマーカーの多型解析を行い、本症への感受性・抵抗性と強く関連する領域として、DR/DQ領域およびHLA−B領域の2領域以外に、もうひとつTNF近傍領域を発見した。さらに、このTNF近傍領域内に存在するIKBL1遺伝子に着目した解析を行い、本遺伝子のプロモーター領域の4箇所に多型(Allcock RJNら,Immunogenetics(2001)52:289−293)が存在することを確認した。また、IKBL1遺伝子のプロモーター多型は、それぞれが異なる転写因子の結合配列に類似した配列部位に認められることから、これらのプロモーター多型、ないしプロモーター多型ハプロタイプはIKBL1遺伝子の転写制御における個体差と関連することが示唆される。
しかしながら、これらの多型とI型糖尿病との直接の関連については知られておらず、また特定のハプロタイプとの関連については全く報告されていない。
本発明者らはI型糖尿病とIKBL1遺伝子との関連を直接解明することを目的として、このプロモーター多型を個別に識別・検出する方法に加え、個々の多型を一括した多型ハプロタイプとして識別するための実用的なタイピング法を開発した。開発したタイピング法は二本鎖DNA構造多型解析法(double standard conformation analysis,DSCA)(Arguello JRら,Nature Genet(1998)18:192−194;Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56)を基本原理とするが、タイピングに用いるレファレンスに挿入、欠失または置換変異を人為的に導入することで、タイピング精度を飛躍的に向上させたものである。
従って、本発明はIkBL1遺伝子のプロモーター領域の多型を検出することを特徴とするI型糖尿病の検査方法に関する。又、本発明は多型、特にハプロタイプの検出方法に関する。さらに、本発明はIkBL1阻害物質を有効成分とするI型糖尿病治療薬に関する。
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(11)を提供する。
(1) 以下の(a)から(d)のいずれかの塩基の多型を検出することを特徴とする、I型糖尿病の検査方法。
(a)配列番号17で表される塩基配列上の第67〜74番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(b)配列番号17で表される塩基配列上の第171番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(c)配列番号17で表される塩基配列上の第233番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(d)配列番号17で表される塩基配列上の第433番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(2) 上記(a)から(d)の塩基の多型のハプロタイプを検出することを特徴とする、上記(1)に記載のI型糖尿病の検査方法。
(3) I型糖尿病の検査に用いるための、以下の(a)から(d)のいずれかに記載のプライマー。
(a)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第67〜74番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(b)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第171番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(c)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第233番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(d)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第433番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(4) 以下の(a)から(d)のいずれかの塩基を含む領域にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド。
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の塩基中に1塩基が挿入された塩基配列からなるDNAの第67〜74番目及び挿入された1塩基を含む塩基
(b)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第171番目の塩基
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第233番目の塩基
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第433番目の塩基
(5) I型糖尿病の検査のために用いるプローブである、上記(4)に記載のオリゴヌクレオチド。
(6) 上記(3)に記載のプライマー及び/または上記(5)に記載のプローブを含む、I型糖尿病の検査試薬。
(7) 上記(3)に記載のプライマー及び/または上記(5)に記載のプローブを含む、I型糖尿病の検査キット。
(8) I型糖尿病の検査に用いるための、以下の(a)から(d)のいずれかに記載のDNA。
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の塩基中に一塩基が挿入された塩基配列からなるDNAにおいて、第67〜74番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(b)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第171番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第233番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第433番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(9) 二本鎖DNA多型検出法(DSCA)を用いることを特徴とするハプロタイプの検出方法。
(10) DSCAに用いるレファレンスが非天然型のレファレンスであることを特徴とする上記(9)に記載の検出方法。
(11) 多型部位の近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行うことにより非天然型のレファレンスを作製することを含む、上記(10)に記載の検出方法。
本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願2001−306868号の明細書および/または図面に記載される内容を包含する。
発明を実施するための最良の形態
遺伝的多型の一つである一塩基多型(SNP)とは、集団内で1%以上の頻度で出現する、塩基配列上の単一塩基の置換、挿入、または欠失による多型をいう。SNPは、ゲノム上に広く高密度に分布し、疾患の有無、人種及び個人により異なるため、疾患感受性、人種及び個人差を検出する為の有益なマーカーとなり得る。
本発明において、IkBL1遺伝子のプロモーター領域に存在する多型(図1に示す4箇所の多型)が、I型糖尿病の発症と相関があることが見出された。すなわち、遺伝子の転写開始点(配列番号17で表される、後述するアリル(allele)01の塩基配列上の第496番目の塩基)を1とし、その上流に向かって−1からさかのぼって−422位に相当する塩基の上流にTが8個(T8)(配列番号17の第67〜74番目)または9個(T9)(配列番号17の第67〜74番目の塩基に対して1塩基挿入)の多型、−325位(配列番号17の第171番目)がCまたはGの多型、−263位(配列番号17の第233番目)がAまたはGの多型、および−63(配列番号17の第433番目)がTまたはAの多型である(図1)。さらに、アリル01(配列番号17)(−422位(第67〜74番目)がT8、−325位(第171番目)の塩基がC、−263位(第233番目)の塩基がA、−63位(第433番目)の塩基がT)を有している場合には、I型糖尿病を発症する確率が高いことが判明した。又、アリル03(配列番号19)(−422位がT8、−325位がC、−263位がG、−63位がT)を有している場合にはI型糖尿病を発症する確率が低いことが判明した。
従って、これらの各位置の多型又は相補鎖上の対応する多型を指標として、I型糖尿病の検査を行うことができる。
本発明のI型糖尿病の検査は−422位、−325番目、−263番目、−63番目の塩基の多型の中から1又は複数の多型を選択して個々の多型を検出することにより行うことも可能であるが、それら4つの多型のハプロタイプとして検出することにより行うことが好ましい。
なお、本発明におけるI型糖尿病の検査方法には、既にI型糖尿病の症状を発症している患者の検査及び、未だ症状を発症していない被験者がI型糖尿病にかかりやすいか否かを判断する為に行う検査などが含まれる。本発明の検査では、被験者から検出した多型が、I型糖尿病患者において有意に頻度の高い多型である場合、被験者はI型糖尿病に羅患する危険性が高いと判断され、そうでない場合には、被験者はI型糖尿病に羅患する可能性が低いと判断される。
本発明のI型糖尿病の検査には、前記遺伝的多型を検出するために、プライマー及び/またはプローブが使用され得る。本発明の検査方法に用いられるプライマーとしては、配列番号17に表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ、標的多型部位(配列番号17に表される塩基配列における第67〜74番、第171番、第233番、または第433番の塩基)を挟み込むように設計されたプライマーであることが必要である。ここで,「挟み込む」とは、フォワードプライマー及びリバースプライマーからなるプライマー対によって増幅されるDNA断片の塩基配列中に(標的多型部位を)含むことをいう。本発明の検査に用いるプライマーは、通常、10mer〜100merであり、好ましくは15mer〜40mer、更に好ましくは18mer〜30merである。また、当該プライマーによって増幅されるDNA領域の長さは、50bp〜5,000bp、好ましくは100bp〜1,500bp、更に好ましくは200bp〜700bpである。尚、プライマーの鋳型DNAへのハイブリダイゼーションは、当分野において通常用いられる条件下で行うことができる。プライマーは、相補的な塩基対結合を形成できること、そしてその3’末端において相補鎖合成の起点となる−OH基を与えることの2つの条件を満たしている限り、プライマーを構成する主鎖はホスホジエステル結合によるもの(例えばDNA)に限定されない。例えばリン(P)ではなく硫黄(S)をバックボーンとしたホスホチオエート体や、ペプチド結合に基づくペプチド核酸からなるものであることもできる。また、塩基は、相補的な塩基対結合を可能とするものであれば良い。天然においては、アデニン、グアニン、シトシン、チミン及びウラシルの5種類により構成されるが、例えばブロモデオキシウリジン等の類似体であることもできる。
本発明はまた、上記多型部位を含む領域にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドを提供する。このようなオリゴヌクレオチドは、好ましくは、上記本発明のDNAの多型部位を含む領域にハイブリダイズするものである。ここで、「特異的」とは、上記本発明のDNAの多型部位を含む領域にハイブリダイズし、他の領域にハイブリダイズしないことを意味する。このようなハイブリダイゼーションの条件は、当業者であれば適宜選択することができる。ハイブリダイゼーションの条件として、例えば低ストリンジェントな条件が挙げられる。低ストリンジェントな条件とは、ハイブリダイゼーション後の洗浄において、例えば42℃、5×SSC、0.1%SDSの条件であり、好ましくは50℃、2×SSC、0.1%SDSの条件である。より好ましいハイブリダイゼーションの条件としては、高ストリンジェントな条件が挙げられる。高ストリンジェントな条件とは、例えば65℃、0.1×SSC、0.1%SDSである。但し、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては、温度や塩濃度等の複数の要素があり、当業者はこれらの要素を適宜選択することで、同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。本発明のオリゴヌクレオチドは、上記多型部位を含むDNA領域にハイブリダイズする限り、その鎖長に特に制限はないが、好ましくは10mer〜200merであり、より好ましくは15mer〜100merであり、更に好ましくは15mer〜30merのオリゴヌクレオチドである。本発明のオリゴヌクレオチドは、前記多型を検出するためのプローブとして、前記多型を含むDNAを精製するための吸着リガンドとして、さらにはI型糖尿病検査のためのDNAチップ用プローブとして利用することができる。
尚、上記プライマー及びプローブは、当該技術分野で公知の方法によって製造することができ、例えば、DNAプライマー及びDNAプローブは、ホスホトリエチル法、ホスホジエステル法またはこれらの自動化された方法等を利用して、簡便にはDNA自動合成機等を利用して本発明で開示する塩基配列に従って合成することができる。
本発明はまた、I型糖尿病の検査に用いるための、多型を含むDNAを提供する。
本発明のDNAには、
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の塩基中に一塩基が挿入された塩基配列からなるDNAにおいて、第67〜74番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号47で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第171番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA、
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第233番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA、及び
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第433番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA、
が含まれる。
本発明のDNAは、上記多型部位を含む限りその鎖長に制限はないが、好ましくは上記多型部位を含む10bp〜200bpのDNAであり、より好ましくは15bp〜100bpのDNAであり、更に好ましくは15bp〜30bpである。
本発明のDNAは、被験者由来のゲノムDNAの制限酵素処理や、該ゲノムDNAを鋳型にし、上記本発明のプライマーDNAを利用したポリメラーゼ連鎖反応により得ることができ、I型糖尿病の検査において上記多型を検出するための試料(遺伝子診断のための試料)となる。また、I型糖尿病の検査のためのDNAチップに利用することも可能である。
