KR101069139B1 - A kit and a method for detecting biomarrkers for down's syndrome - Google Patents

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임지혜
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Abstract

본 발명은 다운증후군 바이오마커의 검출 키트 및 검출 방법을 개시한다. 본 발명의 검출 키트 및 검출 방법은 다운증후군 바이오마커인 서열번호 2의 서열을 포함하는 비메틸화 PDE9A 유전자 단편을 검출할 수 있음을 특징으로 한다. The present invention discloses a detection kit and detection method for Down syndrome biomarkers. The detection kit and detection method of the present invention are characterized by being able to detect an unmethylated PDE9A gene fragment comprising the sequence of SEQ ID NO: 2, a Down syndrome biomarker.

Description

다운증후군 바이오마커의 검출 키트 및 검출 방법{A KIT AND A METHOD FOR DETECTING BIOMARRKERS FOR DOWN'S SYNDROME} A KIT AND A METHOD FOR DETECTING BIOMARRKERS FOR DOWN'S SYNDROME}

본 발명은 다운증후군 바이오마커의 검출 키트 및 검출 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to detection kits and methods of detecting Down syndrome biomarkers.

다운증후군(Down Syndrome)은 21번 염색체가 정상인보다 1개 많은 3개가 존재하여 나타나는 염색체 질환이다. 세포 유전학적으로 21번 염색체 삼체성(trisomy 21)이라고 한다.Down Syndrome is a chromosome disease in which chromosome 21 is present in three more than one normal person. Cytogenetically referred to as chromosome 21.

다운증후군은 정신 지체, 신체 기형, 전신 기능 이상, 성장 장애 등 신체 전반에 걸쳐 이상을 나타내며, 일반인에 비하여 수명이 짧다.Down's syndrome shows abnormalities throughout the body, including mental retardation, physical malformations, systemic dysfunction, growth disorders, and shorter lifespan than the general population.

다운증후군의 출생 빈도는 800명당 1명 꼴이며, 인종이나 사회경제적 계층 간에 별다른 차이가 발견되지 않지만, 성별로는 남자가 약간 높아 3:2 정도이며 산모의 나이가 많을수록 출생 빈도가 높다.The number of births for Down syndrome is about 1 in every 800 people, and there are no significant differences in race or socioeconomic class, but gender is slightly higher for males (3: 2).

현재 다운증후군의 산전 선별 방법으로는 태아 목 투명대 초음파 검사법(nuchal translucency ultrasound scan of the fetus)과 혈청 표지 물질(pregnancy-associated plasma protein A, human chorionic gonadotrophin, alpha fetoprotein, unconjugated estriol, and inhibin-A)의 조합 검사법을 병행하고 있다. 특히, 임신 초기에 시행되는 태아 목 투명대 초음파 검사와 PAPPA (pregnancy-associated plasma protein A) 그리고 HCG(human chorionic gonadotrophin)의 혈청 표지 물질을 이용한 다운증후군의 진단적 정확성은 5%의 위양성율 하에서 22~63%로 매우 낮으며, 기타의 방법들이 상기 방법과 조합되어 평가될 경우 5%의 위양성율 하에서 대략 84%의 정확성을 보이는 것으로 보고되고 있다(Obstet Gynecol. 2006;107:167-173, N Engl J Med. 2005;353:2001-11).Prenatal screening methods for Down's syndrome include nucleus translucency ultrasound scan of the fetus and serum markers (pregnancy-associated plasma protein A, human chorionic gonadotrophin, alpha fetoprotein, unconjugated estriol, and inhibin-A). The combination test method of the is parallel. In particular, the diagnostic accuracy of Down's syndrome using fetal neck translucent ultrasonography (PAPPA), pregnancy-associated plasma protein A (PAPPA), and serum markers of human chorionic gonadotrophin (HCG) during the first trimester was 22-63 under 5% false-positive rate. Very low in% and reported to be approximately 84% accurate under 5% false positive rate when other methods are evaluated in combination with the method (Obstet Gynecol. 2006; 107: 167-173, N Engl J Med) 2005; 353: 2001-11).

일반적으로 다운증후군의 정확한 진단은 양수천자(amniocentesis)나 융모생검(chorionic villus sampling)을 통한 염색체 분석을 실시하여 이루어지고 있으나, 이러한 양수천자나 융모생검은 침습적 방법으로서 대략 1%의 유산율의 위험성을 지니는 것으로 알려져 있다.In general, accurate diagnosis of Down's syndrome is performed by chromosome analysis through amniocentesis or chorionic villus sampling.However, such amniocentesis or chorionic biopsy is an invasive method and has a risk of abortion rate of approximately 1%. It is known to have.

따라서 다운증후군에 대한 정확성이 높은 비침습적 선별, 진단 기술은 현재의 침습적 진단 방법의 필요성 감소와 선별 방법의 대체를 위해 여전히 요구되고 있다.
Therefore, non-invasive screening and diagnostic techniques with high accuracy for Down syndrome are still required to reduce the need for current invasive diagnostic methods and to replace screening methods.

본 발명의 목적은 임산부의 혈액을 이용하여 비침습적으로 다운증후군을 진단하는 데 유용한, 다운증후군 바이오마커의 검출 키트와 검출 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a detection kit and detection method for Down syndrome biomarkers, which are useful for diagnosing Down syndrome non-invasively using the blood of a pregnant woman.

본 발명의 다른 목적이나 구체적인 목적은 이하에서 제시될 것이다.
Other and specific objects of the present invention will be presented below.

임산부의 혈액 내에 존재하는 태아 DNA는 태아 유래 조직인 태반에서 기원하며, 임신 중 일어나는 태반세포(trophoblast)의 자발적인 세포 사멸 과정을 통한 고사 시에 발생하여 임산부의 혈액 내로 방출된다고 알려져 있다(Prenat Diagn 2007;27:415-8., Am J Pathol 2006;169:400-4). Fetal DNA present in pregnant women's blood originates from the placenta, a fetal tissue, and is known to occur during death following the spontaneous apoptosis of the trophoblast that occurs during pregnancy and release into the pregnant woman's blood (Prenat Diagn 2007; 27: 415-8., Am J Pathol 2006; 169: 400-4).

태아 DNA가 임산부의 혈액 중에 존재한다는 사실은 남자 태아(male fetus)를 임신한 임산부의 혈액에서 Y 염색체의 특이적인 DNA를 검출함으로써 최초로 보고되어(Lancet 1997; 350:485-487), 임신 관련 질환과 태아의 유전 질환에 관한 비침습적 산전 진단의 새로운 재원으로 연구되고 있다. The fact that fetal DNA is present in the blood of pregnant women has been reported for the first time by detecting the specific DNA of the Y chromosome in the blood of pregnant women with male fetus (Lancet 1997; 350: 485-487). It is being researched as a new source of non-invasive prenatal diagnosis of hereditary diseases in children and fetuses.

임산부의 혈액에 존재하는 태아 DNA는 자간전증과 태아 성장 발육 장애 등과 같은 비정상적인 태반 상태에 의한 임신 관련 질환에서 증가되는 것으로 알려져 있으며(Am J Pathol 2006;169:400-4; Prenat Diagn 2007;27:415-8; Genes Dev 2000;14:3191-203; Am J Obstet Gynecol 2009;200:98.e1-6; Human Reproduction 2003;18(8):1733-736), 다운증후군과 같은 태아의 유전질환에서도 증가되는 것으로 보고되고 있다(Am J Obstet Gynecol. 2002 Nov;187(5):1217-21. Clin Chem. 2003;49:239-242. Clin Chem 1999; 45:1747-51). Fetal DNA in pregnant women's blood is known to increase in pregnancy-related diseases caused by abnormal placental conditions such as preeclampsia and fetal growth development disorders (Am J Pathol 2006; 169: 400-4; Prenat Diagn 2007; 27: 415). -8; Genes Dev 2000; 14: 3191-203; Am J Obstet Gynecol 2009; 200: 98.e1-6; Human Reproduction 2003; 18 (8): 1733-736), even in fetal genetic diseases such as Down's syndrome. It is reported to increase (Am J Obstet Gynecol. 2002 Nov; 187 (5): 1217-21. Clin Chem. 2003; 49: 239-242. Clin Chem 1999; 45: 1747-51).

하지만 임산부의 혈액에 존재하는 태아 DNA를 이용한 다운증후군 관련 이전 연구들에서 사용된 Y 염색체의 특이적인 DNA 서열은 태아가 여아인 경우는 적용할 수 없는 제한점을 가지고 있으며, 다운증후군 검출력 역시 5% 위양성률 하에서 21%로 매우 낮은 단점을 지니고 있다(Am J Obstet Gynecol. 2002 Nov;187(5):1217-21. Clin Chem. 2003;49:239-242. Clin Chem 1999; 45:1747-51). 따라서 태아의 성별에 관계없이 임산부 혈액에 존재하는 태아 DNA를 보다 정확하게 측정하기 위해 DNA 메틸화와 같은 유전자의 후생적 특징이 주목을 받고 있다.However, the specific DNA sequence of the Y chromosome used in previous studies related to Down syndrome using fetal DNA in pregnant women's blood has limitations that cannot be applied when the fetus is a girl. Under a very low disadvantage of 21% (Am J Obstet Gynecol. 2002 Nov; 187 (5): 1217-21. Clin Chem. 2003; 49: 239-242. Clin Chem 1999; 45: 1747-51). Therefore, the epigenetic characteristics of genes such as DNA methylation have been attracting attention in order to more accurately measure fetal DNA present in maternal blood regardless of the sex of the fetus.

다운증후군은 일반적으로 21번 염색체가 1개 많은 3개가 존재하여 나타나는 질환이다. Down's syndrome is generally a disease that occurs because there are three chromosomes 21.

최근 염색체 21번 염색체의 DNA 서열 중 혈액세포와 태반조직에서 다른 메틸화 양상을 보이는 DNA 서열이 동정되었다(Clin Chem. 2008;54:500-511). 문헌[Clin Chem. 2008;54:500-511]은 본 명세서의 일부로서 간주된다. Recently, DNA sequences showing different methylation patterns in blood cells and placental tissues of chromosome 21 were identified (Clin Chem. 2008; 54: 500-511). Clin Chem. 2008; 54: 500-511 are considered part of this specification.

이렇게 동정된 DNA 서열 중 PDE9A 유전자(GenBank Accession No. AB017602.1)의 일부 서열(문헌[Clin Chem. 2008;54:500-511]에서 084 CGI로 언급된 서열임)이 확인되었으며, 이 부분은 임산부의 혈액세포에서는 완전히 메틸화되어 있지만, 태반세포(trophoblast)에서는 비메틸화되어 있다(Clin Chem. 2008;54:500-511). 여기서 "완전히 메틸화되어 있다"는 것의 의미는 유전자의 메틸 정도를 평가함에 있어 메틸화 지수(methylation index)를 methylation level/(methylation level+unmethylation level)로 정의할 때 1 값을 가지는 것을 의미하며, "비메틸화되어 있다"는 것의 의미는 메틸화 지수가 1 이하의 값을 가지는 것을 의미한다(상기 메틸화 지수는 문헌[(Clin Chem. 2008;54:500-511)]에서 구체적으로 정의되어 있다). 동정된 이 서열(문헌[Clin Chem. 2008;54:500-511]에서 084 CGI로 언급된 서열임)의 경우, 임신 초기 태반세포에서는 0.5 이하의 값을 나타내는데, 이는 태반 유래 DNA의 경우 50% 이상이 비메틸화되어 있음을 의미한다. Among the DNA sequences thus identified, some of the sequences of the PDE9A gene (GenBank Accession No. AB017602.1) (the sequence referred to as 084 CGI in Clin Chem. 2008; 54: 500-511) are This part has been confirmed to be completely methylated in the blood cells of pregnant women, but unmethylated in the trophoblast (Clin Chem. 2008; 54: 500-511). Here, "fully methylated" means that the methylation index is defined as methylation level / (methylation level + unmethylation level) in evaluating the degree of methylation of a gene. Methylated "means that the methylation index has a value of 1 or less (the methylation index is specifically defined in Clin Chem. 2008; 54: 500-511). For this sequence identified (the sequence referred to as 084 CGI in Clin Chem. 2008; 54: 500-511), it exhibits a value of 0.5 or less in placental cells during early pregnancy, which is 50% for placental-derived DNA. It means that the above is unmethylated.

DNA 메틸화는 히스톤 변환(histone modification) 등과 같은 후생학적 변화(epigenetic modification) 중 하나로서, CpG 모티프가 여러 개 모여있는 CpG 섬(CpG islands)에 DNA 메틸화 효소(DNA methyl transferase)에 의해 메틸기(CH3)가 결합된 것을 말한다. CpG 섬은 주로 프로모터나 엑손의 시작 부위에 위치하기 때문에, 일반적으로 CpG 섬에 메틸기가 결합하면 mRNA의 전사가 방해를 받아 유전자 발현이 억제되는 것으로 알려져 있다(Semin Cancer Biol 1999;9(5):349-57).DNA methylation is a histone transform as one of the Ministry of chemical change (epigenetic modification), such as (histone modification), a methyl group by a DNA methylation enzyme (DNA methyl transferase) in CpG islands (CpG islands) with a CpG motif, together multiple (CH 3 ) Is combined. Since CpG islands are mainly located at the beginning of promoters or exons, methyl group binding to CpG islands is generally known to interfere with mRNA transcription and inhibit gene expression (Semin Cancer Biol 1999; 9 (5): 349-57).

이전의 보고에서 PDE9A 유전자는 뇌, 심장, 태반 등의 조직에서는 높게 발현되지만 혈액세포에서는 발현되지 않는 특징을 보였으며(Hum Genet. 1998;103:386-392), 이는 유전자의 조직특이적 DNA 메틸화의 영향이라 판단된다. 더욱이, 21번 염색체상에 존재하는 PDE9A 유전자의 위치적 특징은 21번 염색체의 추가에 의한 이 유전자의 과발현과 다운증후군의 발병이 연관되어 있을 것이라 제안되어 있다(Hum Genet. 1998;103:386-392).In previous reports, the PDE9A gene was highly expressed in tissues such as the brain, heart, and placenta but not in blood cells (Hum Genet. 1998; 103: 386-392). It seems to be the effect of. Moreover, the positional feature of the PDE9A gene on chromosome 21 is suggested to be related to the overexpression of this gene by the addition of chromosome 21 and the development of Down syndrome (Hum Genet. 1998; 103: 386-). 392).

본 발명자들은 이와 같은 기존의 연구 결과에 기초하여 아래의 실시예에서 확인되는 바와 같이, 임신 기간이 3개월 전후(first-trimester)의 다운증후군 태아를 임신한 임산부 18명과 정상인 태아를 임신한 임산부 90명으로부터 혈액을 채취하고 혈장을 분리한 후, 그 혈장으로부터 태아의 DNA의 성분 비율이 높게 핵산 시료를 추출하고, 메틸화 특이적 PCR(Methylation specific PCR)를 실시하여 임산부 혈액세포에서 유래된 것으로 보이는(임산부 혈액세포가 고사하면 그 게놈 DNA 단편들이 임산부의 혈액으로 유리됨) 메틸화 PDE9A 유전자 단편(이하 "메틸화 PDE9A 유전자 단편"으로 언급된다)과 태반세포에서 유래된 것으로 보이는 비메틸화된 PDE9A 유전자 단편(이하 "비메틸화 PDE9A 유전자 단편"으로 언급된다)의 혈장 내 농도를 측정하였다. 메틸화 PDE9A 유전자 단편은 35,552번째 뉴클레오티드에서 35,620번째 뉴클레오티드까지 총 69bp(서열번호 1)를 증폭시킬 수 있는 프라이머를 사용하였고, 비메틸화 PDE9A 유전자 단편은 35,543번째 뉴클레오티드에서 35,621번째 뉴클레오티드까지 총 79bp(서열번호 2)(PDE9A 유전자 단편)를 증폭시킬 수 있는 프라이머를 사용하였다. 이들 프라이머는 비메틸화된 핵산의 시토신을 우라실로 변형시키는 중아황산염(bisulfite)을 처리한 후의 핵산 서열을 기초로 설계·제작된 것이다.Based on the results of these previous studies, the present inventors have identified 18 pregnant women who are pregnant with down syndrome fetuses of first-trimester, and pregnant women who are pregnant with normal fetuses, as confirmed in the following examples. Blood was collected from the blood, and plasma was separated. Nucleic acid samples were extracted from the plasma with a high percentage of fetal DNA, followed by methylation specific PCR (Methylation specific PCR). When pregnant blood cells die , their genomic DNA fragments are released into the blood of the pregnant woman) Methylated PDE9A gene fragment (hereinafter referred to as "methylated PDE9A gene fragment") and unmethylated PDE9A gene fragment which appears to be derived from placental cells (hereinafter The concentration in plasma of the "unmethylated PDE9A gene fragment" is determined. Methylated PDE9A gene fragment Total 69bp in 35552nd nucleotide to the 35620th nucleotide (SEQ ID NO: 1) was used as a primer capable of amplifying, unmethylated PDE9A gene fragment Total in 35543rd nucleotide to the 35621st nucleotide 79bp (SEQ ID NO: 2 Primers capable of amplifying ( PDE9A gene fragment) were used. These primers were designed and produced based on the nucleic acid sequence after treatment with bisulfite, which transforms cytosine of unmethylated nucleic acid into uracil.

그 결과, 메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도는 다운증후군 태아를 임신한 임산부와 그것의 대조군 사이에 유의적인 차이가 없었지만, 비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도는 다운증후군 태아를 임신한 임산부와 그것의 대조군 사이에 유의적인 차이를 확인할 수 있었다. As a result, the concentration of methylated PDE9A gene fragment was not significantly different between pregnant women pregnant with Down syndrome fetus and its control group, while the concentration of unmethylated PDE9A gene fragment was not found between pregnant women pregnant with Down syndrome fetus and its control group. Significant differences were found.

또한 비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 기초하여 ROC 곡선(receiver operating characteristic curve)를 작성하였을 때 진단 정확도(AUC, Area Under Curve)가 0.941이었으며, [(비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도)/(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도 + 비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도)]("비메틸화 지수(unmethylation index")를 포함한 네 가지의 비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도와 메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도의 조합값에 기초한 진단 정확도(AUC, Area Under Curve)는 모두 0.970이었다(단, [비메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도/메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도]는 0.969임). Also was unmethylated PDE9A a diagnostic accuracy (AUC, Area Under Curve) when writing the ROC curve (receiver operating characteristic curve) based on the concentration of the gene fragment 0.941, [(unmethylated PDE9A concentration of gene fragment) / (methylated PDE9A concentration + unmethylated PDE9A concentration of gene fragment) of the gene fragment ( "non-methylation index (unmethylation index") diagnostic accuracy based on the combined value of the density of the density and methylation PDE9A gene fragment of the four unmethylated PDE9A gene fragment including the (AUC, Area Under Curve) were both 0.970 (where, Im [unmethylated PDE9A density / methylated PDE9A concentration in the blood in the blood] is 0.969).

당업계에서는 진단 정확도 즉 ROC 커브의 곡선 아래의 면적이 0.9-1이면 매우 우수한 검사방법으로, 0.8-0.9이면 우수한 검사방법으로, 0.7-0.8이면 보통 수준의 검사방법으로 주지되어 있다.It is well known in the art that the diagnostic accuracy, that is, the area under the curve of the ROC curve is 0.9-1 is a very good test method, 0.8-0.9 is a good test method, and 0.7-0.8 is a moderate test method.

그리고 비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도의 절단치(cut-off value)를 415 genome equivalent (GE)/mL로 하였을 때 특이도(specificity)가 0.944, 민감도(sensitivity)가 0.778, 양성 예측치(positive predicative value)가 0.737, 음성 예측치(negative predicative value)가 0.955로 나타났으며, 비메틸화지수에서 절단치를 140으로 하였을 때 특이도가 0.944, 민감도가 0.833, 양성 예측치가 0.750, 음성 예측치가 0.966으로 나타났다. 여기서 genome equivalent (GE)은 문헌[Clin Chem. 2001;47:1607-1613; Am J Hum Genet. 1998;62:768-775; Am J Hum Genet 1999;64:218-24]에 정의되어 있다.And when the cut-off value of the unmethylated PDE9A gene fragment was 415 genome equivalent (GE) / mL, the specificity was 0.944, the sensitivity was 0.778, and the positive predicative value. ), 0.737 and negative predicative value were 0.955. When the cut value was 140 in the non-methylation index, the specificity was 0.944, the sensitivity was 0.833, the positive predictive value was 0.750, and the negative predictive value was 0.966. Genome equivalents (GE) are described in Clin Chem. 2001; 47: 1607-1613; Am J Hum Genet. 1998; 62: 768-775; Am J Hum Genet 1999; 64: 218-24.

이러한 실험 결과는 상기 비메틸화 PDE9A 유전자 단편이 다운증후군 임산부의 진단에 유용하게 사용될 수 있는 바이오마커임을 보여주는 것이라 할 수 있다.These experimental results can be said that the unmethylated PDE9A gene fragment is a biomarker that can be useful for the diagnosis of pregnant women with Down syndrome.

본 명세서에서, "비메틸화 PDE9A 유전자 단편"은 PDE9A 유전자 중의 일부 서열로서 서열번호 2의 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드를 의미한다. 통상 모체의 혈액에 존재하는 태아 DNA는 99% 이상이 313bp 이하의 길이를 가지며, 80% 이상이 193bp 이하의 길이를 가진다고 보고되어 있는 점을 고려할 때(Clin Chem. 2004;50:88-92), 상기 비메틸화 PDE9A 유전자 단편은 서열번호 2의 염기서열을 포함하고 길이가 313bp 이하의 길이, 바람직하게는 193bp 이하의 길이를 가진 폴리뉴클레오티드를 의미한다. 가장 바람직하게는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 의미한다.As used herein, "non-methylated PDE9A gene fragment" refers to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 as some sequences in the PDE9A gene. Considering that fetal DNA, which is usually present in maternal blood, is reported to be 99% or more in length and 313 bp or less, and 80% or more is reported to be 193 bp or less (Clin Chem. 2004; 50: 88-92). The non-methylated PDE9A gene fragment refers to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 and having a length of 313 bp or less, preferably 193 bp or less. Most preferably refers to a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.

상기 비메틸화 PDE9A 유전자 단편은 편의상 본 명세서에서 다운증후군 바이오마커로서 언급된다. The unmethylated PDE9A gene fragment is referred to herein as Down syndrome biomarker for convenience.