上記のプライマー及び/またはプローブは、I型糖尿病の検査試薬として使用することができる。更に、これらの試薬をパッケージングし、キットとして供給することも可能である。より具体的には、例えば以下の構成要素(A)または(B)を含むものが挙げられる。
(A) 以下の(a)から(d)のいずれかに記載のプライマー。
(a)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第67〜74番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(b)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第171番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(c)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第233番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(d)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第433番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(B) 以下の(a)から(d)のいずれかの塩基を含む領域にハイブリダイズするDNAプローブ。
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の8個の塩基中に1塩基が挿入された塩基配列からなるDNAの第67〜74番目の塩基
(b)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第171番目の塩基
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第233番目の塩基
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第433番目の塩基
上記キットには、必要に応じて、更に酵素反応に好適な条件を与える緩衝液、合成反応生成物の検出のために必要な試薬類等を加えることが可能である。
尚、本発明において、ある塩基配列からなるDNAと記載されている場合には、その塩基配列からなる一本鎖DNA、該一本鎖DNAの相補鎖からなる一本鎖DNA、それら2つの一本鎖DNAからなる二本鎖DNAなどを含む。
本発明のI型糖尿病の検査方法においては、多型の検出は公知の方法により行うことができる。多型の検出方法としては、例えば、二本鎖DNA多型検出法(DSCA:Double Strand Conformation analysis)(Arguello JRら,Nature Genet(1998)18:192−194;Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56)、PCR−SSCP(single−strand conformation polymorphism、一本鎖高次構造多型)法(Genomics.(1992),Jan 1,12(1),139−146,Oncogene.(1991),Aug 1,6(8),1313−1318,PCR Methods Appl.(1995),Apr 1,4(5),275−282)、DNAチップを用いた方法(ポストゲノム時代の実験講座1ゲノム機能研究プロトコール,140−143,羊土社,Wang,D.G.ら,Science,280,1077−1082,(1998))、質量分析を用いた方法(Philip Rossら,Nat.Biotechnol.16,1347−1351,(1998))、塩基配列を直接決定する方法、などの方法を用いることができ、限定されるものではない。
本発明の検査方法の一つの態様は、被験者の標的多型部位を含む遺伝子領域の塩基配列を直接決定する方法である。具体的には、被験者からDNA試料を調製する工程、本発明のプライマーDNAを用いて被験者由来のDNAを増幅する工程、及び増幅したDNAの塩基配列を決定する工程、を含む方法である。DNAの調製は、例えば被験者から採取した末梢血白血球からQIAmpDNA blood kit(QIAGEN社)を用いて行うことが可能である。次いで、標的多型部位を増幅し得る本発明のプライマーを設計し、これを用いて、調製したDNA試料を鋳型としてポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行い、得られたPCR産物の塩基配列を決定する。塩基配列の決定は、上記PCRに用いたプライマー対のうちいずれか一方をシークエンシングプライマーとして利用して行うと好適である。塩基配列の決定の結果検出された多型がI型糖尿病の患者型であれば、被験者はI型糖尿病の危険があると判定される。
多型部位を含むDNA試料の物理化学的性質の差を利用する検査方法として、被験者からDNA試料を調製する工程、本発明のプライマーDNAを用いて被験者由来のDNAを増幅する工程、及び増幅したDNAを一本鎖に解離させる工程、解離させた一本鎖DNAを非変性ゲル上で分離する工程、分離した一本鎖DNAのゲル上での移動度を健常者の対照と比較する工程、を含むPCR−SSCP法が挙げられる。この方法は操作が比較的簡便であり、また試料の量も少なくてすむ等の利点を有している。
具体的には、まず、標的部位を含む領域を、本発明のプライマーを用いたPCR法等によって増幅する。増幅される範囲としては、100〜600bp程度の長さが好ましい。PCR反応の条件は、当該分野において通常行われる範囲で行うことができる。PCRによる遺伝子断片増幅の際、標識したプライマーを用いるか、あるいはPCR反応液に標識した基質塩基を加えて反応させることによって、合成されるDNA断片を標識する。標識には32P等の放射性同位体、蛍光色素、ビオチン等を用いることができる。こうして得られた標識されたDNA断片を、加熱等によって変性させ、尿素等の変性剤を含まないポリアクリルアミドゲルによって電気泳動を行う。この際、ゲルに適量(5から10%程度)のグリセロールを添加することにより、DNA断片の分離条件を改善することができる。電気泳動は通常室温(20から25℃)で行うが、好ましい分離が得られないときには4℃〜30℃までの温度で行っても良い。電気泳動後、DNA断片の移動度を、X線フィルムを用いたオートラジオグラフィーや、蛍光を検出するスキャナー等で検出し、解析する。標識したDNAを用いない場合においても、電気泳動後のゲルをエチジウムブロマイドや銀等によって染色することによって、バンドを検出することができる。
本発明のプローブを用いた検査方法として、DNAチップ等のDNAマイクロアレイを用いた検査方法が挙げられる。本方法は、具体的には、例えば被験者からDNA試料を調製する工程、及び得られたDNA試料をDNAチップ上に固定した本発明のプローブとハイブリダイズさせる工程、を含む。
この方法においては、上記と同様にしてDNA試料を調製し、場合によってPCR反応を行ってDNAを増幅する。その後、DNA試料またはPCR産物を蛍光物質やビオチン等で標識し、DNAチップ上に固定したオリゴヌクレオチドプローブとハイブリダイズさせる。目的の多型を検出する際のDNAチップ上のプローブとしては、1SNP(2パターン)について、SNP部位をプローブの中心にもつ配列、SNPの前後4個目の塩基を中心にもつ配列、SNPの前後1個目の塩基を中心にもつ配列、これらの各プローブに対して中央にミスマッチをもつネガティブコントロールのプローブ等を用いることができる。最後に、非特異的な結合を洗浄により除去した後、ハイブリダイズした遺伝子を同定し、多型を検出することができる。
本発明で使用できる検査方法の他の態様として、MALDI−TOF(Matrix−assistedlaser desorption ionization time−of−flight mass spectrometry)質量分析を用いた方法である。本方法は、具体的には、被験者からDNA試料を調製する工程、本発明のプライマーDNAを用いて被験者由来のDNAを増幅する工程、及び増幅したDNAをMALDI−TOF質量分析法により測定する工程、を含む。
まず、上記と同様にしてDNA試料を調製し、PCR反応によりDNAを増幅した後、PCR産物をマトリックス支援のもとにレーザー脱離イオン化し、飛行時間型質量分析計で測定することにより、多型を検出できる。更に、MALDI−TOF質量分析法に、プライマー伸長反応法を組み合わせた方法を用いても良い(ポストゲノム時代の実験講座1ゲノム機能研究プロトコール,144−149,羊土社,Lawrence A.Hoffら,Genome Res.7,378−388(1997),Tang,K.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,96:10016−10020(1990))。
更に本発明の検査方法の他の態様は、被験者からDNA試料を調製する工程、本発明のプライマーDNAを用いて被験者由来のDNAを増幅する工程、及び増幅したDNAを、DNA変性剤の濃度が次第に高まるゲル上で分離する工程、分離したDNAのゲル上での移動度を対照と比較する工程、を含む方法である。このような方法としては、変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法(denaturant gradient gel electrophoresis:DGGE)が挙げられる(Erlich編,PCR Technology,Principles and Applications for DNA Amplification,(W.H.Freeman and Co.,New York,1992),Chapter 7)。
本方法は、上記と同様にしてDNA試料を調製し、PCR反応によりDNAを増幅した後、これを尿素等の変性剤の濃度が移動するに従って徐々に高くなっているポリアクリルアミドゲル中で電気泳動し、健常者と比較する。変異が存在する場合には、より低い変性剤濃度位置でDNA断片が一本鎖になり、極端に移動速度が遅くなるため、この移動度の差を検出することにより多型の存在を検出することができる。
本発明のI型糖尿病の検査方法において用いる多型の検出方法として、特に好ましいのはDSCA法である。特に被験者のハプロタイプ解析の場合には、DSCA法が有用である。
DSCA法の原理は、標識した標準試料(レファレンス)と測定対象サンプルDNAとの間のヘテロデュプレックスをアクリルアミドゲル中で電気泳動すると、測定対象サンプルの塩基配列の違い(ヘテロデュプレックス構成時のミスマッチ位置の違い)に応じて、その移動度が異なることを利用するものである。一般に、ヘテロデュプレックスの移動度はホモデュプレックスより遅れるが、この際にヘテロデュプレックスを形成する配列間の違いがより大きい程、移動度の遅れが生じると考えられており、このことを利用したHLAタイピング法が開発されている(Arguello JRら,Nature Genet(1998)18:192−194;Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56;Higuchi R,PCR Technology,Principles and applications for DNA amplification(Erlich HA編)(1989)Stockton Press,New York,pp61−70;Ramon DSら,Hum Immunol(1998)59:734−747)。
DSCA法による多型検出の原法では、健常者集団に本来存在するアリル(allele)をレファレンスとして、目的とする領域の多型を検出しようとする。しかしながら、本来存在するアリルをレファレンスとして用いた場合には、その移動度に明確な差がでず、テストしているサンプルのアリル型を明瞭に区別出来ないことがある。
そこで本発明者らは、一般に単塩基置換の場合より、塩基挿入/欠失の場合の方がヘテロデュプレックスの移動度が遅れやすい現象(Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56;Turner DMら,Tissue Antigens(1999)54:400−404)に着目し、人為的に1〜数塩基の挿入、欠失または置換等の変異を導入してレファレンスを作成することにより、サンプルのアリル型を明瞭に区別できることを見出した。つまり、人為的に欠失、挿入または置換を行うことにより、本来、天然には存在していない配列を持った人工的なレファレンスを作成したのである。
本発明でいう人工的な(非天然の)レファレンスとは、本来、天然には存在していない塩基配列を有しているレファレンスをいう。人工的なレファレンスを作成する際には、天然に存在する塩基配列を基にして、その多型部位の近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行うことが好ましい。ここで、1〜数塩基とは、特に限定されるものではないが、好ましくは1〜10塩基、さらに好ましくは1〜5塩基、最も好ましくは1〜2塩基である。本発明でいう多型部位の近傍領域とは、好ましくは多型部位から10塩基以内、さらに好ましくは5塩基以内、最も好ましくは3塩基以内を指す。
又、塩基配列の中に複数の多型部位が存在する場合には、その複数の多型部位の中から1又は数個の多型部位を選択し、選択した多型部位の近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行ってもよいが、塩基配列中に含まれる全ての多型部位について近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行ってもよい
本発明のレファレンスを用いたハプロタイプ検出方法は、ハプロタイプのタイピング精度が飛躍的に向上しており、高精度かつ高効率でハプロタイプの検出が可能である。
尚、上記したいずれの検査方法においても、測定対象であるDNA試料はヒト由来のサンプルであり、これを含むものであれば特に限定なく、例えば血液、骨髄液、精液、腹腔液、尿等の体液、肝臓等の組織細胞、毛髪等の体毛等を利用できる。ゲノムDNAは、これらのサンプルより常法に従い抽出、精製し、調製することができる。
本発明により見出されたI型糖尿病と相関のある多型はIkBL1遺伝子のプロモーター領域に存在しており、この多型はIkBL1遺伝子の転写に影響を与えることが見出された。つまり、I型糖尿病感受性と関連するアリルではIkBL1遺伝子の転写活性が高く、IkBL1の発現が多いことが考えられる為、IkBL1遺伝子はI型糖尿病の発症に何らかの関与をしている可能性が示唆される。
従って、このIkBL1を阻害することにより、I型糖尿病を治療若しくは抑制することが可能と考えられ、IkBL1抑制物質はI型糖尿病治療薬又は抑制薬になると考えられる。
IkBL1抑制物質には、IkBL1に結合してIkBL1の活性を阻害する物質や、IkBL1遺伝子の転写を抑制する物質などが含まれる。
IkBL1遺伝子の転写を抑制する物質としては、IkBL1遺伝子に対するアンチセンスが挙げられる。アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、例えば、IkBL1をコードするDNAまたはmRNAのいずれかの箇所にハイブリダイズするアンチセンスオリゴヌクレオチドが含まれる。このアンチセンスオリゴヌクレオチドは、好ましくはIkBL1のDNAまたはmRNA中の連続する少なくとも15個以上のヌクレオチドに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドである。さらに好ましくは、連続する少なくとも15個以上のヌクレオチドがプロモーター領域若しくは翻訳開始コドンを含むアンチセンスオリゴヌクレオチドである。アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、それらの誘導体や修飾体を使用することができ、例えば、メチルホスホネート型やエチルホスホネート型のような低級アルキルホスホネート修飾体、ホスホロチオエート修飾体又はホスホロアミデート修飾体等が挙げられる。