상기 본 발명의 다운증후군 바이오마커는 다운증후군 태아 임산부의 혈액, 또는 혈장 등 임산부 혈액의 가공 시료에서, 정상 태아 임산부의 혈액, 또는 혈장 등 임산부 혈액의 가공 시료에 비해 더 많은 농도로 존재한다. 따라서 임산부 혈액, 또는 혈장 등 임산부 혈액의 가공 시료 중에 존재하는 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값은 독립적으로(즉 그 자체만으로), 또는 공지된 다운증후군 진단법과 병행하여 의료 전문가에 의한 다운증후군 임산부 진단에 유용하게 사용될 수 있다. 상기 공지된 다운증후군 진단법으로서는 전술한 바의 태아 목 투명대 초음파 검사법, MSAFP(maternal serum alpha fetoprotein) 등과 같은 혈청 표지 물질을 이용한 검사법, 양수천자, 융모생검 등을 포함하며, 나아가 다운증후군 특이 올리고뉴클레오티드를 집적한 마이크로어레이를 이용한 방법(대한민국 특허등록 제10-0804417호) 등 여타의 공지된 방법을 포함한다.The Down syndrome biomarker of the present invention is present in a processed sample of blood of a pregnant woman with Down syndrome fetus, or blood of pregnant women, such as plasma, is present in a higher concentration than the processed sample of blood of a normal fetal pregnant woman, or plasma of pregnant women. Therefore, the value determined for the concentration of the Down syndrome biomarker of the present invention present in the processed sample of pregnant woman blood, such as maternal blood or plasma, is determined independently (i.e. by itself) or in combination with known Down syndrome diagnosis methods. It can be useful for diagnosing pregnant women with Down syndrome. Known Down syndrome diagnosis includes fetal neck umbilical cord ultrasonography as described above, a test method using a serum labeling material such as MSAFP (maternal serum alpha fetoprotein), amniotic fluid, chorionic biopsy, and the like. And other known methods such as a method using an integrated microarray (Korean Patent Registration No. 10-0804417).

전술한 바를 종합할 때, 본 발명은 일 측면에 있어서 다운증후군 바이오마커에 특이적으로 결합하는 프로브 및/또는 프라이머를 포함하는 다운증후군 바이오마커의 검출용 키트로 파악할 수 있다.In summary, the present invention may be understood as a kit for detecting a Down syndrome biomarker including a probe and / or a primer specifically binding to the Down syndrome biomarker.

본 발명의 다운증후군 바이오마커의 검출용 키트에 포함되는 프로브나 프라이머는 본 발명의 다운증후군 바이오마커에 특이적으로 결합하여, 혼성화하거나 또는 핵산 증폭 반응의 개시점으로 작용함으로써, 임산부 혈액 중, 또는 혈장 등 임산부 혈액의 가공 시료 중의 본 발명의 다운증후군 바이오마커를 검출하고 정성·정량 분석하는데 사용될 수 있다.The probe or primer included in the kit for detecting the Down syndrome biomarker of the present invention specifically binds to the Down syndrome biomarker of the present invention, hybridizes, or acts as an initiation point of a nucleic acid amplification reaction. It can be used to detect, qualitatively and quantitatively analyze the Down syndrome biomarker of the present invention in processed samples of maternal blood such as plasma.

본 명세서에서, "임산부 혈액의 가공 시료"란 원심분리 등의 방법으로 혈액으로부터 유래한(얻은) 시료로서 혈장 또는 혈청을 의미한다. As used herein, "processed sample of maternal blood" means plasma or serum as a sample derived (obtained) from blood by centrifugation or the like.

임산부 혈액 중에 존재하는 태아 DNA는 혈청보다는 혈장에 상대적으로 더 많은 양으로 존재하는 것으로 알려져 있기 때문에(Am J Hum Genet 1998b; 62: 768-775; Am J Hum Genet 1999c; 64: 218-224; Transfusion 2001; 4: 276-282; Am J Obstet Gynecol 2002; 187: 1217-1221), 상기 혈액의 가공 시료는 바람직하게는 혈장이다. 본 발명의 아래의 실시예에서도 이러한 이유에서 임산부의 혈액으로부터 얻은 혈장을 이용하였다.Because fetal DNA in maternal blood is known to be present in relatively higher amounts in plasma than in serum (Am J Hum Genet 1998b; 62: 768-775; Am J Hum Genet 1999c; 64: 218-224; Transfusion 2001; 4: 276-282; Am J Obstet Gynecol 2002; 187: 1217-1221), the processed sample of blood is preferably plasma. In the following examples of the present invention, plasma obtained from the blood of pregnant women was also used for this reason.

또 본 명세서에서, "프로브"란 검출해야 할 표적 핵산 서열(즉 본 발명의 다운증후군 바이오마커를 말한다. 이하 특별히 다른 언급이 없는 한 같다)에 상보적인 염기서열을 포함하는 핵산 또는 핵산 유사체를 의미한다. 프로브는 통상은 단일 가닥이나 이중 가닥일 수 있으며, DNA 뿐만 아니라 RNA일 수 있고, 또한 뉴클레아제나 열에 안정한 PNA(Peptide Nucleic Acid), LNA(Locked Nucleic Acid), HNA(Hexitol Nucleic Acids), ANA(Altritol Nucleic Acids), MNA(Mannitol Nucleic Acids), RNA(Ribose Nucleic Acids) 등의 핵산 유사체일 수도 있다. In the present specification, "probe" means a nucleic acid or a nucleic acid analog including a base sequence complementary to a target nucleic acid sequence to be detected (ie, the Down syndrome biomarker of the present invention. do. Probes may typically be single- or double-stranded, and may be DNA as well as RNA, and may also be nucleases or heat stable peptide nucleic acid (PNA), locked nucleic acid (LNA), hexitol nucleic acid (HNA), or ANA ( It may also be a nucleic acid analog such as Altritol Nucleic Acids (MNA), Mannitol Nucleic Acids (MNA), and Ribose Nucleic Acids (RNA).

프로브는 통상적으로 5 내지 100개의 염기들로 구성되지만, 프로브의 길이가 너무 길거나 짧을 경우 비특이적 결합이 일어날 수 있으므로 15 내지 50개의 염기들로 구성되는 것이 바람직하다. 프로브의 구체적인 길이는 혼성화 반응 시의 온도, 염 농도 등의 프로브의 이용 조건, 프로브의 설계시의 상보성의 정도 등을 고려하여 결정될 수 있다. The probe is usually composed of 5 to 100 bases, but is preferably composed of 15 to 50 bases because nonspecific binding can occur if the length of the probe is too long or too short. The specific length of the probe may be determined in consideration of the conditions of use of the probe such as the temperature in the hybridization reaction, the salt concentration, the degree of complementarity in the design of the probe, and the like.

프로브는 그것의 표적 핵산 서열에 대한 특이성을 저해하지 않는 범위 내에서 혼성화 여부를 검출 가능하게 하는 시그널을 제공하는 표지로 변형되어(공유결합되거나 라벨링되어) 사용되거나, 표지와 함께 사용될 수 있다.The probe can be used in combination with a label (modified covalently or labeled) to provide a signal that allows detection of hybridization within a range that does not inhibit specificity for its target nucleic acid sequence.

그러한 표지는 방사성 동위원소, 형광물질, 화학 발광물질, 효소 등일 수 있다. Such labels may be radioisotopes, fluorescent materials, chemiluminescent materials, enzymes and the like.

구체적으로 상기 표지는 시아닌 형광 염료(Cy2, Cy3, Cy5), 알렉사 플루오르(Alexa Fluor 350, 430 등), 플루오레세인(fluorescein), 텍사스 레드(Texas red), FITC(fluorescein isothiocyanate), 로다민(rhodamine), 알칼린포스타타아제(alkaline phosphotase), 호스래디시퍼옥시다제(horseradish peroxidase), 바이오틴(biotin), SYTO(SYTO-11 등), 에티듐 브로마이드, 에티듐 호모다이머-1, 에티듐 호모다이머-2, 에티듐 유도체, 아크리딘, 아크리딘 오렌지, 아크리딘 유도체, 에티듐-아크리딘 헤테로다이머, 에티듐 모노아지드, 프로피듐 요오다이드, 7-아미노악티노마이신 D, POPO-1, TOTO-3 등에서 선택될 수 있다. Specifically, the label is cyanine fluorescent dye (Cy2, Cy3, Cy5), Alexa Fluor (Alexa Fluor 350, 430, etc.), Fluorescein (fluorescein), Texas red, Flutescein isothiocyanate (FITC), Rhodamine ( rhodamine, alkaline phosphotase, horseradish peroxidase, biotin, SYTO (SYTO-11, etc.), ethidium bromide, ethidium homodimer-1, ethidium homo Dimer-2, ethidium derivative, acridine, acridine orange, acridine derivative, ethidium-acridine heterodimer, ethidium monoazide, propidium iodide, 7-aminoactinomycin D , POPO-1, TOTO-3, and the like.

표지를 프로브에 결합 또는 라벨링시키는 방법은 당업계에서 공지된 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 예컨대 닉 트랜스레이션(nick translation)에 의한 방법, 엔드 필링(end-filing) 방법, 무작위 프라이밍 방법, 카이네이션 방법(Maxam & Gilbert, Methods in Enzymology, 1986;65:499), 문헌[Nucleic Acid Microarray and the Latest PCR Method](published by Shujunsha, Japan)에 기재된 방법 등을 사용하여 수행될 수 있으며, 이러한 방법을 이용한 시판되는 키트 예컨대 Multiprime DNA Labeling System(Amersham), DNA Labeling Kit(Takara), ARES DNA Labeling Kit(Invitrogen) 등을 사용할 수 있다. Methods of binding or labeling a label to a probe can be performed using methods known in the art. Methods such as by nick translation, end-filing methods, random priming methods, chination methods (Maxam & Gilbert, Methods in Enzymology, 1986; 65: 499), Nucleic Acid Microarray and It can be carried out using the method described in the Latest PCR Method] (published by Shujunsha, Japan), and commercially available kits using such a method such as Multiprime DNA Labeling System (Amersham), DNA Labeling Kit (Takara), ARES DNA Labeling Kit (Invitrogen) etc. can be used.

표지가 제공하는 시그널은 형광, 방사능, 발색, 중량, X-선 회절 또는 흡수, 효소적 활성, 매스 분석, 결합 친화도, 혼성화 고주파, 나노 크리스탈 등일 수 있으며, 그 시그널을 통하여 그것의 표적 핵산 서열을 정성적 또는 정량적으로 분석할 수 있다.The signal provided by the label can be fluorescence, radioactivity, color development, weight, X-ray diffraction or absorption, enzymatic activity, mass analysis, binding affinity, hybridization high frequency, nanocrystals, and the like, through the signal to its target nucleic acid sequence. Can be analyzed qualitatively or quantitatively.

구체적으로 시그널은 사용된 표지의 종류에 따라 다양한 방법으로 검출할 수 있다. 예컨대, 표지로서 효소가 프로브에 결합된 경우, 이 효소의 기질을 혼성화 반응 결과물과 반응시켜 혼성화 여부를 검출할 수 있다. 그러한 효소와 기질의 조합으로서는 효소가 퍼옥시다아제(예컨대, 호스래디쉬 퍼옥시다아제)인 경우 그것의 기질로서 클로로나프톨, 아미노에틸카바졸, 디아미노벤지딘, D-루시페린 등이 예시될 수 있으며, 효소가 알칼린 포스파타아제인 경우에는 그것의 기질로서 브로모클로로인돌일 포스페이트(BCIP), 니트로 블루 테트라졸리움(NBT) 등이 예시될 수 있다. 또 예컨대 프로브가 금 입자로 표지된 경우에는 실버 니트레이트를 이용하여 실버 염색 방법으로 검출할 수 있으며, 또 에티듐 브로마이드를 사용한 경우에는 UV 조사에 의한 형광 검출법으로 검출하거나, 방사능 표지가 결합된 프로브의 경우는 자동방사능사진법(autoradiography)으로 검출할 수 있다. 표지가 제공하는 시그널의 검출 값은 당업계에 공지된 방법, 예컨대 형광 이미지 스캐너 등 화상 이미지 스캐너와 시판되는 적절한 소프트웨어를 사용하여 통계적·정량적으로 처리할 수 있다. Specifically, the signal can be detected by various methods depending on the type of label used. For example, when an enzyme is bound to a probe as a label, the substrate of the enzyme can be reacted with the result of the hybridization reaction to detect hybridization. Combinations of such enzymes and substrates can be exemplified by chloronaphthol, aminoethylcarbazole, diaminobenzidine, D-luciferin and the like when the enzyme is a peroxidase (e.g. horseradish peroxidase). In the case of alkaline phosphatase, bromochloroindolyl phosphate (BCIP), nitro blue tetrazolium (NBT) and the like can be exemplified as its substrate. For example, when the probe is labeled with gold particles, the silver nitrate may be used to detect the silver dye. If ethidium bromide is used, the probe may be detected by fluorescence detection by UV irradiation or the radiolabeled probe. In the case of can be detected by autoradiography. The detection value of the signal provided by the label can be processed statistically and quantitatively using methods known in the art, such as fluorescent image scanners and appropriate software commercially available.

프로브는 표지와 함께 또는 표지로 변형되어 그것의 표적 핵산 서열이 포함된 핵산 시료 중에, 표적 핵산 서열의 증폭 반응 중에, 또는 표적 핵산 서열이 증폭 반응 후에 첨가되어 사용될 수 있다. The probe may be used with or added to a label, in a nucleic acid sample containing its target nucleic acid sequence, during the amplification reaction of the target nucleic acid sequence, or after the amplification reaction.

특히 택맨 프로브 (TaqMan™ probe)와 같이 플루오로포어(fluorophore)(예컨대, 6-carboxyfluorescein, tetrachlorofluorescin 등)와 켄차(quencher)(예컨대, tetramethylrhodamine, dihydrocyclopyrroloindole tripeptide minor groove binder 등)가 프로브에 결합될 경우에 이러한 프로브는 표적 핵산 서열의 증폭 중에 첨가되어 실시간으로 증폭 정도를 정량하는 데 사용될 수 있다.Especially when fluorophores (e.g., 6-carboxyfluorescein, tetrachlorofluorescin, etc.) and quenchers (e.g., tetramethylrhodamine, dihydrocyclopyrroloindole tripeptide minor groove binder, etc.), such as TaqMan ™ probes, are bound to the probe. Such probes can be added during amplification of the target nucleic acid sequence and used to quantify the degree of amplification in real time.

본 명세서에서, "핵산 시료"는 본 발명의 프로브에 특이적인 본 발명의 다운증후군 마커를 포함하는 조성물로 정의할 수 있는데, 이러한 핵산 시료는 통상 본 발명의 프로브에 비특이적인 핵산을 포함하며 특히 메틸화 PDE9A 단편을 포함할 수 있다. 이러한 핵산 시료는 임산부의 혈액, 또는 혈장 등 임산부 혈액의 가공 시료로부터 핵산 추출용 키트 등을 사용하여 얻어진다.As used herein, a "nucleic acid sample" may be defined as a composition comprising a Down Syndrome marker of the invention specific for a probe of the invention, which nucleic acid sample typically contains nucleic acids that are nonspecific to the probe of the invention, in particular methylated. May comprise a PDE9A fragment. Such nucleic acid samples are obtained by using a kit for extracting nucleic acids from processed samples of pregnant woman blood such as blood of pregnant women or plasma.

본 명세서에서, "핵산"은 이중 가닥 또는 단일 가닥의 DNA 또는 RNA를 의미하며, 게놈 DNA와 그 게놈 DNA를 주형으로 하여 합성된 인공적 DNA를 포함하는 의미이다.As used herein, "nucleic acid" refers to double stranded or single stranded DNA or RNA, and is meant to include genomic DNA and artificial DNA synthesized using the genomic DNA as a template.

한편, 프로브의 표적 핵산 서열과의 혼성화 조건은 프로브의 길이, 혼성화 반응 시의 온도, 염 농도, pH, 이온 세기, GC 함량 등에 영향을 받는다. On the other hand, the hybridization condition of the probe with the target nucleic acid sequence is influenced by the length of the probe, the temperature during the hybridization reaction, salt concentration, pH, ionic strength, GC content, and the like.

혼성화 조건은 프로브가 특이적으로 결합하는 핵산과 비특이적으로 결합하는 핵산이 포함된 핵산 시료 중에서, 적어도 비특이적으로 결합하는 핵산을 배제하고 특이적으로 결합하는 핵산에 대해서만 혼성화할 수 있는 조건을 선택하는 것이 바람직하다. 여기서 "특이적 결합"이란 프로브가 표적 핵산 서열과 혼성화하여 이중 가닥의 혼성체(hybrid)를 형성하고, 다른 핵산 서열과는 실질적으로 그러한 혼성체를 형성하지 않는다는 것을 의미한다. 여기서 "실질적으로"란 정도는 낮지만 비특이적인 결합이 형성될 수 있다는 의미이며, 이러한 비특이적 결합은 적당한 혼성화 조건의 선택, 혼성화 후의 세정 조작 등에 의해서 제거될 수 있다. 혼성화에 대한 상세하고 적절한 조건은 문헌[Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001)], 문헌[M. L. M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y.(1999)], 문헌[Haymes, B. D., et al., Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, D.C. (1985)] 등을 참조할 수 있다.Hybridization conditions include selecting a condition in which a probe can hybridize only to a nucleic acid that specifically binds to at least a nucleic acid sample that contains a nucleic acid to which a probe specifically binds to a non-specifically bound nucleic acid. desirable. By "specific binding" is meant that the probe hybridizes with the target nucleic acid sequence to form a double stranded hybrid and does not substantially form such hybrid with other nucleic acid sequences. The term "substantially" here means that nonspecific binding can be formed, which can be removed by selection of appropriate hybridization conditions, washing operations after hybridization, and the like. Detailed and appropriate conditions for hybridization can be found in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001), M. L. M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y. (1999), Haymes, B. D., et al., Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, D.C. (1985), and the like.

한편, 임산부의 혈장 등의 시료에는 본 발명의 다운증후군 바이오마커와 서열이 동일하지만 메틸화 PDE9A 유전자의 단편이 존재한다. 따라서 본 발명의 프로브가 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 염기서열에만 기초하여 제작된 프로브가 사용되게 되면, 시료가 본 발명의 다운증후군 마커 이외에 메틸화 PDE9A 유전자 단편을 포함할 경우에는, 프로브가 메틸화 PDE9A 유전자 단편과도 특이적으로 결합하는 문제점이 발생할 수 있다.On the other hand, samples of pregnant women's plasma and the like have the same sequence as the Down syndrome biomarker of the present invention but contain fragments of the methylated PDE9A gene. Therefore, when the probe of the present invention is used based on the nucleotide sequence of the down syndrome biomarker of the present invention is used, when the sample contains the methylated PDE9A gene fragment in addition to the down syndrome marker of the present invention, the probe is methylated PDE9A. Problems with specific binding to gene fragments can also occur.

이를 위해서 비메틸화된 핵산의 시토신만을 변형시키는(즉 메틸화된 핵산의 시토신을 변형시키지 않고) 시약으로 핵산 시료를 처리하고, 그 시약의 처리에 의하여 변형될 서열을 기초로 프로브를 제작하는 것이 바람직하다. 그러한 시약으로서 비메틸화된 핵산의 시토신을 우라실로 변형시키는 중아황산염(bisulfite)이 공지되어 있다. 우라실로 변형된 핵산은 핵산의 증폭 과정 중에 티민으로 전환되게 된다. 따라서 비메틸화된 핵산의 시토신을 변형시키는 시약을 사용할 경우에는, 프로브는 그것의 표적 핵산 서열에서 시토신이 우라실 또는 티민으로 치환된 것으로 간주하여 제작하게 될 것이다. To this end, it is desirable to treat the nucleic acid sample with a reagent that only modifies the cytosine of the unmethylated nucleic acid (ie without modifying the cytosine of the methylated nucleic acid), and to prepare a probe based on the sequence to be modified by the treatment of the reagent. . As such reagents, bisulfite is known that transforms cytosine of unmethylated nucleic acids into uracil. Nucleic acid modified with uracil is converted into thymine during the amplification of the nucleic acid. Thus, when using a reagent that modifies the cytosine of an unmethylated nucleic acid, the probe will be constructed with the cytosine substituted in its target nucleic acid sequence as uracil or thymine.

전술한 바의 이유에서, 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 검출 키트는 비메틸화된 핵산의 시토신을 변형시키는 시약, 특히 비메틸화된 핵산의 시토신을 우라실로 변형시키는 중아황산염(bisulfite)을 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 이 경우 프로브는 이러한 시약의 처리에 의하여 변형될 서열을 기초로 제작된 것이 바람직하다.For the reasons mentioned above, the detection kit of Down syndrome biomarker of the present invention further comprises a reagent for modifying cytosine of unmethylated nucleic acid, in particular bisulfite, which transforms cytosine of unmethylated nucleic acid into uracil. In this case, the probe is preferably made based on the sequence to be modified by the treatment of such a reagent.

한편 임산부 혈장 등의 시료나 이로부터 얻은 핵산 시료로부터 메틸화 PDE9A 유전자 단편을 제거한 시료를 사용하여 본 발명의 다운증후군 바이오마커를 검출할 경우, 노이즈(noise)(즉 백그라운드(background))가 제거되어 보다 정확한 검출 결과를 얻을 수 있다.On the other hand, when the Down syndrome biomarker of the present invention is detected using a sample obtained by removing a methylated PDE9A gene fragment from a sample such as pregnant plasma or a nucleic acid sample obtained therefrom, noise (ie, background) is removed. Accurate detection results can be obtained.

그러므로 본 발명의 키트는 메틸화 PDE9A 유전자 단편을 제거하기 위해서, 메틸화된 핵산을 선별적으로 제거할 수 있는 수단, 예컨대 메틸화된 핵산을 선별적으로 제거할 수 있는 시약이나 그러한 목적의 키트를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. Therefore, the kit of the present invention further includes a means for selectively removing methylated nucleic acid, such as a reagent for selectively removing methylated nucleic acid, or a kit for such purpose, in order to remove the methylated PDE9A gene fragment. It is desirable to.

그러한 시약으로서는 메틸화된 CpG 모티프를 인지하여 결합하는 단백질(예컨대, Methyl-CpG binding domain protein2 등)이나 메틸화된 CpG 모티프를 인지하여 절단하는 제한효소를 효소(예컨대, McrBC 등) 등을 들 수 있다. 키트로서는 EpiXplore™ Methylated DNA Enrichment Kit(TaKaRa), SA Biosciences™ DNA Methylation Enzyme Kit(Qiagen) 등이 시판되고 있다.Examples of such reagents include proteins (eg, Methyl-CpG binding domain protein2, etc.) that recognize and bind methylated CpG motifs, and enzymes (eg, McrBC, etc.) and restriction enzymes that recognize and cleave methylated CpG motifs. As the kit, EpiXplore ™ Methylated DNA Enrichment Kit (TaKaRa), SA Biosciences ™ DNA Methylation Enzyme Kit (Qiagen), and the like are commercially available.