IkBL1に結合してIkBL1の活性を阻害する物質としては、例えばIkBL1に対する抗体が考えられる。IkBL1に対する抗体はIkBL1を抗原として公知の方法により作成することができる。
本発明の抗体は、抗原と結合する限り特に制限はなく、マウス抗体、ラット抗体、ウサギ抗体、ヒツジ抗体、キメラ抗体、ヒト型化抗体、ヒト抗体等を適宜用いることができる。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が、均質な抗体を安定に生産できる点でモノクローナル抗体が好ましい。ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体は当業者に周知の方法により作製することができる。
モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマは、基本的には公知技術を使用し、以下のようにして作製できる。すなわち、所望の抗原や所望の抗原を発現する細胞を感作抗原として使用して、これを通常の免疫方法にしたがって免疫し、得られる免疫細胞を通常の細胞融合法によって公知の親細胞と融合させ、通常のスクリーニング法により、モノクローナルな抗体産生細胞(ハイブリドーマ)をスクリーニングすることによって作製できる。ハイブリドーマの作製は、たとえば、ミルステインらの方法(Kohler.G.及びMilstein,C.,Methods Enzymol.(1981)73:3−46)等に準じて行うことができる。抗原の免疫原性が低い場合には、アルブミン等の免疫原性を有する巨大分子と結合させ、免疫を行えばよい。
また、抗体遺伝子をハイブリドーマからクローニングし、適当なベクターに組み込んで、これを宿主に導入し、遺伝子組換え技術を用いて産生させた遺伝子組換え型抗体を用いることも(例えば、Carl,A.K.Borrebaeck,James,W.Larrick,THERAPEUTIC MONOCLONAL ANTIBODIES,Published in the United Kingdom by MACMILLAN PUBLISHERS LTD,1990参照)。具体的には、ハイブリドーマのmRNAから逆転写酵素を用いて抗体の可変領域(V領域)のcDNAを合成する。目的とする抗体のV領域をコードするDNAが得られれば、これを所望の抗体定常領域(C領域)をコードするDNAと連結し、これを発現ベクターへ組み込む。または、抗体のV領域をコードするDNAを、抗体C領域のDNAを含む発現ベクターへ組み込んでもよい。発現制御領域、例えば、エンハンサー、プロモーターの制御のもとで発現するよう発現ベクターに組み込む。次に、この発現ベクターにより宿主細胞を形質転換し、抗体を発現させることができる。
本発明では、ヒトに対する異種抗原性を低下させること等を目的として人為的に改変した遺伝子組換え型抗体、例えば、キメラ(Chimeric)抗体、ヒト型化(Humanized)抗体などを使用できる。これらの改変抗体は、既知の方法を用いて製造することができる。キメラ抗体は、ヒト以外の哺乳動物、例えば、マウス抗体の重鎖、軽鎖の可変領域とヒト抗体の重鎖、軽鎖の定常領域からなる抗体であり、マウス抗体の可変領域をコードするDNAをヒト抗体の定常領域をコードするDNAと連結し、これを発現ベクターに組み込んで宿主に導入し産生させることにより得ることができる。
ヒト型化抗体は、再構成(reshaped)ヒト抗体とも称され、ヒト以外の哺乳動物、たとえばマウス抗体の相補性決定領域(CDR;complementarity determining region)をヒト抗体の相補性決定領域へ移植したものであり、その一般的な遺伝子組換え手法も知られている。具体的には、マウス抗体のCDRとヒト抗体のフレームワーク領域(framework region;FR)を連結するように設計したDNA配列を、末端部にオーバーラップする部分を有するように作製した数個のオリゴヌクレオチドからPCR法により合成する。得られたDNAをヒト抗体定常領域をコードするDNAと連結し、次いで発現ベクターに組み込んで、これを宿主に導入し産生させることにより得られる(欧州特許出願公開番号EP 239400、国際特許出願公開番号WO 96/02576参照)。CDRを介して連結されるヒト抗体のFRは、相補性決定領域が良好な抗原結合部位を形成するものが選択される。必要に応じ、再構成ヒト抗体の相補性決定領域が適切な抗原結合部位を形成するように抗体の可変領域のフレームワーク領域のアミノ酸を置換してもよい(Sato,K.ら,Cancer Res.(1993)53,851−856)。
また、ヒト抗体の取得方法も知られている。例えば、ヒトリンパ球をin vitroで所望の抗原または所望の抗原を発現する細胞で感作し、感作リンパ球をヒトミエローマ細胞、例えばU266と融合させ、抗原への結合活性を有する所望のヒト抗体を得ることもできる(特公平1−59878参照)。また、ヒト抗体遺伝子の全てのレパートリーを有するトランスジェニック動物を所望の抗原で免疫することで所望のヒト抗体を取得することができる(国際特許出願公開番号WO 93/12227,WO 92/03918,WO 94/02602,WO 94/25585,WO 96/34096,WO 96/33735参照)。さらに、ヒト抗体ライブラリーを用いて、パンニングによりヒト抗体を取得する技術も知られている。例えば、ヒト抗体の可変領域を一本鎖抗体(scFv)としてファージディスプレイ法によりファージの表面に発現させ、抗原に結合するファージを選択することができる。選択されたファージの遺伝子を解析すれば、抗原に結合するヒト抗体の可変領域をコードするDNA配列を決定することができる。抗原に結合するscFvのDNA配列が明らかになれば、当該配列を適当な発現ベクターを作製し、ヒト抗体を取得することができる。これらの方法は既に衆知であり、WO 92/01047,WO 92/20791,WO 93/06213,WO 93/11236,WO 93/19172,WO 95/01438,WO 95/15388を参考にすることができる。
抗体遺伝子を一旦単離し、適当な宿主に導入して抗体を作製する場合には、適当な宿主と発現ベクターの組み合わせを使用することができる。真核細胞を宿主として使用する場合、動物細胞、植物細胞、真菌細胞を用いることができる。動物細胞としては、(1)哺乳類細胞、例えば、CHO,COS,ミエローマ、BHK(baby hamster kidney),HeLa,Vero,(2)両生類細胞、例えば、アフリカツメガエル卵母細胞、あるいは(3)昆虫細胞、例えば、sf9,sf21,Tn5などが知られている。植物細胞としては、ニコティアナ(Nicotiana)属、例えばニコティアナ・タバカム(Nicotiana tabacum)由来の細胞が知られており、これをカルス培養すればよい。真菌細胞としては、酵母、例えば、サッカロミセス(Saccharomyces)属、例えばサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces serevisiae)、糸状菌、例えば、アスペルギルス(Aspergillus)属、例えばアスペスギルス・ニガー(Aspergillus niger)などが知られている。原核細胞を使用する場合、細菌細胞を用いる産生系がある。細菌細胞としては、大腸菌(E.coli)、枯草菌が知られている。これらの細胞に、目的とする抗体遺伝子を形質転換により導入し、形質転換された細胞をin vitroで培養することにより抗体が得られる。
また、抗体はPetTに結合し、IkBL1の機能を阻害するかぎり、抗体の断片又はその修飾物であってもよい。例えば、抗体の断片としては、Fab、F(ab’)2、Fv、またはH鎖若しくはL鎖のFvを適当なリンカーで連結させたシングルチェインFv(scFv)が挙げられる。具体的には、抗体を酵素、例えばパパイン、ペプシンなどで処理し、これを発現ベクターに導入した後、適当な宿主細胞で発現させる(例えば、Co,M.S.ら,J.Immunol.(1994)152,2968−2976、Better,M.及びHorwitz,A.H.Methods in Enzymology(1989)178,476−496,Academic Press,Inc.、Plueckthun,A.及びSkerra,A.Methods in Enzymology(1989)178,476−496,Academic Press,Inc.、Lamoyi,E.,Methods in Enzymology(1989)121,663−669、Bird,R.E.ら,TIBTECH(1991)9,132−137参照)。scFvは、抗体のH鎖V領域とL鎖V領域とを連結することにより得られる。このscFvにおいて、H鎖V領域とL鎖V領域は、リンカー、好ましくはペプチドリンカーを介して連結される(Huston,J.S.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A(1988)85,5879−5883)。scFvにおけるH鎖V領域およびL鎖V領域は、本明細書に抗体として記載されたもののいずれの由来であってもよい。V領域を連結するペプチドリンカーとしては、例えば12−19残基からなる任意の一本鎖ペプチドが用いられる。scFvをコードするDNAは、前記抗体のH鎖またはH鎖V領域をコードするDNA、およびL鎖またはL鎖V領域をコードするDNAのうち、それらの配列のうちの全部又は所望のアミノ酸配列をコードするDNA部分を鋳型とし、その両端を規定するプライマー対を用いてPCR法により増幅し、次いで、さらにペプチドリンカー部分をコードするDNA、およびその両端が各々H鎖、L鎖と連結されるように規定するプライマー対を組み合わせて増幅することにより得られる。また、一旦scFvをコードするDNAが作製されると、それらを含有する発現ベクター、および該発現ベクターにより形質転換された宿主を常法に従って得ることができ、また、その宿主を用いることにより、常法に従ってscFvを得ることができる。これらの抗体断片は、前記と同様にして遺伝子を取得し発現させ、宿主により産生させることができる。抗体の修飾物として、ポリエチレングリコール(PEG)等の各種分子と結合した抗体を使用することもできる。このような抗体修飾物は、得られた抗体に化学的な修飾を施すことによって得ることができる。なお、抗体の修飾方法はこの分野においてすでに確立されている。本発明における「抗体」にはこれらの抗体も包含される。
前記のように発現、産生された抗体は、通常のタンパク質の精製で使用されている公知の方法により精製することができる。例えば、プロテインAカラムなどのアフィニティーカラム、クロマトグラフィーカラム、フィルター、限外濾過、塩析、透析等を適宜選択、組み合わせることにより、抗体を分離、精製することができる(Antibodies A Laboratory Manual.Ed Harlow,David Lane,Cold Spring Harbor Laboratory,1988)。
抗体の抗原結合活性(Antibodies A Laboratory Manual.Ed Harlow,David Lane,Cold Spring Harbor Laboratory,1988)の測定には公知の手段を使用することができる。例えば、ELISA(酵素結合免疫吸着検定法)、EIA(酵素免疫測定法)、RIA(放射免疫測定法)あるいは蛍光免疫法などを用いることができる。
本発明の治療薬、抑制薬は、I型糖尿病の治療または予防に使われる。
本発明の治療薬は、経口、非経口投与のいずれでも可能であるが、好ましくは非経口投与であり、具体的には、注射剤型、経鼻投与剤型、経肺投与剤型、経皮投与型などが挙げられる。注射剤型の例としては、例えば、静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射などにより全身または局部的に投与することができる。また、患者の年齢、症状により適宜投与方法を選択することができる。投与量としては、例えば、一回につき体重1kgあたり0.0001mgから1000mgの範囲で選ぶことが可能である。あるいは、例えば、患者あたり0.001〜100000mg/bodyの範囲で投与量を選ぶことができる。しかしながら、本発明の治療薬はこれらの投与量に制限されるものではない。また、発明の治療薬は、常法に従って製剤化することができ(例えば、Remington’s Pharmaceutical Science,latest edition,Mark Publishing Company,Easton,U.S.A)、医薬的に許容される担体や添加物を供に含むものであってもよい。
以下、本発明を実施例を挙げて更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例1] IKBL1遺伝子多型の検索
DNA試料としては、ヒト末梢血の白血球より抽出したゲノムDNAを用いた。ゲノムDNA抽出は標準的なプロテアーゼK/SDS/フェノール/クロロホルム法(Kimura A及びSasazuki T,HLA1991 vol.1(Tsuji Kら編)(1992),Oxford University Press,Oxford,pp397−419)によった。
IKBL1遺伝子(Shiina Tら,Genomics(1998)47:372−382)の全ゲノム構造は既に明らかになっているため、データベース配列(GenBank accession no.AP000505)を参考にして、IKBL1遺伝子プロモーター領域及び第1エクソンならびに第2、第3、第4エクソンとその周辺のイントロンをPCR法で増幅するためのプライマーセット(表1、配列番号1〜16)を作製した。
ついで、96名の健常日本人由来の白血球DNAから、これらのプライマーセットを用いて当該DNA領城をPCR法で増幅し、一本鎖DNA構造多型法(single strand conformation polymorphism,SSCP)(Hoshino Sら,Hum Immunol(1992)33:98−107)を用いて、各PCR産物内の多型を検索した。個体によって異なるSSCPパターン(1本鎖DNAのポリアクリルアミドゲル電気泳動パターン)が認められた場合には、当該PCR産物をクローニングし、ダイターミネーター法によって塩基配列を決定することで、IKBL1遺伝子プロモーター内の少なくとも4箇所に多型を確認した(図1)。
具体的には、表1に示したプライマーセットを用いてPCRで増幅したIKBL1遺伝子各領域の多型を、一本鎖構造多型検出法でスクリーニングした。96名の日本人集団の解析では、明らかな多型SSCPパターンは、P1F(配列番号5)とP1R(配列番号6)でのPCR産物及びE1F(配列番号7)とE1R(配列番号8)でのPCR産物を用いた場合にのみ認められた。そこで、多型パターンを示す個人について、各々のDNAからP1FとP1R、E1FとE1R、またはP1FとE1Rの組み合わせでPCRを行い、そのPCR産物をクローニング後、塩基配列を決定した。その結果、図1に示す4箇所に多型が認められた。すなわち−422の上流にTが8個(T8)または9個(T9)の多型、−325位がCまたはGの多型、−263位がAまたはGの多型、および−63がTまたはAの多型である。これらのうち、特に−263位はRel/E2F、−63位はbHLHの各々の転写因子結合配列と極めて高い相同性を示す配列内に存在する多型である。またSSCPパターンからヘテロ接合と推定される個体を含めて、複数のサンプルについてクローニングして塩基配列を決定した結果から、日本人集団におけるIKBL1多型の組み合わせ(ハプロタイプ)として、図2に示すアリル01(配列番号17)、02(配列番号18)、03(配列番号19)、04(配列番号20)、05(配列番号21)の少なくとも5種が存在することが判明した。なおアリル06(配列番号22)は、二本鎖DNA多型検出法によるハプロタイプ解析の指標として人為的に作製したものであり、日本人集団中には存在しなかった。