이러한 시약이나 키트를 사용할 경우 비메틸화된 핵산인 발명의 다운증후군 바이오마커를 선택적으로 또는 보다 높은 정확성으로 증폭·검출할 수 있다.When using such reagents or kits, the down syndrome biomarker of the invention, which is an unmethylated nucleic acid, can be selectively amplified and detected with higher accuracy.

한편 임산부의 혈액, 혈장 등의 시료에는 태아 DNA가 임산부인 모체 DNA와 혼합물로 존재하며, 모체 DNA의 성분이 태아 DNA 성분보다 더 많다. 그러므로 임산부의 혈액, 혈장 등의 시료로부터 핵산 시료를 얻을 때 태아 DNA를 보다 높은 성분 비율로 추출하여 사용할 경우 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 검출이 보다 용이하고 보다 효과적일 수 있다. 태아 DNA를 보다 높은 성분 비율을 추출하는 방법이 당업계에 공지되어 있다. 예컨대 Li Y 등이 제시한 방법[Li Y, et al., Jama 293:843-9 (2005); Li Y, et al., Prenat. Diagn. 24:896-8 (2004a); Li Y, et al., Clin. Chem. 50:1002-11], Dhallan 등이 제시한 방법(JAMA. 2004;291:1114-1119) 등을 사용할 수 있으며, 또 태아 DNA의 보다 높은 성분 비율을 추출하기 위한 키트, 예컨대 NMACS(NucliSens Magnetic Extraction System)(bioMerieux, Marcy L'Etoile), QIAamp DSP Virus Kit(QIAGEN), QIAamp Blood Mini Kit(QIAGEN), High Pure PCR Template Preparation Kit(Roche), Magna Pure LC(Roche) 등을 사용할 수 있다. 여기서 "태아 DNA를 보다 높은 성분 비율을 추출한다"는 것의 의미는 임산부 혈액, 또는 혈장 등 임산부의 혈액의 가공 시료에서 핵산 시료를 추출할 때, 그 핵산 시료 중의 모체 DNA에 대한 태아 DNA의 성분 비율이 그 임산부 혈액, 또는 혈장 등 임산부의 혈액의 가공 시료에서의 모체 DNA에 대한 태아 DNA의 성분 비율보다 높아지도록 추출한다는 의미이다. 임신 초기(11~17주) 혈장에는 태아 DNA가 3.4%(중량%임)로, 임신 말기(37~43주)에는 6.2%로 존재하는 것으로 알려져 있다(Am J Hum Genet 1998b; 62: 768-775; Am J Hum Genet 1999c; 64: 218-224; Transfusion 2001; 4: 276-282; Am J Obstet Gynecol 2002; 187: 1217-1221). 따라서 예컨대 임신 초기의 혈장으로부터 추출한 핵산 시료 중에 태아 DNA가 3.4%보다 높은 7.0%의 성분 비율이 되도록 핵산 시료를 추출하였다면 그것은 태아 DNA를 보다 높은 성분 비율을 추출한 것이라 할 수 있다. On the other hand, samples of pregnant women's blood, plasma, etc., fetal DNA is present in a mixture with maternal mother DNA, maternal DNA contains more components than fetal DNA components. Therefore, when a nucleic acid sample is obtained from a sample of blood, plasma, etc. of a pregnant woman, the fetal DNA may be extracted and used at a higher component ratio to detect down syndrome biomarkers of the present invention. Methods of extracting higher component ratios of fetal DNA are known in the art. See, eg, the method set forth by Li Y et al. [Li Y, et al., Jama 293: 843-9 (2005); Li Y, et al., Prenat. Diagn. 24: 896-8 (2004a); Li Y, et al., Clin. Chem. 50: 1002-11], the method proposed by Dhallan et al. (JAMA. 2004; 291: 1114-1119), and the like, and kits for extracting higher component ratios of fetal DNA, such as NucliSens Magnetic Extraction System) (bioMerieux, Marcy L'Etoile), QIAamp DSP Virus Kit (QIAGEN), QIAamp Blood Mini Kit (QIAGEN), High Pure PCR Template Preparation Kit (Roche), Magna Pure LC (Roche), and the like. The meaning of "extracting higher component ratio of fetal DNA" here means that when extracting a nucleic acid sample from a processed sample of maternal blood or blood of a pregnant woman, such as plasma, the ratio of the component of fetal DNA to maternal DNA in the nucleic acid sample. This means that extraction is performed so that the ratio of the component of the fetal DNA to the maternal DNA in the processed sample of the pregnant woman's blood or the blood of the pregnant woman such as plasma is higher. It is known that fetal DNA is present in the early stages of pregnancy (week 11-17) at 3.4% (by weight) and at end-pregnancy (weeks 37-43) at 6.2% ( Am J Hum Genet 1998b; 62: 768-775; Am j hum Genet 1999c; 64: 218-224; Transfusion 2001; 4: 276-282; Am j obstet Gynecol 2002; 187: 1217-1221). Thus, for example, if a nucleic acid sample is extracted so that the fetal DNA is 7.0% of the nucleic acid sample extracted from the plasma of early pregnancy, it is a higher component ratio of the fetal DNA.

그러므로 본 발명의 키트는 임산부의 혈장 등의 시료 중에서 핵산 시료를 추출하기 위한 수단, 바람직하게는 전술한 바의 태아 DNA를 보다 높은 성분 비율로 추출하기 위한 수단이 추가로 포함할 수 있다.Therefore, the kit of the present invention may further include a means for extracting a nucleic acid sample from a sample such as plasma of a pregnant woman, preferably a means for extracting a higher component ratio of the fetal DNA as described above.

본 발명의 키트는 또한 다운증후군 바이오마커를 증폭시키기 위한 핵산 증폭 수단을 추가로 포함할 수 있다. 다운증후군 바이오마커를 증폭시키기 위한 핵산 증폭 수단은 다운증후군 바이오마커에 특이적인 프라이머를 포함하는 이외에, DNA 중합효소, 뉴클레오티드(dATP, dCTP, dGTP, dTTP 등) 등을 포함한다.The kit of the present invention may also further comprise nucleic acid amplification means for amplifying Down syndrome biomarkers. Nucleic acid amplification means for amplifying Down syndrome biomarkers include DNA polymerases, nucleotides (dATP, dCTP, dGTP, dTTP, etc.) in addition to including primers specific for Down syndrome biomarkers.

프라이머는 주형 DNA에 특이적으로 결합하여 DNA 합성의 시작점으로 작용할 수 있는 단일가닥 올리고뉴클레오티드를 말한다. 이러한 프라이머는 DNA 뿐만 아니라 RNA일 수 있으며, 또한 이들 프라이머는 여러 형태의 뉴클레오티드의 유사체가 배합된 것일 수도 있다. 뉴클레오티드의 유사체의 예로는 데옥시이노신 뉴클레오티드, 데옥시우라실 뉴클레오티드, 7-데아자구아닌과 같이 변형된 염기를 갖는 뉴클레오티드 유사체, 리보스 유사체를 갖는 뉴클레오티드 유사체 등을 들 수 있다.A primer is a single stranded oligonucleotide that can specifically bind to template DNA and act as a starting point for DNA synthesis. Such primers may be RNA as well as DNA, and these primers may also be a combination of analogs of various types of nucleotides. Examples of nucleotide analogues include deoxyinosine nucleotides, deoxyuracil nucleotides, nucleotide analogues with modified bases such as 7-deazaguanine, nucleotide analogues with ribose analogs, and the like.

상기 프라이머의 길이는 주형 DNA와 특이적으로 결합하여 안정한 상보적인 결합을 형성하고 DNA 합성의 시작점으로 작용할 수 있는 한 특별한 제한이 없다. 프라이머의 길이는 온도, 버퍼의 염 농도 등 증폭 조건을 고려하여 결정될 것이다. 통상은 10 내지 100 뉴클레오티드 범위의 길이를 가지도록 설계·제작될 것이나, 프라이머의 길이가 너무 짧거나 너무 길 경우에 주형 DNA와 비특이적 결합이 형성될 수 있으므로 15 내지 50 뉴클레오티드, 특히 15 내지 30개 길이를 가지도록 설계·제작되는 것이 바람직하다. 또 상기 프라이머의 서열은 주형 DNA와 완전히 상보적일 필요는 없으며, 주형 DNA와 특이적 결합을 형성하여 원하는 증폭 산물을 얻을 수 있을 정도로 상보적이면 충분하다. The length of the primer is not particularly limited as long as it can specifically bind to template DNA to form stable complementary bonds and serve as a starting point for DNA synthesis. The length of the primer will be determined in consideration of amplification conditions such as temperature, salt concentration of the buffer. It will usually be designed and manufactured to have a length in the range of 10 to 100 nucleotides, but since 15 to 50 nucleotides, especially 15 to 30 lengths, nonspecific binding can be formed with the template DNA if the length of the primer is too short or too long. It is desirable to be designed and manufactured to have. In addition, the sequence of the primer need not be completely complementary to the template DNA, and it is sufficient that it is complementary enough to form a specific bond with the template DNA to obtain a desired amplification product.

프라이머도 프로브와 마찬가지로 상기 프로브와 관련하여 설명한 바의 이유에서, 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 검출 키트가 비메틸화된 핵산의 시토신을 변형시키는 시약을 추가로 포함할 경우에는, 이러한 시약의 처리에 의하여 변형된 서열을 기초로 제작된 것이 바람직하다.The primers, like the probes, may be used for the treatment of such reagents when the detection kit of the down syndrome biomarker of the present invention further contains a reagent for modifying cytosine of an unmethylated nucleic acid for the reasons described in connection with the probe. It is preferable that it is produced based on the modified sequence.

DNA 중합효소의 경우는 E. coli DNA 중합효소 I의 클레나우 단편, 열 안정성 DNA 중합효소 등 다양한 DNA 중합효소가 모두 사용할 수 있으나, Taq DNA 중합효소, Tth DNA 중합효소, Pfu DNA 중합효소 등 열 안정성 중합효소를 사용하는 것이 바람직하다.In the case of DNA polymerase, various DNA polymerases such as Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I and thermally stable DNA polymerase can be used, but heat such as Taq DNA polymerase, Tth DNA polymerase and Pfu DNA polymerase can be used. Preference is given to using stable polymerases.

상기 다운증후군 바이오마커를 증폭시키기 위한 증폭 수단은 Mg2+ 등의 증폭 반응의 조인자를 추가로 포함할 수 있으며, 형광 염료 등으로 라벨링된 뉴클레오티드(Cy3-dCTP, Cy5-dCTP 등)를 추가로 포함할 수 있다. The amplification means for amplifying the down syndrome biomarker may further include a cofactor of an amplification reaction such as Mg2 +, and may further include nucleotides (Cy3-dCTP, Cy5-dCTP, etc.) labeled with fluorescent dyes. have.

형광 염료 등으로 라벨링된 뉴클레오티드를 사용할 경우 전술한 바의 프로브를 사용하지 않고도 증폭 정도를 정성·정량적으로 분석할 수 있다.In the case of using nucleotides labeled with fluorescent dyes, the amplification degree can be quantitatively and quantitatively analyzed without using the above-described probe.

그러므로 형광 염료 등으로 라벨링된 뉴클레오티드를 사용할 경우 본 발명의 키트는 프로브를 포함하지 않고, 본 발명의 다운증후군 바이오마커에 특이적인 프라이머, DNA 중합효소 그리고 라벨링된 뉴클레오티드(Cy3-dCTP, Cy5-dCTP 등)와 뉴클레오티드(dATP, dCTP, dGTP, dTTP 등)의 혼합물을 포함하여 구성될 수도 있다.Therefore, when using nucleotides labeled with fluorescent dyes, the kit of the present invention does not include a probe, and primers, DNA polymerases and labeled nucleotides (Cy3-dCTP, Cy5-dCTP, etc.) specific to the Down syndrome biomarker of the present invention. ) And a mixture of nucleotides (dATP, dCTP, dGTP, dTTP, etc.).

증폭 반응에는 일반적인 PCR 방법뿐만 아니라, qMSP(Real-time quantitative methylation-specific polymerase chain reaction), Hot-start PCR, Nested PCR, Multiplex PCR, DOP(degenerate oligonucleotide primer) PCR, Quantitative RT(Real time)-PCR, In-Situ PCR, Micro PCR, 또는 Lab-on a chip PCR 반응과 같은 변형된 PCR 방법과, RCA(rolling circle amplification) 등의 등온증폭(isothermal amplification) 방법 등을 이용할 수 있다.Amplification reactions, as well as a general PCR method, qMSP (Real-time quantitative methylation -specific polymerase chain reaction), Hot-start PCR, Nested PCR, Multiplex PCR, DOP (degenerate oligonucleotide primer) PCR, Quantitative RT (Real time) -PCR Modified PCR methods such as In-Situ PCR, Micro PCR, or Lab-on a chip PCR reaction, and isothermal amplification methods such as rolling circle amplification (RCA) may be used.

본 발명의 다운증후군 마커 검출용 키트는 메틸화 PDE9A 유전자 단편을 검출하기 위한 그 유전자 단편에 특이적인 프로브나 프라이머를 추가로 포함할 수 있다. The kit for detecting Down syndrome marker of the present invention may further comprise a probe or primer specific for the gene fragment for detecting the methylated PDE9A gene fragment.

이때 메틸화 PDE9A 유전자 단편을 본 발명의 다운증후군 마커와 동시에 검출·증폭할 경우에는 메틸화 PDE9A 유전자 단편에 특이적인 프로브나 프라이머가 본 발명의 다운증후군 바이오마커에 대한 특이성을 배제하기 위해서, 메틸화 PDE9A 유전자 단편의 프로브나 프라이머의 설계는 전술한 바의 이유에서 비메틸화된 핵산의 시토신을 변형시키는 시약의 처리에 의하여 변형될 염기서열을 기초로 제작된 것이 바람직하다. 따라서 이 경우 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 키트는 비메틸화된 핵산의 시토신을 변형시키는 시약, 특히 비메틸화된 핵산의 시토신을 우라실로 변형시키는 중아황산염(bisulfite)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.The methylation if PDE9A detected and amplified at the same time, a gene fragment with Down syndrome markers of the present invention, in order to rule out the specificity for the specific probe or primer is Down syndrome biomarkers of the present invention the methylation PDE9A gene fragment, the methylation PDE9A gene fragment The design of the probe or primer is preferably made based on the base sequence to be modified by treatment of a reagent for modifying cytosine of an unmethylated nucleic acid for the reason described above. Therefore, in this case, the kit of Down Syndrome Biomarker of the present invention preferably further includes a reagent for modifying cytosine of unmethylated nucleic acid, particularly bisulfite for modifying cytosine of unmethylated nucleic acid to uracil.

메틸화 PDE9A 유전자 단편은 그것만 별도로 검출·증폭되어 질 수도 있다. 이러한 검출·증폭은 메틸화된 CpG 모티프를 인지하여 결합하는 단백질(예컨대, Methyl-CpG binding domain protein2 등)을 처리하여 메틸화 PDE9A 유전자 단편을 포함하는 메틸화된 핵산 시료를 분리한 후 통상의 증폭·검출 과정을 거쳐 이루어지게 된다.The methylated PDE9A gene fragment may be detected and amplified separately. Such detection and amplification is performed by processing a protein that recognizes and binds a methylated CpG motif (eg, Methyl-CpG binding domain protein2, etc.) to isolate a methylated nucleic acid sample containing a methylated PDE9A gene fragment, followed by amplification and detection procedures. Will be done through.

임산부 혈액, 또는 혈장 등 그 가공시료 중에 포함된 메틸화 PDE9A 유전자 단편에 대해 결정된 값은, 임산부의 혈액, 또는 혈장 등 임산부의 가공 시료 중에 포함된 본 발명의 다운증후군 바이오마커에 대해 결정된 값과 조합되어 다운증후군 임산부의 진단에 더 유용하게 사용될 수 있다.The value determined for the methylated PDE9A gene fragment contained in the processed sample, such as pregnant blood, or plasma, is combined with the value determined for the Down syndrome biomarker of the present invention contained in the processed sample of the pregnant woman, such as blood, or plasma of the pregnant woman. It can be more useful for the diagnosis of pregnant women with Down syndrome.

아래의 본 발명의 실시예에서 확인되는 바와 같이 비메틸화 지수를 포함한 네 가지 조합값은 모두 본 발명의 다운증후군 마커의 농도에 대해 결정된 값에 기초한 정확도(AUC) 보다 그 정확도가 높다.As confirmed in the Examples of the present invention below, all four combinations, including the non-methylation index, are more accurate than the accuracy (AUC) based on the value determined for the concentration of Down Syndrome marker of the present invention.

본 명세서에서 본 발명의 다운증후군 바이오마커인 비메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도와 메틸화 PDE9A의 혈액 내의 농도의 조합값은 [(다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값)/(다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값 + 메틸화 PDE9A유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], [(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)/(다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값 + 메틸화 PDE9A유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], [(다운증후군 마커의 농도에 대해 결정된 값/(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], 또는 [(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)/(다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값)]을 가르킨다.In the present specification, the combined value of the concentration in the non-methylated PDE9A blood, which is the Down syndrome biomarker of the present invention, and the concentration in the blood of the methylated PDE9A is determined by [(value determined for the concentration of the Down syndrome biomarker) / (the concentration of the Down syndrome biomarker). Value determined for the concentration of methylated PDE9A gene fragment), [(value determined for the concentration of methylated PDE9A gene fragment) / (value determined for the concentration of Down syndrome biomarker + concentration of methylated PDE9A gene fragment) Value determined for the concentration of Down's syndrome marker / (value determined for the concentration of methylated PDE9A gene fragment)], or [(value determined for the concentration of methylated PDE9A gene fragment) / (Down syndrome) Value determined for the concentration of the biomarker).

본 명세서에서, "메틸화 PDE9A 유전자 단편"은 PDE9A 유전자 중의 일부 서열로서 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드를 의미한다. 바람직하게는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 의미한다.As used herein, "methylated PDE9A gene fragment" refers to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 as some sequences in the PDE9A gene. Preferably it means a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

한편 본 발명의 키트는 본 발명의 다운증후군 마커에 대한 표준 핵산 서열(calibrator)을 추가로 포함할 수 있다. 검량선 작성을 위한 표준 핵산 서열은 전술한 바의 본 발명의 다운증후군 바이오마커에 대한 특이적 프로브, 또 전술한 바의 본 발명의 다운증후군 바이오마커에 대한 특이적 프라이머와 특이적으로 결합하는 서열를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 본 발명의 프로브 및/또는 프라이머가 결합하는 본 발명의 다운증후군 마커의 영역의 서열과 동일한 서열을 포함하는 경우이다. Meanwhile, the kit of the present invention may further include a standard nucleic acid calibrator for the Down syndrome marker of the present invention. Standard nucleic acid sequences for calibration curves include sequences that specifically bind to specific probes for the Down Syndrome biomarkers of the invention as described above, and specific primers for the Down Syndrome biomarkers of the invention as described above. It is preferable to make it. More preferably, the probes and / or primers of the present invention comprise the same sequence as that of the region of the Down syndrome marker of the present invention to which the probe and / or primer of the present invention bind.

이러한 표준 핵산 서열은 다양한 농도로 조제되고 본 발명의 다운증후군 바이오마커와 동일한 증폭 조건에서 증폭되며, 농도 대비 증폭 정도를 정량함에 의해 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 혈액 내의 농도를 검량하기 위한 목적으로 사용된다. These standard nucleic acid sequences are prepared at various concentrations and amplified under the same amplification conditions as the Down syndrome biomarker of the present invention, and for the purpose of calibrating the concentration in the blood of the Down syndrome biomarker of the present invention by quantifying the degree of amplification versus concentration. Used.

또한 본 발명의 키트는 메틸화 PDE9A 유전자 단편에 대한 표준 핵산 서열을 추가로 포함할 수도 있다. 이 표준 핵산 서열도 메틸화 PDE9A 유전자 단편에 대한 특이적 프로브와 특이적 프라이머와 특이적으로 결합하는 서열를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 메틸화 PDE9A 유전자 단편에 특이적 프로브와 프라이머가 결합하는 메틸화 PDE9A 유전자 단편의 영역의 서열과 동일한 서열을 포함하는 것이 더 바람직하다. The kits of the invention may also further comprise standard nucleic acid sequences for the methylated PDE9A gene fragment. The standard nucleic acid sequence also methylated PDE9A specific probe and specific primers and and specific seoyeolreul preferably comprises a coupling, methylation of combining a specific probe and primer for methylation PDE9A gene fragment for the gene fragment PDE9A of gene fragments More preferably, it comprises the same sequence as the sequence of the region.

다른 측면에 있어서는 (a) 임산부로부터 혈액 또는 그 혈액의 가공 시료를 얻는 단계, 및 (b) 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료 중의 다운증후군 바이오마커의 농도를 결정하는 단계를 포함하여 구성되는 다운증후군 바아오마커의 검출 방법으로 파악할 수 있다.In another aspect, the method comprises the steps of: (a) obtaining blood or a processed sample of blood from a pregnant woman, and (b) determining the concentration of Down syndrome biomarker in the pregnant blood or processed sample of the blood. It can be grasped by the detection method of syndrome baromarker.

본 발명의 방법에서, 상기 (a) 단계의 혈액의 가공 시료는 전술한 바의 이유에서 혈장 또는 혈청이며, 바람직하게는 혈장이다.In the method of the present invention, the processed sample of blood of step (a) is plasma or serum, preferably plasma, for the reasons described above.

또 본 발명의 방법에서, 상기 (a) 단계의 임산부는 임신 전반기의 임산부인 것이 바람직하다. 여기서 임신 전반기는 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 검출이 가능한 임신 5주부터 임신 20주까지이며, 바람직하게는 아래의 실시예에서와 같이 5주부터 12주까지이다.In addition, in the method of the present invention, the pregnant woman in the step (a) is preferably a pregnant woman in the first half of pregnancy. Here, the first trimester is from 5 weeks of gestation to 20 weeks of gestation capable of detecting Down syndrome biomarker of the present invention, preferably from 5 to 12 weeks as in the following examples.