[実施例2] IKBL1遺伝子検査領域の増幅
実施例1で確認したIKBL1遺伝子プロモーター内の4箇所の多型を検出するため、これらの組み合わせ(プロモーター多型ハプロタイプ)を識別・検出する方法論を開発した。まず検査対象とするヒト血液DNAから、IKBL1プロモーター領域及び第1エクソン(配列番号17の第496〜621番)を含むDNA領域(図1)を、プライマーP1F(配列番号5)とE1R(配列番号8)のセットを用いてPCR法で増幅した。PCR条件は、95℃5分間の熱変性に続いて、95℃30秒/56℃30秒/72℃30秒のサイクルを30回くり返した後に、72℃10分間の伸長反応を行うものであり、ABI社のPCR9700またはPCR9600を用いた。得られたPCR産物の一部をクローニングし、塩基配列を決定することで、図2に示すように、少なくとも5種のアリル(プロモーターハプロタイプ)の存在を日本人集団に確認した。また、このようにして得られたPCR産物は下記実施例4でサンプルPCR産物として、IKBL1アリルの測定に用いた。
[実施例3] 標識した標準試料(レファレンス1及び2)の作製
DSCA法による多型検出の原法では、健常者集団に本来存在するアリルをレファレンスとして、目的とする領域の多型を検出しようとするものである。そこで、本発明者らはまず、IKBL1プロモーターアリル01〜05(配列番号17〜21)(図2)の各々をレファレンスとして、個々のIKBL1アリルとのヘテロデュプレックスの移動度を検討した。その結果、アリル間の配列がより違う場合ほど移動度がより遅れる現象を確認したが、その移動度の違いは、テストしているサンプルのアリル型を明瞭に区別出来るものではなかった。
このため、一般に単塩基置換の場合より、塩基挿入/欠失の場合の方がヘテロデュプレックスの移動度が遅れやすい現象(Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56;Turner DMら,Tissue Antigens(1999)54:400−404)に着目し、人為的に1〜2塩基の挿入または欠失を導入したものをレファレンスとする着想に至った。そこで変異プライマー法を用いてアリル03(配列番号19)の−422位に1塩基欠失(T8→T7)及び−262位に1塩基置換(G→A)を導入したレファレンス1を作製した。図3にレファレンス1(配列番号23)及びレファレンス2(配列番号24)の塩基配列を示す。これらのレファレンスは、上記のIKBL1遺伝子プロモーターハプロタイプ配列決定の過程で得られたアリル03(配列番号19)およびアリル04(配列番号20)の各々のDNAを基にして、2箇所ずつに挿入、欠失または置換変異を導入したものである。変異の導入は変異プライマーを用いたPCR法(Hoshino Sら,Hum Immunol(1992)33:98−107)により行い、得られた変異PCR産物をクローニングし、塩基配列を確認したものをレファレンス1および2とした。このクローン化されたレファレンス1およびレファレンス2をテンプレートとして、Cy−5で5’端を標識したE1R(配列番号8)と未標識のP1F(配列番号5)を用いて、前記実施例2の条件下でPCRを行い、標識レファレンスを作製した。
[実施例4] 二本鎖DNA形成と構造多型検出のための電気泳動
上記実施例3で作製した標識レファレンス(1μl)と前記実施例2で作製したサンプルPCR産物(3μl)を混合し、95℃で4分間の変性後、55℃で15分間、ついで15℃で5分間のアニーリングを行った。その後1.0μlのフィコールローディングバッファー(15%フィコール、0.25%ブロモフェノールブルー)を加え、6%ポリアクリルアミドゲル(21cm長、0.5mm厚、Long RangerTM Gel)中で電気泳動した。電気泳動はALF expressシーケンサー(Pharmacia)を用い、30W定電圧、40℃の条件下で行った。また、移動度測定値を補正するための内部標準として、Cy−5で標識したボトムマーカー(519bp)及びトップマーカー(870bp)をサンプルと同時に泳動した。螢光標識された2本鎖DNAの移動度をFragment ManagerTMソフトウェア(Pharmacia)で解析し、IKBL1プロモーター配列の違いを電気泳動度の違いとして検出した。これらの泳動条件は、二本鎖DNA構造解析による変異検出法(DSCA)に関する論文に示された原法(Arguello JRら,Nature Genet(1998)18:192−194)に従うものであるが、解析するDNAの長さが約700塩基対であるため、泳動時間を4時間に変更した。なお、従来の方法では健常者集団に存在する配列そのものをレファレンスとしているが、本発明者らは、レファレンスに人為的に変異を導入することで、多型ないし多型ハプロタイプをより高精度かつ効率良く検出することを可能とした。
このレファレンス1を用いると、アリル03をレファレンスとした場合(図4左)に比較して、特にアリル02及び04の移動度の遅れが顕著となった(図4右)。一方、変異プライマー法を用いてアリル03の−422位に一塩基欠失を導入したものではアリル03をレファレンスにした場合に比べてアリル02の遅れが顕著になるが、アリル03は移動度がほとんど遅れていない(図4中)。すなわち、本来1塩基置換でしか区別出来ないアリルをより効率的に区別するためには、その違いの存在する部位の直近に1〜数塩基程度の短い挿入、欠失または置換変異を1個または複数個導入することが有効であることが発見された。
このように、作製した非天然のレファレンス1およびレファレンス2を用いることで、日本人集団に認められたIKBL1アリル01〜05(配列番号17〜21)の5種、および人為的に作製したアリル06(図2、配列番号22)の全てを明瞭に区別することが可能となった(図5)。ここで特記すべきことは、アリル01と04のヘテロ接合体(01/04)と、05と06のヘテロ接合体(05/06)は、個々の位置の多型についてみると、いずれの場合とも−422位がT8/T8、−326位がC/G、−263位がA/A、−63位がT/Aである。このため、個々の多型部位のみを検討する限りでは01/04と05/06のどちらのアリルの組み合わせであるかを区別できないが、本発明者らが開発した測定法を用いると、これらは明瞭に区別可能となった(図5)。すなわち、この測定法はIKBL1プロモーターの多型の組み合わせ(ハプロタイプ)を直接検出することを可能とする。また、この測定法を用いて、種々のハプロタイプのヘテロ接合について、IKBL1アリルを決定可能であることが確認された(図6)。
[実施例5] IKBL1プロモーターハプロタイプとI型糖尿病との関連
日本人健常者213名を前記実施例4に従って解析し、各人のIKBL1プロモーターハプロタイプ型を決定した。また同様に日本人I型糖尿病患者138名を対象とした解析を行った。ついで各プロモーターハプロタイプ(IKBL1アリル)の陽性率(表2)及びプロモーター多型陽性率(表3)を患者集団と健常者集団で比較した。関連の強さは2×2表を用いて相対危険率で示し、その統計学的有意性はカイ2乗法によって検定した。またP値に検出したアリルの数を乗じることで補正P(Pc)値を算出し、Pc値が0.05未満の場合を有意な関連と判定した。
その結果、表2に示すように、IKBL1アリル01陽性者は、患者群81.9%、健常者群59.2%であり、患者群に有意に多く存在した(相対危険率3.12、Pc値=0.00004)。一方、IKBL1アリル03陽性者は、患者群13.0%、健常者群35.2%であり、患者群に有意に少ないこと(相対危険率0.38、Pc値=0.00002)が判明した。このことから、アリル01は本症への感受性、アリル03は抵抗性と強く関連する遺伝マーカーであることが示される。
これに対して、プロモーターの各多型とI型糖尿病との関連を検討すると、表3に示す結果を得た。すなわち、各多型を指標とした場合には、−263G陽性者が患者群に有意に少ない(患者13.0%vs健常者35.2%、相対危険率0.28、Pc値=0.000009)ことが観察された。これは、検討した日本人集団において−263Gとアリル03とが完全に1:1対応をしていることによるものである。一方、アリル01とのみ1:1対応する多型は存在しない(図2に示すように、アリル01を構成する多型は、いずれも01以外の複数のアリルと共通である)ため、患者群に高い頻度で認める多型はあるものの、いずれも相対危険率は比較的低く、かつその頻度差は統計学的に有意ではなかった。すなわち、IKBL1プロモーター多型を個々に判定することでは、感受性との弱い関連としか診断出来ない。しかしながら、IKBL1プロモーターでみられる多型をハプロタイプとして一括して判定することで、I型糖尿病への感受性因子および抵抗性因子を保持しているか否かを的確に診断可能とするものである。
産業上の利用の可能性
以上詳述したように、本発明によりIkBL1遺伝子プロモーター領域に見られる多型を検出することによって、I型糖尿病の検査方法を提供することができる。また、遺伝子の多型ハプロタイプを識別するための実用的なタイピング方法を提供することができる。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
図1は、解析対象としたIKBL1遺伝子の塩基配列を示す。多型を認める部位(−422,−325,−263,−63)と多型配列(二重下線)を示す。波線下線はP1Fに対応する配列、点線下線はE1Rに対応する配列を示す。第一エクソンは一重下線で示す。
図2は、IKBL1遺伝子プロモーターアリルの模式図を示す。アリルごとに多型部位の塩基を示す。
図3は、レファレンス−1及びレファレンス−2の塩基配列を示す。レファレンス−1及び2は、それぞれアリル03、04に2箇所ずつの変異(欠失変異、挿入変異、または塩基置換)を人為的に導入したものである。導入変異部分を二重下線で示す。
図4は、レファレンスの違いによる泳動パターンの相違を示す。テストしたアリル名を左端に示す。左から、アリル03、アリル03の−422位で1塩基欠失(T8→T7)したもの(#17)、さらに−262位に1塩基置換(A→G)を導入した配列(レファレンス−1)をレファレンスとして用いた。レファレンスのホモデュプレックスの位置を矢頭で、テストアリルとレファレンスのヘテロデュプレックスの位置を矢印で示す。アリル03をレファレンスにした場合でもヘテロデュプレックスの移動度は遅れるが、人為的に変異を導入したものをレファレンスにすると、変異導入が多いほど移動度の遅れは顕著になる。
図5は、DSCA法によるIKBL1プロモーターアリルの決定法を示す。左端にテストしたアリル名とその多型配列構成を示す。左はレファレンス−1を用いた場合、右はレファレンス−2を用いた場合の、それぞれのアリルの電気泳動パターンを示す。レファレンスのホモデュプレックスの位置を矢頭で、テストアリルとレファレンスのヘテロデュプレックスの位置を矢印で示す。下2段は01/04と05/06のヘテロ接合体の泳動パターンを示すが、それぞれのヘテロデュプレックスの位置はそれぞれを構成するアリルによるヘテロデュプレックスの位置に対応している。
図6は、DSCA法によるIKBL1遺伝子タイピングの実際例を示す。最上段はレファレンスのみを泳動したもの、続く6段は個々のアリルのホモ接合パターン、その下には種々のアリルのホモおよびヘテロ接合パターンを示す。左にサンプル番号と、IKBL1タイピングの結果を( )内に示す。
本発明は、塩基配列多型を検出することを特徴とするI型糖尿病の検査方法、該検査方法に使用されるプライマー及びプローブ、並びに該プライマー及び/またはプローブを含むI型糖尿病の検査試薬または検査キットに関する。
本発明は更に、二本鎖DNA多型検出法(DSCA)を用いることを特徴とするハプロタイプの検出方法に関する。
背景技術
I型糖尿病(インスリン依存性糖尿病)は膵臓β細胞を標的とする自己免疫疾患であり、その発症には遺伝的な要因すなわち何らかの遺伝子変異が関与すると考えられている。この遺伝的な要因を同定する目的で以前よりHLAの解析が行われており、本疾患への感受性および抵抗性を規定する遺伝子がHLA領域内に存在することが示され、特にHLA−DR/DQ領域内のDRB1遺伝子とDQB1遺伝子の関与が明らかとなっている。しかしながら、HLAに連鎖した本疾患への感受性・抵抗性は、必ずしもDRB1とDQB1遺伝子のみでは説明出来ない。さらに最近の欧米人における詳細な家系解析では、最も関連の強い領域はDR/DQ領域であるが、それとは別にTNF領域近傍にも強い関連を示す領域があり、そこには本疾患への感受性および抵抗性をコントロールする遺伝子が存在すると推定される(Zavattari Pら,Hum Mol Genet(2000)20:2967−2972)。
本発明者らは日本人本症患者を対象としたHLA領域内遺伝子群の解析を行っており、本症への感受性・抵抗性がDRB1とDQB1の相互作用によってコントロールされること(Yasunaga Sら,Tissue Antigens(1996)47:37−48)、本症への感受性にHLA−Bが関与すること(Hamaguchi Kら,Tissue Antigens(2000)55:10−15)を報告して来た。
発明の開示
本発明者らはHLA領域内の多数のマイクロサテライトマーカーの多型解析を行い、本症への感受性・抵抗性と強く関連する領域として、DR/DQ領域およびHLA−B領域の2領域以外に、もうひとつTNF近傍領域を発見した。さらに、このTNF近傍領域内に存在するIKBL1遺伝子に着目した解析を行い、本遺伝子のプロモーター領域の4箇所に多型(Allcock RJNら,Immunogenetics(2001)52:289−293)が存在することを確認した。また、IKBL1遺伝子のプロモーター多型は、それぞれが異なる転写因子の結合配列に類似した配列部位に認められることから、これらのプロモーター多型、ないしプロモーター多型ハプロタイプはIKBL1遺伝子の転写制御における個体差と関連することが示唆される。
しかしながら、これらの多型とI型糖尿病との直接の関連については知られておらず、また特定のハプロタイプとの関連については全く報告されていない。
本発明者らはI型糖尿病とIKBL1遺伝子との関連を直接解明することを目的として、このプロモーター多型を個別に識別・検出する方法に加え、個々の多型を一括した多型ハプロタイプとして識別するための実用的なタイピング法を開発した。開発したタイピング法は二本鎖DNA構造多型解析法(double standard conformation analysis,DSCA)(Arguello JRら,Nature Genet(1998)18:192−194;Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56)を基本原理とするが、タイピングに用いるレファレンスに挿入、欠失または置換変異を人為的に導入することで、タイピング精度を飛躍的に向上させたものである。