본 발명의 방법에서, 상기 (b) 단계의 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료 중의 다운증후군 바이오마커의 농도를 결정하는 단계는 바람직하게는 (b-1) 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료로부터 핵산 시료를 추출하는 단계, 및 (b-2) 그 추출한 핵산 시료 중에서 다운증후군 바이오마커의 농도를 결정하는 단계를 포함하여 구성된다.In the method of the present invention, the step of determining the concentration of Down syndrome biomarker in the maternal blood of step (b), or the processed sample of the blood, preferably (b-1) the maternal blood, or processed sample of the blood And (b-2) determining the concentration of Down syndrome biomarker in the extracted nucleic acid sample.

상기 (b-1) 단계의 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료로부터 핵산 시료를 추출하는 단계는 전술한 바와 같이 태아 DNA를 보다 높은 성분 비율로 추출할 수 있는, Li Y. 등의 방법, Dhallan 등이 제시한 방법이나 이러한 목적의 시판 키트를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다. Extracting the nucleic acid sample from the maternal blood of the step (b-1), or the processed sample of the blood, as described above, which can extract fetal DNA at a higher component ratio, the method of Li Y. et al., Dhallan It is preferable to carry out using the method proposed by et al. Or a commercially available kit for this purpose.

또 상기 (b-1) 단계의 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료로부터 핵산 시료를 추출하는 단계는 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료에 포함된 메틸화 PDE9A 유전자 단편을 제거한 후에 수행되는 것이 바람직하다. 메틸화 PDE9A 유전자 단편의 제거는 전술한 바와 같이 메틸화된 CpG 모티프를 인지하여 결합하는 단백질이나 메틸화된 CpG 모티프를 인지하여 절단하는 제한효소를 이용하거나 이러한 목적의 시판되는 키트를 이용하여 수행될 수 있다.In addition, the step of extracting the nucleic acid sample from the maternal blood of the step (b-1) or the processed sample of the blood is preferably performed after removing the methylated PDE9A gene fragment contained in the maternal blood or the processed sample of the blood. . Removal of the methylated PDE9A gene fragment can be performed using a restriction enzyme that recognizes and cleaves a methylated CpG motif or a protein that recognizes and binds a methylated CpG motif as described above, or using a commercially available kit for this purpose.

상기 (b-2) 단계의 추출한 핵산 시료 중에서 다운증후군 바이오마커의 농도를 결정하는 단계는 (b-2-1) 추출한 핵산 시료 중의 다운증후군 바이오마커를 증폭시키는 단계, (b-2-2) 그 증폭된 다운증후군 바이오마커의 농도를 결정하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.Determining the concentration of the down syndrome biomarker in the extracted nucleic acid sample of step (b-2) (b-2-1) amplifying the down syndrome biomarker in the extracted nucleic acid sample, (b-2-2) Determining the concentration of the amplified Down syndrome biomarker.

상기 핵산 시료 중의 다운증후군 바이오마커를 증폭시키는 단계는 전술한 바와 같이 본 발명의 다운증후군 마커에 대한 특이적인 프로브와 프라이머, DNA 중합효소 등을 사용하여 이루어질 수 있다. Amplifying the down syndrome biomarker in the nucleic acid sample may be performed using a specific probe, primer, DNA polymerase, and the like for the down syndrome marker of the present invention as described above.

상기 그 증폭된 다운증후군 바이오마커의 농도를 결정하는 단계는 표지가 결합·라벨링된 프로브를 사용되거나 프로브와 함께 표지를 사용하여 그 표지의 시그널을 측정하거나, 필요에 따라서는 이와 더불어 동일한 증폭 조건으로 증폭된 표준 핵산 시료를 이용하여 작성된 검량선을 이용하여 측정할 수 있다.The step of determining the concentration of the amplified Down syndrome biomarker is to measure the signal of the label using a label bound or labeled probe or a label with the probe, or if necessary in the same amplification conditions Measurements can be made using calibration curves prepared using amplified standard nucleic acid samples.

본 발명의 방법에서, 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료 중의 메틸화 PDE9A의 농도를 결정하는 단계가 추가로 포함될 수 있다.In the method of the invention, the step of determining the concentration of methylated PDE9A in pregnant blood, or processed sample of the blood, may further be included.

그것은 이미 전술한 바와 같이 메틸화 PDE9A의 농도에 대해 결정된 값은 본 발명의 다운증후군 마커의 농도에 대해 결정된 값과 사칙 연산 등의 방식으로 조합값으로 전환되어 다운증후군 임산부의 진단에 더 유용하게 사용될 수 있기 때문이다.As described above, the value determined for the concentration of methylated PDE9A may be converted into a combination value, such as arithmetic operation and the value determined for the concentration of Down syndrome marker of the present invention, which may be more useful for diagnosing pregnant women with Down syndrome. Because there is.

또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 다운증후군 진단에 유용한 정보를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.In another aspect, the invention relates to a method for providing information useful for diagnosing Down syndrome.

본 발명의 다운증후군 진단에 유용한 정보를 제공하기 위한 방법은 (a) 임산부로부터 혈액 또는 그 혈액의 가공 시료를 얻는 단계, (b) 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료 중의 다운증후군 바이오마커의 농도를 결정하는 단계, (c) 임산부 혈액, 또는 그 혈액의 가공 시료 중의 메틸화 PDE9A유전자 단편의 농도를 결정하는 단계, 및 (d) 상기 (b) 단계의 다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값과 상기 (c) 단계의 메틸화 PDE9A유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값을 조합하여 조합값을 구하는 단계를 포함하여 구성된다. A method for providing useful information for diagnosing Down syndrome of the present invention comprises the steps of (a) obtaining blood or processed samples of blood from a pregnant woman, (b) concentration of Down syndrome biomarker in pregnant blood or processed samples of the blood. (C) determining the concentration of methylated PDE9A gene fragment in maternal blood, or processed sample of the blood, and (d) determining the concentration of Down syndrome biomarker in step (b). Combining the values determined for the concentration of the methylated PDE9A gene fragment of step (c) comprises the step of obtaining a combined value.

상기 방법에 있어서, 상기 조합값은 [(다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값)/(다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값 + 메틸화 PDE9A유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], [(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)/(다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값 + 메틸화 PDE9A유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], [(다운증후군 마커의 농도에 대해 결정된 값/(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], 또는 [(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)/(다운증후군 바이오마커의 농도에 대해 결정된 값)]이다.In the method, the combined value is [(value determined for the concentration of Down syndrome biomarker) / (value determined for the concentration of Down syndrome biomarker + value determined for the concentration of methylated PDE9A gene fragment)], [( Value determined for the concentration of the methylated PDE9A gene fragment) / (value determined for the concentration of the Down syndrome biomarker + value determined for the concentration of the methylated PDE9A gene fragment)], [(value determined for the concentration of the Down syndrome marker) / ( Value determined for the concentration of the methylated PDE9A gene fragment)], or [(value determined for the concentration of the methylated PDE9A gene fragment) / (value determined for the concentration of Down syndrome biomarker)].

또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 다운증후군 진단 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다운증후군 진단 방법에 대해서는 앞서 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 검출 방법과 관련하여 설명한 바가 그대로 유효하다.In another aspect, the invention relates to a method for diagnosing Down syndrome. As for the down syndrome diagnosis method of the present invention, what has been described above in connection with the detection method of the down syndrome biomarker of the present invention is effective as it is.

또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 전술한 바의 프라이머 또는 프로브의 다운증후군 바이오마커 검출용 키트의 제조를 위한 용도에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to the use of a primer or probe as described above for the manufacture of a kit for detecting down syndrome biomarker.

바람직한 양태의 본 발명의 다운증후군 바이오마커의 검출용 키트, 방법 등에 있어서, 본 발명의 다운증후군 바이오마커에 대한 특이적인 프로브나 프라이머는 아래의 실시예에서 사용된 프로브(서열번호 3)와 정방향·역방향 프라이머이다(각각 서열번호 4 및 5이다). 또 메틸화 PDE9A 유전자 단편을 검출할 필요가 있는 경우에는 메틸화 PDE9A 유전자 단편에 대한 특이적인 프로브와 프라이머도 아래의 실시예에서 사용된 프로브(서열번호 6)와 정방향·역방향 프라이머이다(각각 서열번호 7 및 8이다). 이들 프로브 및 프라이머 서열은 비메틸화된 핵산의 시토신을 우라실로 변형시키는 중아황산염의 처리에 의해 변형될 서열을 기초로 설계·제작된 것이다.
In a kit, method, or the like for detecting the Down syndrome biomarker of the present invention in a preferred embodiment, the probe or primer specific for the Down syndrome biomarker of the present invention is positively selected from the probe (SEQ ID NO: 3) used in the examples below. Reverse primers (SEQ ID NOs: 4 and 5, respectively). If the methylated PDE9A gene fragment needs to be detected, the probes and primers specific for the methylated PDE9A gene fragment are also the probes (SEQ ID NO: 6) and the forward and reverse primers used in the examples below (SEQ ID NO: 7 and 8). These probe and primer sequences are designed and constructed based on sequences to be modified by treatment of bisulfite, which transforms cytosine of unmethylated nucleic acids into uracil.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다운증후군 바이오마커의 검출 키트 및 검출 방법을 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 다운증후군 진단 방법 등을 제공할 수 있다. As described above, the present invention can provide a detection kit and a detection method of Down syndrome biomarker. In addition, the present invention can provide a method for diagnosing Down syndrome.

본 발명의 다운증후군 바이오마커의 검출 방법 등은 비침습적인 산전 진단 방법으로 이용될 수 있고 태아의 성별과 무관하게 적용될 수 있으며, 높은 정확도(AUC), 특이도, 민감도 등을 가지므로 기존의 다운증후군의 비침습적 진단 방법 등을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
The down syndrome biomarker detection method of the present invention can be used as a non-invasive prenatal diagnosis method and can be applied irrespective of the sex of the fetus, and has high accuracy (AUC), specificity, sensitivity, etc. It is expected to be able to replace the noninvasive diagnosis method of syndrome.

도 1은 비메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도("UPDE"), 비메틸화 지수("UMI"), 및 [비메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도/메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도]X1,000("U_M")의 ROC 곡선 분석 결과이다.
도 2는 메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도("MPDE"), [(메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도)/(메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도 + 비메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도)]X1,000("MI"), 및 [메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도/비메틸화 PDE9A 혈액 내의 농도]X1,000("M_U")의 ROC 곡선 분석 결과이다.
1 is unmethylated PDE9A concentration in the blood ( "UPDE"), unmethylated index ( "UMI"), and a ROC curve of [unmethylated PDE9A concentration in the blood / methylated PDE9A concentration in the blood] X1,000 ( "U_M") The result of the analysis.
FIG. 2 shows the concentration in methylated PDE9A blood (“MPDE”), [(concentration in methylated PDE9A blood) / (concentration in methylated PDE9A blood + concentration in unmethylated PDE9A blood)] × 1,000 (“MI”), and [methylated] Concentration in PDE9A blood / unmethylated concentration in PDE9A blood] X1,000 (“M_U”).

이하 본 발명을 실시예를 참조하여 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.