従って、本発明はIkBL1遺伝子のプロモーター領域の多型を検出することを特徴とするI型糖尿病の検査方法に関する。又、本発明は多型、特にハプロタイプの検出方法に関する。さらに、本発明はIkBL1阻害物質を有効成分とするI型糖尿病治療薬に関する。
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(11)を提供する。
(1) 以下の(a)から(d)のいずれかの塩基の多型を検出することを特徴とする、I型糖尿病の検査方法。
(a)配列番号17で表される塩基配列上の第67〜74番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(b)配列番号17で表される塩基配列上の第171番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(c)配列番号17で表される塩基配列上の第233番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(d)配列番号17で表される塩基配列上の第433番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(2) 上記(a)から(d)の塩基の多型のハプロタイプを検出することを特徴とする、上記(1)に記載のI型糖尿病の検査方法。
(3) I型糖尿病の検査に用いるための、以下の(a)から(d)のいずれかに記載のプライマー。
(a)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第67〜74番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(b)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第171番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(c)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第233番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(d)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第433番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(4) 以下の(a)から(d)のいずれかの塩基を含む領域にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド。
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の塩基中に1塩基が挿入された塩基配列からなるDNAの第67〜74番目及び挿入された1塩基を含む塩基
(b)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第171番目の塩基
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第233番目の塩基
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第433番目の塩基
(5) I型糖尿病の検査のために用いるプローブである、上記(4)に記載のオリゴヌクレオチド。
(6) 上記(3)に記載のプライマー及び/または上記(5)に記載のプローブを含む、I型糖尿病の検査試薬。
(7) 上記(3)に記載のプライマー及び/または上記(5)に記載のプローブを含む、I型糖尿病の検査キット。
(8) I型糖尿病の検査に用いるための、以下の(a)から(d)のいずれかに記載のDNA。
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の塩基中に一塩基が挿入された塩基配列からなるDNAにおいて、第67〜74番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(b)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第171番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第233番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第433番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(9) 二本鎖DNA多型検出法(DSCA)を用いることを特徴とするハプロタイプの検出方法。
(10) DSCAに用いるレファレンスが非天然型のレファレンスであることを特徴とする上記(9)に記載の検出方法。
(11) 多型部位の近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行うことにより非天然型のレファレンスを作製することを含む、上記(10)に記載の検出方法。
本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願2001−306868号の明細書および/または図面に記載される内容を包含する。
発明を実施するための最良の形態
遺伝的多型の一つである一塩基多型(SNP)とは、集団内で1%以上の頻度で出現する、塩基配列上の単一塩基の置換、挿入、または欠失による多型をいう。SNPは、ゲノム上に広く高密度に分布し、疾患の有無、人種及び個人により異なるため、疾患感受性、人種及び個人差を検出する為の有益なマーカーとなり得る。
本発明において、IkBL1遺伝子のプロモーター領域に存在する多型(図1に示す4箇所の多型)が、I型糖尿病の発症と相関があることが見出された。すなわち、遺伝子の転写開始点(配列番号17で表される、後述するアリル(allele)01の塩基配列上の第496番目の塩基)を1とし、その上流に向かって−1からさかのぼって−422位に相当する塩基の上流にTが8個(T8)(配列番号17の第67〜74番目)または9個(T9)(配列番号17の第67〜74番目の塩基に対して1塩基挿入)の多型、−325位(配列番号17の第171番目)がCまたはGの多型、−263位(配列番号17の第233番目)がAまたはGの多型、および−63(配列番号17の第433番目)がTまたはAの多型である(図1)。さらに、アリル01(配列番号17)(−422位(第67〜74番目)がT8、−325位(第171番目)の塩基がC、−263位(第233番目)の塩基がA、−63位(第433番目)の塩基がT)を有している場合には、I型糖尿病を発症する確率が高いことが判明した。又、アリル03(配列番号19)(−422位がT8、−325位がC、−263位がG、−63位がT)を有している場合にはI型糖尿病を発症する確率が低いことが判明した。
従って、これらの各位置の多型又は相補鎖上の対応する多型を指標として、I型糖尿病の検査を行うことができる。
本発明のI型糖尿病の検査は−422位、−325番目、−263番目、−63番目の塩基の多型の中から1又は複数の多型を選択して個々の多型を検出することにより行うことも可能であるが、それら4つの多型のハプロタイプとして検出することにより行うことが好ましい。
なお、本発明におけるI型糖尿病の検査方法には、既にI型糖尿病の症状を発症している患者の検査及び、未だ症状を発症していない被験者がI型糖尿病にかかりやすいか否かを判断する為に行う検査などが含まれる。本発明の検査では、被験者から検出した多型が、I型糖尿病患者において有意に頻度の高い多型である場合、被験者はI型糖尿病に羅患する危険性が高いと判断され、そうでない場合には、被験者はI型糖尿病に羅患する可能性が低いと判断される。
本発明のI型糖尿病の検査には、前記遺伝的多型を検出するために、プライマー及び/またはプローブが使用され得る。本発明の検査方法に用いられるプライマーとしては、配列番号17に表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ、標的多型部位(配列番号17に表される塩基配列における第67〜74番、第171番、第233番、または第433番の塩基)を挟み込むように設計されたプライマーであることが必要である。ここで,「挟み込む」とは、フォワードプライマー及びリバースプライマーからなるプライマー対によって増幅されるDNA断片の塩基配列中に(標的多型部位を)含むことをいう。本発明の検査に用いるプライマーは、通常、10mer〜100merであり、好ましくは15mer〜40mer、更に好ましくは18mer〜30merである。また、当該プライマーによって増幅されるDNA領域の長さは、50bp〜5,000bp、好ましくは100bp〜1,500bp、更に好ましくは200bp〜700bpである。尚、プライマーの鋳型DNAへのハイブリダイゼーションは、当分野において通常用いられる条件下で行うことができる。プライマーは、相補的な塩基対結合を形成できること、そしてその3’末端において相補鎖合成の起点となる−OH基を与えることの2つの条件を満たしている限り、プライマーを構成する主鎖はホスホジエステル結合によるもの(例えばDNA)に限定されない。例えばリン(P)ではなく硫黄(S)をバックボーンとしたホスホチオエート体や、ペプチド結合に基づくペプチド核酸からなるものであることもできる。また、塩基は、相補的な塩基対結合を可能とするものであれば良い。天然においては、アデニン、グアニン、シトシン、チミン及びウラシルの5種類により構成されるが、例えばブロモデオキシウリジン等の類似体であることもできる。
本発明はまた、上記多型部位を含む領域にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドを提供する。このようなオリゴヌクレオチドは、好ましくは、上記本発明のDNAの多型部位を含む領域にハイブリダイズするものである。ここで、「特異的」とは、上記本発明のDNAの多型部位を含む領域にハイブリダイズし、他の領域にハイブリダイズしないことを意味する。このようなハイブリダイゼーションの条件は、当業者であれば適宜選択することができる。ハイブリダイゼーションの条件として、例えば低ストリンジェントな条件が挙げられる。低ストリンジェントな条件とは、ハイブリダイゼーション後の洗浄において、例えば42℃、5×SSC、0.1%SDSの条件であり、好ましくは50℃、2×SSC、0.1%SDSの条件である。より好ましいハイブリダイゼーションの条件としては、高ストリンジェントな条件が挙げられる。高ストリンジェントな条件とは、例えば65℃、0.1×SSC、0.1%SDSである。但し、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては、温度や塩濃度等の複数の要素があり、当業者はこれらの要素を適宜選択することで、同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。本発明のオリゴヌクレオチドは、上記多型部位を含むDNA領域にハイブリダイズする限り、その鎖長に特に制限はないが、好ましくは10mer〜200merであり、より好ましくは15mer〜100merであり、更に好ましくは15mer〜30merのオリゴヌクレオチドである。本発明のオリゴヌクレオチドは、前記多型を検出するためのプローブとして、前記多型を含むDNAを精製するための吸着リガンドとして、さらにはI型糖尿病検査のためのDNAチップ用プローブとして利用することができる。
尚、上記プライマー及びプローブは、当該技術分野で公知の方法によって製造することができ、例えば、DNAプライマー及びDNAプローブは、ホスホトリエチル法、ホスホジエステル法またはこれらの自動化された方法等を利用して、簡便にはDNA自動合成機等を利用して本発明で開示する塩基配列に従って合成することができる。
本発明はまた、I型糖尿病の検査に用いるための、多型を含むDNAを提供する。
本発明のDNAには、
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の塩基中に一塩基が挿入された塩基配列からなるDNAにおいて、第67〜74番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号47で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第171番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA、
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第233番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA、及び
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第433番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA、
が含まれる。
本発明のDNAは、上記多型部位を含む限りその鎖長に制限はないが、好ましくは上記多型部位を含む10bp〜200bpのDNAであり、より好ましくは15bp〜100bpのDNAであり、更に好ましくは15bp〜30bpである。
本発明のDNAは、被験者由来のゲノムDNAの制限酵素処理や、該ゲノムDNAを鋳型にし、上記本発明のプライマーDNAを利用したポリメラーゼ連鎖反応により得ることができ、I型糖尿病の検査において上記多型を検出するための試料(遺伝子診断のための試料)となる。また、I型糖尿病の検査のためのDNAチップに利用することも可能である。
上記のプライマー及び/またはプローブは、I型糖尿病の検査試薬として使用することができる。更に、これらの試薬をパッケージングし、キットとして供給することも可能である。より具体的には、例えば以下の構成要素(A)または(B)を含むものが挙げられる。
(A) 以下の(a)から(d)のいずれかに記載のプライマー。
(a)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第67〜74番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(b)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第171番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(c)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第233番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(d)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第433番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(B) 以下の(a)から(d)のいずれかの塩基を含む領域にハイブリダイズするDNAプローブ。
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の8個の塩基中に1塩基が挿入された塩基配列からなるDNAの第67〜74番目の塩基
(b)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第171番目の塩基
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第233番目の塩基
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第433番目の塩基
上記キットには、必要に応じて、更に酵素反応に好適な条件を与える緩衝液、合成反応生成物の検出のために必要な試薬類等を加えることが可能である。
尚、本発明において、ある塩基配列からなるDNAと記載されている場合には、その塩基配列からなる一本鎖DNA、該一本鎖DNAの相補鎖からなる一本鎖DNA、それら2つの一本鎖DNAからなる二本鎖DNAなどを含む。
本発明のI型糖尿病の検査方法においては、多型の検出は公知の方法により行うことができる。多型の検出方法としては、例えば、二本鎖DNA多型検出法(DSCA:Double Strand Conformation analysis)(Arguello JRら,Nature Genet(1998)18:192−194;Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56)、PCR−SSCP(single−strand conformation polymorphism、一本鎖高次構造多型)法(Genomics.(1992),Jan 1,12(1),139−146,Oncogene.(1991),Aug 1,6(8),1313−1318,PCR Methods Appl.(1995),Apr 1,4(5),275−282)、DNAチップを用いた方法(ポストゲノム時代の実験講座1ゲノム機能研究プロトコール,140−143,羊土社,Wang,D.G.ら,Science,280,1077−1082,(1998))、質量分析を用いた方法(Philip Rossら,Nat.Biotechnol.16,1347−1351,(1998))、塩基配列を直接決定する方法、などの方法を用いることができ、限定されるものではない。
本発明の検査方法の一つの態様は、被験者の標的多型部位を含む遺伝子領域の塩基配列を直接決定する方法である。具体的には、被験者からDNA試料を調製する工程、本発明のプライマーDNAを用いて被験者由来のDNAを増幅する工程、及び増幅したDNAの塩基配列を決定する工程、を含む方法である。DNAの調製は、例えば被験者から採取した末梢血白血球からQIAmpDNA blood kit(QIAGEN社)を用いて行うことが可能である。次いで、標的多型部位を増幅し得る本発明のプライマーを設計し、これを用いて、調製したDNA試料を鋳型としてポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行い、得られたPCR産物の塩基配列を決定する。塩基配列の決定は、上記PCRに用いたプライマー対のうちいずれか一方をシークエンシングプライマーとして利用して行うと好適である。塩基配列の決定の結果検出された多型がI型糖尿病の患者型であれば、被験者はI型糖尿病の危険があると判定される。
多型部位を含むDNA試料の物理化学的性質の差を利用する検査方法として、被験者からDNA試料を調製する工程、本発明のプライマーDNAを用いて被験者由来のDNAを増幅する工程、及び増幅したDNAを一本鎖に解離させる工程、解離させた一本鎖DNAを非変性ゲル上で分離する工程、分離した一本鎖DNAのゲル上での移動度を健常者の対照と比較する工程、を含むPCR−SSCP法が挙げられる。この方法は操作が比較的簡便であり、また試料の量も少なくてすむ等の利点を有している。
具体的には、まず、標的部位を含む領域を、本発明のプライマーを用いたPCR法等によって増幅する。増幅される範囲としては、100〜600bp程度の長さが好ましい。PCR反応の条件は、当該分野において通常行われる範囲で行うことができる。PCRによる遺伝子断片増幅の際、標識したプライマーを用いるか、あるいはPCR反応液に標識した基質塩基を加えて反応させることによって、合成されるDNA断片を標識する。標識には32P等の放射性同位体、蛍光色素、ビオチン等を用いることができる。こうして得られた標識されたDNA断片を、加熱等によって変性させ、尿素等の変性剤を含まないポリアクリルアミドゲルによって電気泳動を行う。この際、ゲルに適量(5から10%程度)のグリセロールを添加することにより、DNA断片の分離条件を改善することができる。電気泳動は通常室温(20から25℃)で行うが、好ましい分離が得られないときには4℃〜30℃までの温度で行っても良い。電気泳動後、DNA断片の移動度を、X線フィルムを用いたオートラジオグラフィーや、蛍光を検出するスキャナー等で検出し、解析する。標識したDNAを用いない場合においても、電気泳動後のゲルをエチジウムブロマイドや銀等によって染色することによって、バンドを検出することができる。
本発明のプローブを用いた検査方法として、DNAチップ等のDNAマイクロアレイを用いた検査方法が挙げられる。本方法は、具体的には、例えば被験者からDNA試料を調製する工程、及び得られたDNA試料をDNAチップ上に固定した本発明のプローブとハイブリダイズさせる工程、を含む。
この方法においては、上記と同様にしてDNA試料を調製し、場合によってPCR反応を行ってDNAを増幅する。その後、DNA試料またはPCR産物を蛍光物質やビオチン等で標識し、DNAチップ上に固定したオリゴヌクレオチドプローブとハイブリダイズさせる。目的の多型を検出する際のDNAチップ上のプローブとしては、1SNP(2パターン)について、SNP部位をプローブの中心にもつ配列、SNPの前後4個目の塩基を中心にもつ配列、SNPの前後1個目の塩基を中心にもつ配列、これらの各プローブに対して中央にミスマッチをもつネガティブコントロールのプローブ等を用いることができる。最後に、非特異的な結合を洗浄により除去した後、ハイブリダイズした遺伝子を同定し、多型を検出することができる。
本発明で使用できる検査方法の他の態様として、MALDI−TOF(Matrix−assistedlaser desorption ionization time−of−flight mass spectrometry)質量分析を用いた方法である。本方法は、具体的には、被験者からDNA試料を調製する工程、本発明のプライマーDNAを用いて被験者由来のDNAを増幅する工程、及び増幅したDNAをMALDI−TOF質量分析法により測定する工程、を含む。
まず、上記と同様にしてDNA試料を調製し、PCR反応によりDNAを増幅した後、PCR産物をマトリックス支援のもとにレーザー脱離イオン化し、飛行時間型質量分析計で測定することにより、多型を検出できる。更に、MALDI−TOF質量分析法に、プライマー伸長反応法を組み合わせた方法を用いても良い(ポストゲノム時代の実験講座1ゲノム機能研究プロトコール,144−149,羊土社,Lawrence A.Hoffら,Genome Res.7,378−388(1997),Tang,K.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,96:10016−10020(1990))。
更に本発明の検査方法の他の態様は、被験者からDNA試料を調製する工程、本発明のプライマーDNAを用いて被験者由来のDNAを増幅する工程、及び増幅したDNAを、DNA変性剤の濃度が次第に高まるゲル上で分離する工程、分離したDNAのゲル上での移動度を対照と比較する工程、を含む方法である。このような方法としては、変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法(denaturant gradient gel electrophoresis:DGGE)が挙げられる(Erlich編,PCR Technology,Principles and Applications for DNA Amplification,(W.H.Freeman and Co.,New York,1992),Chapter 7)。
本方法は、上記と同様にしてDNA試料を調製し、PCR反応によりDNAを増幅した後、これを尿素等の変性剤の濃度が移動するに従って徐々に高くなっているポリアクリルアミドゲル中で電気泳動し、健常者と比較する。変異が存在する場合には、より低い変性剤濃度位置でDNA断片が一本鎖になり、極端に移動速度が遅くなるため、この移動度の差を検出することにより多型の存在を検出することができる。
本発明のI型糖尿病の検査方法において用いる多型の検出方法として、特に好ましいのはDSCA法である。特に被験者のハプロタイプ解析の場合には、DSCA法が有用である。
DSCA法の原理は、標識した標準試料(レファレンス)と測定対象サンプルDNAとの間のヘテロデュプレックスをアクリルアミドゲル中で電気泳動すると、測定対象サンプルの塩基配列の違い(ヘテロデュプレックス構成時のミスマッチ位置の違い)に応じて、その移動度が異なることを利用するものである。一般に、ヘテロデュプレックスの移動度はホモデュプレックスより遅れるが、この際にヘテロデュプレックスを形成する配列間の違いがより大きい程、移動度の遅れが生じると考えられており、このことを利用したHLAタイピング法が開発されている(Arguello JRら,Nature Genet(1998)18:192−194;Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56;Higuchi R,PCR Technology,Principles and applications for DNA amplification(Erlich HA編)(1989)Stockton Press,New York,pp61−70;Ramon DSら,Hum Immunol(1998)59:734−747)。
DSCA法による多型検出の原法では、健常者集団に本来存在するアリル(allele)をレファレンスとして、目的とする領域の多型を検出しようとする。しかしながら、本来存在するアリルをレファレンスとして用いた場合には、その移動度に明確な差がでず、テストしているサンプルのアリル型を明瞭に区別出来ないことがある。
そこで本発明者らは、一般に単塩基置換の場合より、塩基挿入/欠失の場合の方がヘテロデュプレックスの移動度が遅れやすい現象(Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56;Turner DMら,Tissue Antigens(1999)54:400−404)に着目し、人為的に1〜数塩基の挿入、欠失または置換等の変異を導入してレファレンスを作成することにより、サンプルのアリル型を明瞭に区別できることを見出した。つまり、人為的に欠失、挿入または置換を行うことにより、本来、天然には存在していない配列を持った人工的なレファレンスを作成したのである。
本発明でいう人工的な(非天然の)レファレンスとは、本来、天然には存在していない塩基配列を有しているレファレンスをいう。人工的なレファレンスを作成する際には、天然に存在する塩基配列を基にして、その多型部位の近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行うことが好ましい。ここで、1〜数塩基とは、特に限定されるものではないが、好ましくは1〜10塩基、さらに好ましくは1〜5塩基、最も好ましくは1〜2塩基である。本発明でいう多型部位の近傍領域とは、好ましくは多型部位から10塩基以内、さらに好ましくは5塩基以内、最も好ましくは3塩基以内を指す。
又、塩基配列の中に複数の多型部位が存在する場合には、その複数の多型部位の中から1又は数個の多型部位を選択し、選択した多型部位の近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行ってもよいが、塩基配列中に含まれる全ての多型部位について近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行ってもよい
本発明のレファレンスを用いたハプロタイプ検出方法は、ハプロタイプのタイピング精度が飛躍的に向上しており、高精度かつ高効率でハプロタイプの検出が可能である。
尚、上記したいずれの検査方法においても、測定対象であるDNA試料はヒト由来のサンプルであり、これを含むものであれば特に限定なく、例えば血液、骨髄液、精液、腹腔液、尿等の体液、肝臓等の組織細胞、毛髪等の体毛等を利用できる。ゲノムDNAは、これらのサンプルより常法に従い抽出、精製し、調製することができる。
本発明により見出されたI型糖尿病と相関のある多型はIkBL1遺伝子のプロモーター領域に存在しており、この多型はIkBL1遺伝子の転写に影響を与えることが見出された。つまり、I型糖尿病感受性と関連するアリルではIkBL1遺伝子の転写活性が高く、IkBL1の発現が多いことが考えられる為、IkBL1遺伝子はI型糖尿病の発症に何らかの関与をしている可能性が示唆される。
従って、このIkBL1を阻害することにより、I型糖尿病を治療若しくは抑制することが可能と考えられ、IkBL1抑制物質はI型糖尿病治療薬又は抑制薬になると考えられる。
IkBL1抑制物質には、IkBL1に結合してIkBL1の活性を阻害する物質や、IkBL1遺伝子の転写を抑制する物質などが含まれる。
IkBL1遺伝子の転写を抑制する物質としては、IkBL1遺伝子に対するアンチセンスが挙げられる。アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、例えば、IkBL1をコードするDNAまたはmRNAのいずれかの箇所にハイブリダイズするアンチセンスオリゴヌクレオチドが含まれる。このアンチセンスオリゴヌクレオチドは、好ましくはIkBL1のDNAまたはmRNA中の連続する少なくとも15個以上のヌクレオチドに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドである。さらに好ましくは、連続する少なくとも15個以上のヌクレオチドがプロモーター領域若しくは翻訳開始コドンを含むアンチセンスオリゴヌクレオチドである。アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、それらの誘導体や修飾体を使用することができ、例えば、メチルホスホネート型やエチルホスホネート型のような低級アルキルホスホネート修飾体、ホスホロチオエート修飾体又はホスホロアミデート修飾体等が挙げられる。
IkBL1に結合してIkBL1の活性を阻害する物質としては、例えばIkBL1に対する抗体が考えられる。IkBL1に対する抗体はIkBL1を抗原として公知の方法により作成することができる。
本発明の抗体は、抗原と結合する限り特に制限はなく、マウス抗体、ラット抗体、ウサギ抗体、ヒツジ抗体、キメラ抗体、ヒト型化抗体、ヒト抗体等を適宜用いることができる。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が、均質な抗体を安定に生産できる点でモノクローナル抗体が好ましい。ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体は当業者に周知の方法により作製することができる。
モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマは、基本的には公知技術を使用し、以下のようにして作製できる。すなわち、所望の抗原や所望の抗原を発現する細胞を感作抗原として使用して、これを通常の免疫方法にしたがって免疫し、得られる免疫細胞を通常の細胞融合法によって公知の親細胞と融合させ、通常のスクリーニング法により、モノクローナルな抗体産生細胞(ハイブリドーマ)をスクリーニングすることによって作製できる。ハイブリドーマの作製は、たとえば、ミルステインらの方法(Kohler.G.及びMilstein,C.,Methods Enzymol.(1981)73:3−46)等に準じて行うことができる。抗原の免疫原性が低い場合には、アルブミン等の免疫原性を有する巨大分子と結合させ、免疫を行えばよい。
また、抗体遺伝子をハイブリドーマからクローニングし、適当なベクターに組み込んで、これを宿主に導入し、遺伝子組換え技術を用いて産生させた遺伝子組換え型抗体を用いることも(例えば、Carl,A.K.Borrebaeck,James,W.Larrick,THERAPEUTIC MONOCLONAL ANTIBODIES,Published in the United Kingdom by MACMILLAN PUBLISHERS LTD,1990参照)。具体的には、ハイブリドーマのmRNAから逆転写酵素を用いて抗体の可変領域(V領域)のcDNAを合成する。目的とする抗体のV領域をコードするDNAが得られれば、これを所望の抗体定常領域(C領域)をコードするDNAと連結し、これを発現ベクターへ組み込む。または、抗体のV領域をコードするDNAを、抗体C領域のDNAを含む発現ベクターへ組み込んでもよい。発現制御領域、例えば、エンハンサー、プロモーターの制御のもとで発現するよう発現ベクターに組み込む。次に、この発現ベクターにより宿主細胞を形質転換し、抗体を発現させることができる。
本発明では、ヒトに対する異種抗原性を低下させること等を目的として人為的に改変した遺伝子組換え型抗体、例えば、キメラ(Chimeric)抗体、ヒト型化(Humanized)抗体などを使用できる。これらの改変抗体は、既知の方法を用いて製造することができる。キメラ抗体は、ヒト以外の哺乳動物、例えば、マウス抗体の重鎖、軽鎖の可変領域とヒト抗体の重鎖、軽鎖の定常領域からなる抗体であり、マウス抗体の可変領域をコードするDNAをヒト抗体の定常領域をコードするDNAと連結し、これを発現ベクターに組み込んで宿主に導入し産生させることにより得ることができる。
ヒト型化抗体は、再構成(reshaped)ヒト抗体とも称され、ヒト以外の哺乳動物、たとえばマウス抗体の相補性決定領域(CDR;complementarity determining region)をヒト抗体の相補性決定領域へ移植したものであり、その一般的な遺伝子組換え手法も知られている。具体的には、マウス抗体のCDRとヒト抗体のフレームワーク領域(framework region;FR)を連結するように設計したDNA配列を、末端部にオーバーラップする部分を有するように作製した数個のオリゴヌクレオチドからPCR法により合成する。得られたDNAをヒト抗体定常領域をコードするDNAと連結し、次いで発現ベクターに組み込んで、これを宿主に導入し産生させることにより得られる(欧州特許出願公開番号EP 239400、国際特許出願公開番号WO 96/02576参照)。CDRを介して連結されるヒト抗体のFRは、相補性決定領域が良好な抗原結合部位を形成するものが選択される。必要に応じ、再構成ヒト抗体の相補性決定領域が適切な抗原結合部位を形成するように抗体の可変領域のフレームワーク領域のアミノ酸を置換してもよい(Sato,K.ら,Cancer Res.(1993)53,851−856)。
また、ヒト抗体の取得方法も知られている。例えば、ヒトリンパ球をin vitroで所望の抗原または所望の抗原を発現する細胞で感作し、感作リンパ球をヒトミエローマ細胞、例えばU266と融合させ、抗原への結合活性を有する所望のヒト抗体を得ることもできる(特公平1−59878参照)。また、ヒト抗体遺伝子の全てのレパートリーを有するトランスジェニック動物を所望の抗原で免疫することで所望のヒト抗体を取得することができる(国際特許出願公開番号WO 93/12227,WO 92/03918,WO 94/02602,WO 94/25585,WO 96/34096,WO 96/33735参照)。さらに、ヒト抗体ライブラリーを用いて、パンニングによりヒト抗体を取得する技術も知られている。例えば、ヒト抗体の可変領域を一本鎖抗体(scFv)としてファージディスプレイ法によりファージの表面に発現させ、抗原に結合するファージを選択することができる。選択されたファージの遺伝子を解析すれば、抗原に結合するヒト抗体の可変領域をコードするDNA配列を決定することができる。抗原に結合するscFvのDNA配列が明らかになれば、当該配列を適当な発現ベクターを作製し、ヒト抗体を取得することができる。これらの方法は既に衆知であり、WO 92/01047,WO 92/20791,WO 93/06213,WO 93/11236,WO 93/19172,WO 95/01438,WO 95/15388を参考にすることができる。
抗体遺伝子を一旦単離し、適当な宿主に導入して抗体を作製する場合には、適当な宿主と発現ベクターの組み合わせを使用することができる。真核細胞を宿主として使用する場合、動物細胞、植物細胞、真菌細胞を用いることができる。動物細胞としては、(1)哺乳類細胞、例えば、CHO,COS,ミエローマ、BHK(baby hamster kidney),HeLa,Vero,(2)両生類細胞、例えば、アフリカツメガエル卵母細胞、あるいは(3)昆虫細胞、例えば、sf9,sf21,Tn5などが知られている。植物細胞としては、ニコティアナ(Nicotiana)属、例えばニコティアナ・タバカム(Nicotiana tabacum)由来の細胞が知られており、これをカルス培養すればよい。真菌細胞としては、酵母、例えば、サッカロミセス(Saccharomyces)属、例えばサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces serevisiae)、糸状菌、例えば、アスペルギルス(Aspergillus)属、例えばアスペスギルス・ニガー(Aspergillus niger)などが知られている。原核細胞を使用する場合、細菌細胞を用いる産生系がある。細菌細胞としては、大腸菌(E.coli)、枯草菌が知られている。これらの細胞に、目的とする抗体遺伝子を形質転換により導入し、形質転換された細胞をin vitroで培養することにより抗体が得られる。
また、抗体はPetTに結合し、IkBL1の機能を阻害するかぎり、抗体の断片又はその修飾物であってもよい。例えば、抗体の断片としては、Fab、F(ab’)2、Fv、またはH鎖若しくはL鎖のFvを適当なリンカーで連結させたシングルチェインFv(scFv)が挙げられる。具体的には、抗体を酵素、例えばパパイン、ペプシンなどで処理し、これを発現ベクターに導入した後、適当な宿主細胞で発現させる(例えば、Co,M.S.ら,J.Immunol.(1994)152,2968−2976、Better,M.及びHorwitz,A.H.Methods in Enzymology(1989)178,476−496,Academic Press,Inc.、Plueckthun,A.及びSkerra,A.Methods in Enzymology(1989)178,476−496,Academic Press,Inc.、Lamoyi,E.,Methods in Enzymology(1989)121,663−669、Bird,R.E.ら,TIBTECH(1991)9,132−137参照)。scFvは、抗体のH鎖V領域とL鎖V領域とを連結することにより得られる。このscFvにおいて、H鎖V領域とL鎖V領域は、リンカー、好ましくはペプチドリンカーを介して連結される(Huston,J.S.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A(1988)85,5879−5883)。scFvにおけるH鎖V領域およびL鎖V領域は、本明細書に抗体として記載されたもののいずれの由来であってもよい。V領域を連結するペプチドリンカーとしては、例えば12−19残基からなる任意の一本鎖ペプチドが用いられる。scFvをコードするDNAは、前記抗体のH鎖またはH鎖V領域をコードするDNA、およびL鎖またはL鎖V領域をコードするDNAのうち、それらの配列のうちの全部又は所望のアミノ酸配列をコードするDNA部分を鋳型とし、その両端を規定するプライマー対を用いてPCR法により増幅し、次いで、さらにペプチドリンカー部分をコードするDNA、およびその両端が各々H鎖、L鎖と連結されるように規定するプライマー対を組み合わせて増幅することにより得られる。また、一旦scFvをコードするDNAが作製されると、それらを含有する発現ベクター、および該発現ベクターにより形質転換された宿主を常法に従って得ることができ、また、その宿主を用いることにより、常法に従ってscFvを得ることができる。これらの抗体断片は、前記と同様にして遺伝子を取得し発現させ、宿主により産生させることができる。抗体の修飾物として、ポリエチレングリコール(PEG)等の各種分子と結合した抗体を使用することもできる。このような抗体修飾物は、得られた抗体に化学的な修飾を施すことによって得ることができる。なお、抗体の修飾方法はこの分野においてすでに確立されている。本発明における「抗体」にはこれらの抗体も包含される。
前記のように発現、産生された抗体は、通常のタンパク質の精製で使用されている公知の方法により精製することができる。例えば、プロテインAカラムなどのアフィニティーカラム、クロマトグラフィーカラム、フィルター、限外濾過、塩析、透析等を適宜選択、組み合わせることにより、抗体を分離、精製することができる(Antibodies A Laboratory Manual.Ed Harlow,David Lane,Cold Spring Harbor Laboratory,1988)。
抗体の抗原結合活性(Antibodies A Laboratory Manual.Ed Harlow,David Lane,Cold Spring Harbor Laboratory,1988)の測定には公知の手段を使用することができる。例えば、ELISA(酵素結合免疫吸着検定法)、EIA(酵素免疫測定法)、RIA(放射免疫測定法)あるいは蛍光免疫法などを用いることができる。
本発明の治療薬、抑制薬は、I型糖尿病の治療または予防に使われる。
本発明の治療薬は、経口、非経口投与のいずれでも可能であるが、好ましくは非経口投与であり、具体的には、注射剤型、経鼻投与剤型、経肺投与剤型、経皮投与型などが挙げられる。注射剤型の例としては、例えば、静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射などにより全身または局部的に投与することができる。また、患者の年齢、症状により適宜投与方法を選択することができる。投与量としては、例えば、一回につき体重1kgあたり0.0001mgから1000mgの範囲で選ぶことが可能である。あるいは、例えば、患者あたり0.001〜100000mg/bodyの範囲で投与量を選ぶことができる。しかしながら、本発明の治療薬はこれらの投与量に制限されるものではない。また、発明の治療薬は、常法に従って製剤化することができ(例えば、Remington’s Pharmaceutical Science,latest edition,Mark Publishing Company,Easton,U.S.A)、医薬的に許容される担体や添加物を供に含むものであってもよい。
以下、本発明を実施例を挙げて更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例1] IKBL1遺伝子多型の検索
DNA試料としては、ヒト末梢血の白血球より抽出したゲノムDNAを用いた。ゲノムDNA抽出は標準的なプロテアーゼK/SDS/フェノール/クロロホルム法(Kimura A及びSasazuki T,HLA1991 vol.1(Tsuji Kら編)(1992),Oxford University Press,Oxford,pp397−419)によった。
IKBL1遺伝子(Shiina Tら,Genomics(1998)47:372−382)の全ゲノム構造は既に明らかになっているため、データベース配列(GenBank accession no.AP000505)を参考にして、IKBL1遺伝子プロモーター領域及び第1エクソンならびに第2、第3、第4エクソンとその周辺のイントロンをPCR法で増幅するためのプライマーセット(表1、配列番号1〜16)を作製した。
ついで、96名の健常日本人由来の白血球DNAから、これらのプライマーセットを用いて当該DNA領城をPCR法で増幅し、一本鎖DNA構造多型法(single strand conformation polymorphism,SSCP)(Hoshino Sら,Hum Immunol(1992)33:98−107)を用いて、各PCR産物内の多型を検索した。個体によって異なるSSCPパターン(1本鎖DNAのポリアクリルアミドゲル電気泳動パターン)が認められた場合には、当該PCR産物をクローニングし、ダイターミネーター法によって塩基配列を決定することで、IKBL1遺伝子プロモーター内の少なくとも4箇所に多型を確認した(図1)。
具体的には、表1に示したプライマーセットを用いてPCRで増幅したIKBL1遺伝子各領域の多型を、一本鎖構造多型検出法でスクリーニングした。96名の日本人集団の解析では、明らかな多型SSCPパターンは、P1F(配列番号5)とP1R(配列番号6)でのPCR産物及びE1F(配列番号7)とE1R(配列番号8)でのPCR産物を用いた場合にのみ認められた。そこで、多型パターンを示す個人について、各々のDNAからP1FとP1R、E1FとE1R、またはP1FとE1Rの組み合わせでPCRを行い、そのPCR産物をクローニング後、塩基配列を決定した。その結果、図1に示す4箇所に多型が認められた。すなわち−422の上流にTが8個(T8)または9個(T9)の多型、−325位がCまたはGの多型、−263位がAまたはGの多型、および−63がTまたはAの多型である。これらのうち、特に−263位はRel/E2F、−63位はbHLHの各々の転写因子結合配列と極めて高い相同性を示す配列内に存在する多型である。またSSCPパターンからヘテロ接合と推定される個体を含めて、複数のサンプルについてクローニングして塩基配列を決定した結果から、日本人集団におけるIKBL1多型の組み合わせ(ハプロタイプ)として、図2に示すアリル01(配列番号17)、02(配列番号18)、03(配列番号19)、04(配列番号20)、05(配列番号21)の少なくとも5種が存在することが判明した。なおアリル06(配列番号22)は、二本鎖DNA多型検出法によるハプロタイプ解析の指標として人為的に作製したものであり、日本人集団中には存在しなかった。
[実施例2] IKBL1遺伝子検査領域の増幅
実施例1で確認したIKBL1遺伝子プロモーター内の4箇所の多型を検出するため、これらの組み合わせ(プロモーター多型ハプロタイプ)を識別・検出する方法論を開発した。まず検査対象とするヒト血液DNAから、IKBL1プロモーター領域及び第1エクソン(配列番号17の第496〜621番)を含むDNA領域(図1)を、プライマーP1F(配列番号5)とE1R(配列番号8)のセットを用いてPCR法で増幅した。PCR条件は、95℃5分間の熱変性に続いて、95℃30秒/56℃30秒/72℃30秒のサイクルを30回くり返した後に、72℃10分間の伸長反応を行うものであり、ABI社のPCR9700またはPCR9600を用いた。得られたPCR産物の一部をクローニングし、塩基配列を決定することで、図2に示すように、少なくとも5種のアリル(プロモーターハプロタイプ)の存在を日本人集団に確認した。また、このようにして得られたPCR産物は下記実施例4でサンプルPCR産物として、IKBL1アリルの測定に用いた。
[実施例3] 標識した標準試料(レファレンス1及び2)の作製
DSCA法による多型検出の原法では、健常者集団に本来存在するアリルをレファレンスとして、目的とする領域の多型を検出しようとするものである。そこで、本発明者らはまず、IKBL1プロモーターアリル01〜05(配列番号17〜21)(図2)の各々をレファレンスとして、個々のIKBL1アリルとのヘテロデュプレックスの移動度を検討した。その結果、アリル間の配列がより違う場合ほど移動度がより遅れる現象を確認したが、その移動度の違いは、テストしているサンプルのアリル型を明瞭に区別出来るものではなかった。
このため、一般に単塩基置換の場合より、塩基挿入/欠失の場合の方がヘテロデュプレックスの移動度が遅れやすい現象(Fukuda Yら,Tissue Antigens(1995)45:49−56;Turner DMら,Tissue Antigens(1999)54:400−404)に着目し、人為的に1〜2塩基の挿入または欠失を導入したものをレファレンスとする着想に至った。そこで変異プライマー法を用いてアリル03(配列番号19)の−422位に1塩基欠失(T8→T7)及び−262位に1塩基置換(G→A)を導入したレファレンス1を作製した。図3にレファレンス1(配列番号23)及びレファレンス2(配列番号24)の塩基配列を示す。これらのレファレンスは、上記のIKBL1遺伝子プロモーターハプロタイプ配列決定の過程で得られたアリル03(配列番号19)およびアリル04(配列番号20)の各々のDNAを基にして、2箇所ずつに挿入、欠失または置換変異を導入したものである。変異の導入は変異プライマーを用いたPCR法(Hoshino Sら,Hum Immunol(1992)33:98−107)により行い、得られた変異PCR産物をクローニングし、塩基配列を確認したものをレファレンス1および2とした。このクローン化されたレファレンス1およびレファレンス2をテンプレートとして、Cy−5で5’端を標識したE1R(配列番号8)と未標識のP1F(配列番号5)を用いて、前記実施例2の条件下でPCRを行い、標識レファレンスを作製した。
[実施例4] 二本鎖DNA形成と構造多型検出のための電気泳動
上記実施例3で作製した標識レファレンス(1μl)と前記実施例2で作製したサンプルPCR産物(3μl)を混合し、95℃で4分間の変性後、55℃で15分間、ついで15℃で5分間のアニーリングを行った。その後1.0μlのフィコールローディングバッファー(15%フィコール、0.25%ブロモフェノールブルー)を加え、6%ポリアクリルアミドゲル(21cm長、0.5mm厚、Long RangerTM Gel)中で電気泳動した。電気泳動はALF expressシーケンサー(Pharmacia)を用い、30W定電圧、40℃の条件下で行った。また、移動度測定値を補正するための内部標準として、Cy−5で標識したボトムマーカー(519bp)及びトップマーカー(870bp)をサンプルと同時に泳動した。螢光標識された2本鎖DNAの移動度をFragment ManagerTMソフトウェア(Pharmacia)で解析し、IKBL1プロモーター配列の違いを電気泳動度の違いとして検出した。これらの泳動条件は、二本鎖DNA構造解析による変異検出法(DSCA)に関する論文に示された原法(Arguello JRら,Nature Genet(1998)18:192−194)に従うものであるが、解析するDNAの長さが約700塩基対であるため、泳動時間を4時間に変更した。なお、従来の方法では健常者集団に存在する配列そのものをレファレンスとしているが、本発明者らは、レファレンスに人為的に変異を導入することで、多型ないし多型ハプロタイプをより高精度かつ効率良く検出することを可能とした。
このレファレンス1を用いると、アリル03をレファレンスとした場合(図4左)に比較して、特にアリル02及び04の移動度の遅れが顕著となった(図4右)。一方、変異プライマー法を用いてアリル03の−422位に一塩基欠失を導入したものではアリル03をレファレンスにした場合に比べてアリル02の遅れが顕著になるが、アリル03は移動度がほとんど遅れていない(図4中)。すなわち、本来1塩基置換でしか区別出来ないアリルをより効率的に区別するためには、その違いの存在する部位の直近に1〜数塩基程度の短い挿入、欠失または置換変異を1個または複数個導入することが有効であることが発見された。
このように、作製した非天然のレファレンス1およびレファレンス2を用いることで、日本人集団に認められたIKBL1アリル01〜05(配列番号17〜21)の5種、および人為的に作製したアリル06(図2、配列番号22)の全てを明瞭に区別することが可能となった(図5)。ここで特記すべきことは、アリル01と04のヘテロ接合体(01/04)と、05と06のヘテロ接合体(05/06)は、個々の位置の多型についてみると、いずれの場合とも−422位がT8/T8、−326位がC/G、−263位がA/A、−63位がT/Aである。このため、個々の多型部位のみを検討する限りでは01/04と05/06のどちらのアリルの組み合わせであるかを区別できないが、本発明者らが開発した測定法を用いると、これらは明瞭に区別可能となった(図5)。すなわち、この測定法はIKBL1プロモーターの多型の組み合わせ(ハプロタイプ)を直接検出することを可能とする。また、この測定法を用いて、種々のハプロタイプのヘテロ接合について、IKBL1アリルを決定可能であることが確認された(図6)。
[実施例5] IKBL1プロモーターハプロタイプとI型糖尿病との関連
日本人健常者213名を前記実施例4に従って解析し、各人のIKBL1プロモーターハプロタイプ型を決定した。また同様に日本人I型糖尿病患者138名を対象とした解析を行った。ついで各プロモーターハプロタイプ(IKBL1アリル)の陽性率(表2)及びプロモーター多型陽性率(表3)を患者集団と健常者集団で比較した。関連の強さは2×2表を用いて相対危険率で示し、その統計学的有意性はカイ2乗法によって検定した。またP値に検出したアリルの数を乗じることで補正P(Pc)値を算出し、Pc値が0.05未満の場合を有意な関連と判定した。
その結果、表2に示すように、IKBL1アリル01陽性者は、患者群81.9%、健常者群59.2%であり、患者群に有意に多く存在した(相対危険率3.12、Pc値=0.00004)。一方、IKBL1アリル03陽性者は、患者群13.0%、健常者群35.2%であり、患者群に有意に少ないこと(相対危険率0.38、Pc値=0.00002)が判明した。このことから、アリル01は本症への感受性、アリル03は抵抗性と強く関連する遺伝マーカーであることが示される。
これに対して、プロモーターの各多型とI型糖尿病との関連を検討すると、表3に示す結果を得た。すなわち、各多型を指標とした場合には、−263G陽性者が患者群に有意に少ない(患者13.0%vs健常者35.2%、相対危険率0.28、Pc値=0.000009)ことが観察された。これは、検討した日本人集団において−263Gとアリル03とが完全に1:1対応をしていることによるものである。一方、アリル01とのみ1:1対応する多型は存在しない(図2に示すように、アリル01を構成する多型は、いずれも01以外の複数のアリルと共通である)ため、患者群に高い頻度で認める多型はあるものの、いずれも相対危険率は比較的低く、かつその頻度差は統計学的に有意ではなかった。すなわち、IKBL1プロモーター多型を個々に判定することでは、感受性との弱い関連としか診断出来ない。しかしながら、IKBL1プロモーターでみられる多型をハプロタイプとして一括して判定することで、I型糖尿病への感受性因子および抵抗性因子を保持しているか否かを的確に診断可能とするものである。
産業上の利用の可能性
以上詳述したように、本発明によりIkBL1遺伝子プロモーター領域に見られる多型を検出することによって、I型糖尿病の検査方法を提供することができる。また、遺伝子の多型ハプロタイプを識別するための実用的なタイピング方法を提供することができる。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
図1は、解析対象としたIKBL1遺伝子の塩基配列を示す。多型を認める部位(−422,−325,−263,−63)と多型配列(二重下線)を示す。波線下線はP1Fに対応する配列、点線下線はE1Rに対応する配列を示す。第一エクソンは一重下線で示す。
図2は、IKBL1遺伝子プロモーターアリルの模式図を示す。アリルごとに多型部位の塩基を示す。
図3は、レファレンス−1及びレファレンス−2の塩基配列を示す。レファレンス−1及び2は、それぞれアリル03、04に2箇所ずつの変異(欠失変異、挿入変異、または塩基置換)を人為的に導入したものである。導入変異部分を二重下線で示す。
図4は、レファレンスの違いによる泳動パターンの相違を示す。テストしたアリル名を左端に示す。左から、アリル03、アリル03の−422位で1塩基欠失(T8→T7)したもの(#17)、さらに−262位に1塩基置換(A→G)を導入した配列(レファレンス−1)をレファレンスとして用いた。レファレンスのホモデュプレックスの位置を矢頭で、テストアリルとレファレンスのヘテロデュプレックスの位置を矢印で示す。アリル03をレファレンスにした場合でもヘテロデュプレックスの移動度は遅れるが、人為的に変異を導入したものをレファレンスにすると、変異導入が多いほど移動度の遅れは顕著になる。
図5は、DSCA法によるIKBL1プロモーターアリルの決定法を示す。左端にテストしたアリル名とその多型配列構成を示す。左はレファレンス−1を用いた場合、右はレファレンス−2を用いた場合の、それぞれのアリルの電気泳動パターンを示す。レファレンスのホモデュプレックスの位置を矢頭で、テストアリルとレファレンスのヘテロデュプレックスの位置を矢印で示す。下2段は01/04と05/06のヘテロ接合体の泳動パターンを示すが、それぞれのヘテロデュプレックスの位置はそれぞれを構成するアリルによるヘテロデュプレックスの位置に対応している。
図6は、DSCA法によるIKBL1遺伝子タイピングの実際例を示す。最上段はレファレンスのみを泳動したもの、続く6段は個々のアリルのホモ接合パターン、その下には種々のアリルのホモおよびヘテロ接合パターンを示す。左にサンプル番号と、IKBL1タイピングの結果を( )内に示す。
Claims (11)
- 以下の(a)から(d)のいずれかの塩基の多型を検出することを特徴とする、I型糖尿病の検査方法。
(a)配列番号17で表される塩基配列上の第67〜74番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(b)配列番号17で表される塩基配列上の第171番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(c)配列番号17で表される塩基配列上の第233番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基
(d)配列番号17で表される塩基配列上の第433番目の塩基またはその相補鎖上の対応する塩基 - 上記(a)から(d)の塩基の多型のハプロタイプを検出することを特徴とする、請求項1に記載のI型糖尿病の検査方法。
- I型糖尿病の検査に用いるための、以下の(a)から(d)のいずれかに記載のプライマー。
(a)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第67〜74番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(b)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第171番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(c)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第233番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー
(d)配列番号17で表される塩基配列からなるDNAまたはその相補鎖にハイブリダイズし、かつ配列番号17で表される塩基配列上の第433番目の塩基またはその相補鎖の対応する塩基を挟み込むように設計されたDNAプライマー - 以下の(a)から(d)のいずれかの塩基を含む領域にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド。
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の塩基中に1塩基が挿入された塩基配列からなるDNAの第67〜74番目及び挿入された1塩基を含む塩基
(b)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第171番目の塩基
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第233番目の塩基
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAの第433番目の塩基 - I型糖尿病の検査のために用いるプローブである、請求項4に記載のオリゴヌクレオチド。
- 請求項3に記載のプライマー及び/または請求項5に記載のプローブを含む、I型糖尿病の検査試薬。
- 請求項3に記載のプライマー及び/または請求項5に記載のプローブを含む、I型糖尿病の検査キット。
- I型糖尿病の検査に用いるための、以下の(a)から(d)のいずれかに記載のDNA。
(a)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第67〜74番目の塩基中に一塩基が挿入された塩基配列からなるDNAにおいて、第67〜74番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(b)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第171番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第171番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(c)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第233番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第233番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA
(d)配列番号17で表される塩基配列または該塩基配列上の第433番目の塩基が他の塩基に置換された塩基配列からなるDNAにおいて、第433番目の塩基を含む塩基配列からなるDNA - 二本鎖DNA多型検出法(DSCA)を用いることを特徴とするハプロタイプの検出方法。
- DSCAに用いるレファレンスが非天然型のレファレンスであることを特徴とする請求項9に記載の検出方法。
- 多型部位の近傍領域に1〜数塩基の欠失、挿入または置換を行うことにより非天然型のレファレンスを作製することを含む、請求項10に記載の検出方法。
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