<< 실시예Example > > 다운증후군 Down syndrome 바이오마커의Biomarker 검출을 위한 실험 방법 및 실험 결과 Experimental Methods and Experimental Results for Detection

<< 실시예Example 1>  1> 실험 방법Experiment method

<< 실시예Example 1-1>  1-1> 모체 혈장 획득 방법과 How to obtain maternal plasma DNADNA 추출 방법 Extraction method

모체 혈액은 제일병원(대한민국, 서울) 비침습적 산전 진단 연구를 위해 모집된 여성으로부터 획득되었다. 참가자들은 모두 제일병원에서 출산 전 관리를 받은 산모였으며, 임신 초기(5주 내지 12주) 단태 임산부만을 선정했다. 임신 초기 혈액 채취 전 초음파 검사가 단태 임신의 viability와 임신 주수의 확인을 위해 수행되었다. 연구 시작 전, G*Power program(Heinrich-Heine-Universitat, Germany)의 priori analysis를 통해 실험군과 대조군의 샘플 수를 결정하였다. 실험군 18개와 대조군 90개는 유효 크기 0.8, 할당 비율 5, α error 값 0.05을 가지는 양측 검정에서 실험군과 대조군의 차이를 확인하기 위해 적어도 85%의 통계적 검정력을 제공하였다. 양수, 융모막 융모 생검, 유산아 조직의 핵형 분석을 통해 다운증후군 태아를 임신한 사실이 확인된 18명의 여성이 실험군으로 선정되었다. 대조군은 의학적 혹은 산과적 합병증 없이 임신 말기에 건강한 정상아를 분만한 여성 90명으로 선정되었다. 각 실험군 케이스는 샘플의 저장 기간과 혈액 샘플 시의 임신 주수가 매치된 5개의 대조군 케이스와 짝지어졌다. 이 연구는 제일병원 의학연구심의위원회로부터 적절한 연구심의 승인(#CGH-IRB-2008-43)을 받았으며, 참가자의 서면 동의가 획득되었다. Maternal blood was obtained from women recruited for noninvasive prenatal diagnostic studies at Cheil Hospital (Seoul, Korea). All participants were prenatal care at Cheil General Hospital, and only single-pregnant women were selected during the first trimester (5-12 weeks). Ultrasonography prior to early pregnancy blood sampling was performed to confirm viability of singlet pregnancy and the number of weeks of pregnancy. Prior to the start of the study, the number of samples in the experimental and control groups was determined by priori analysis of the G * Power program (Heinrich-Heine-Universitat, Germany). Eighteen experimental groups and ninety control groups provided at least 85% statistical power to confirm the difference between the experimental and control groups in a two-sided test with an effective size of 0.8, an allocation ratio of 5, and an α error of 0.05. Eighteen women were identified as pregnant with Down's syndrome fetus by amniotic fluid, chorionic villus biopsy, and karyotyping of aborted tissue. The control group was selected from 90 women who delivered healthy normal infants at the end of pregnancy without medical or obstetric complications. Each experimental case was paired with five control cases that matched the storage period of the sample and the number of weeks of gestation in the blood sample. This study was approved by the Medical Research Review Board of Cheil General Hospital (# CGH-IRB-2008-43) with the written consent of the participants.

모체 혈액은 획득된 후 즉시 1,600g 에서 10분 동안 원심분리를 수행하여 혈장 부분만을 획득하고, 획득된 혈장 부분은 16,000g 에서 10 분 동안 추가 원심분리를 수행하여 침전물을 제외한 순수 혈장만을 취하였다. 모체 혈장 내 DNA는 혈장 0.5mL에서 태아 DNA 보다 높은 성분 비율로 추출할 수 있는 QIAamp DSP Virus Kit (Qiagen)를 사용하여 추출하였다.Maternal blood was immediately centrifuged at 1,600 g for 10 minutes immediately after acquisition to obtain only the plasma portion, and the obtained plasma portion was subjected to further centrifugation at 16,000 g for 10 minutes to take pure plasma except for sediment. Maternal plasma DNA was extracted using a QIAamp DSP Virus Kit (Qiagen), which can be extracted at 0.5 mL plasma with a higher component ratio than fetal DNA.

<< 실시예Example 1-2>  1-2> 메틸methyl 특이적인 qMSPCR( Specific qMSPCR ( quantitativequantitative methylationmethylation -- specificspecific polymerase  중합체 chainchain reactionreaction )의 수행)

모체 혈장에서 추출된 DNA는 EZ DNA Methylation Kit(Zymo Research)를 사용하여 비메틸화된 핵산의 시토신을 우라실로 변형시키는 중아황산염(bisulfite)에 의한 비메틸화된 DNA 부분의 서열 변화를 유도하였다. DNA extracted from maternal plasma induced sequence changes of unmethylated DNA moieties by bisulfite, which transforms cytosine of unmethylated nucleic acids into uracil using the EZ DNA Methylation Kit (Zymo Research).

PCR에 사용될 혼합액은 최종 부피 25 uL로 하여 중아황산염(bisulfite)에 의해 변성된 DNA 5uL, 2X IQ Supermix kit (Bio-Rad) 12.5 uL, 프라이머와 프로브 각각 200nM 로 구성된다. The mixed solution to be used for PCR consists of 5 uL of DNA denatured by bisulfite, 12.5 uL of 2X IQ Supermix kit (Bio-Rad) at a final volume of 25 uL, and 200 nM each of primers and probes.

메틸 PDE9A(이하 "M-PDE9A")와 비메틸 PDE9A(이하 "U-PDE9A")의 PCR을 위해 사용된 프라이머와 프로브 서열은 다음과 같다. The primer and probe sequences used for PCR of methyl PDE9A (hereinafter "M-PDE9A") and nonmethyl PDE9A (hereinafter "U-PDE9A") are as follows.

U-PDE9A의 프로브: 5'-FAM-TTT GTT TGG TGA TGT TAT GTG GTT T-MGBNFQ-3'(서열번호 3), 정방향 프라이머: 5'-GGT TTG TTT TGG TGA GTG TGT GTC GT-3'(서열번호 4), 역방향 프라이머: 5'-CCC AAC CAT CCC AAA AAA GCA-3'(서열번호 5)Probe of U-PDE9A: 5'-FAM-TTT GTT TGG TGA TGT TAT GTG GTT T-MGBNFQ-3 '(SEQ ID NO: 3), Forward primer: 5'-GGT TTG TTT TGG TGA GTG TGT GTC GT-3' ( SEQ ID NO: 4), Reverse primer: 5'-CCC AAC CAT CCC AAA AAA GCA-3 '(SEQ ID NO: 5)

M-PDE9A의 프로브: 5'-FAM-TTC GGT GAC GTT ACG CGG T-MGBNFQ-3'(서열번호 6), 정방향 프라이머: 5'-CGG TGA GTG CGC GTC GC-3'(서열번호 7), 역방향 프라이머: 5'-CCA ACC ATC CCG AAA AAG CG-3'(서열번호 8)Probe of M-PDE9A: 5'-FAM-TTC GGT GAC GTT ACG CGG T-MGBNFQ-3 '(SEQ ID NO: 6), forward primer: 5'-CGG TGA GTG CGC GTC GC-3' (SEQ ID NO: 7), Reverse primer: 5'-CCA ACC ATC CCG AAA AAG CG-3 '(SEQ ID NO: 8)

상기 프로브는 6-carboxyfluorescein(FAM)과 minor groove-binding non-fluorescent quencher(MGBNFQ)로 양측 표지화되었다. The probe was bilaterally labeled with 6-carboxyfluorescein (FAM) and minor groove-binding non-fluorescent quencher (MGBNFQ).

PCR 조건은 95℃에서 10분간 반응 후 95℃에서 15초, 60℃에서 30초, 72℃에서 30초의 반응을 총 50회 반복하였다. 연속적으로 희석한 M-PDE9A와 U-PDE9A의 표준 핵산 서열(calibrator)를 사용한 검량선(calibration curves)를 이용하여 M-PDE9A과 U-PDE9A의 혈액 내의 농도를 분석하였다. 사용된 표준 핵산 서열은 다음과 같다: M-PDE9A은 5'-CGG TGA GTG CGC GTT GCG GGT TTT GTT CGG TGA CGT TAC GCG GTT TTT TCG TTT TTT CGG GAT GGT TGG-3'(서열번호 9), U-PDE9A는 5'-GGT TTG TTT TGG TGA GTG TGT GTT GTG GGT TTT GTT TGG TGA TGT TAT GTG GTT TTT TTG TTT TTT TGG GAT GGT TGG G-3'(서열번호 10).PCR conditions were repeated 10 times at 95 ℃ for 15 seconds at 95 ℃, 30 seconds at 60 ℃, 30 seconds at 72 ℃ was repeated a total of 50 times. The concentrations of M-PDE9A and U-PDE9A in blood were analyzed using calibration curves using serially diluted M-PDE9A and U-PDE9A standard nucleic acid calibrators. The standard nucleic acid sequences used are as follows: M-PDE9A is 5'-CGG TGA GTG CGC GTT GCG GGT TTT GTT CGG TGA CGT TAC GCG GTT TTT TCG TTT TTT CGG GAT GGT TGG-3 '(SEQ ID NO: 9), U -PDE9A is 5'-GGT TTG TTT TGG TGA GTG TGT GTT GTG GGT TTT GTT TGG TGA TGT TAT GTG GTT TTT TTG TTT TTT TGG GAT GGT TGG G-3 '(SEQ ID NO: 10).

M-PDE9A과 U-PDE9A의 혈액 내의 농도는 이전 보고들에 기초하여 genome equivalent (GE)/mL로 표현하였다 (Clin Chem. 2001;47:1607-1613, Am J Hum Genet. 1998;62:768-775). 매 분석은 물을 사용한 음성 대조군이 포함되었다. 모든 실험은 세 번 반복 실험되었으며, 이 방법상의 검사 간 변이 계수 및 검사 내 변이 계수(inter- and intra-assay coefficients of variation)는 M-PDE9A의 경우 각각 5.9% 와 7.2%였고, U-PDE9A의 경우 각각 6.4%와 8.1%였다. 최종 데이터는 반복 실험에 의한 결과값의 평균을 나타낸다.Concentrations in M-PDE9A and U-PDE9A in blood were expressed in genome equivalent (GE) / mL based on previous reports ( Clin Chem . 2001; 47: 1607-1613, Am J Hum Genet . 1998; 62: 768-775). Each assay included a negative control with water. All experiments were repeated three times, and the inter- and intra-assay coefficients of variation for this method were 5.9% and 7.2% for M-PDE9A, respectively. The cases were 6.4% and 8.1%, respectively. The final data represents the average of the results from repeated experiments.

<< 실시예Example 1-3>  1-3> 염기서열 분석Sequencing

PCR purification kit을 이용하여 PCR product를 정제한 후 정제한 PCR product 20ng, 5X Sequencing Buffer 3.5ul, Big Dye 1ul, DW 14ul, primer 0.5ul를 사용하여 20ul의 PCR 반응액을 조성하였다. PCR 반응 조건은 96℃ 10초, 50℃ 5초, 60℃ 4분간 25회 증폭 반응을 실시한 후 100mM EDTA 12.5uL, DW 17.5uL, 100% EtOH를 첨가하여 섞은 후 실온에서 10분 처리하였다. 12,000rpm 10분간 원심분리 후 상층액 제거하고 70% EtOH 200uL을 넣고 세척한 후 다시 12,000rpm 10분간 원심분리 후 상층액 제거하였다. 50℃에서 건조한 후 Formamide 10uL을 분주 후 ABI PRISM 3100 Genetic Analyzer를 이용하여 염기서열을 분석하였다.After the PCR product was purified using a PCR purification kit, 20ul of PCR reaction solution was prepared using 20ng of purified PCR product, 3.5ul of 5X Sequencing Buffer, Bigul 1ye, DW 14ul, and 0.5ul of primer. PCR reaction conditions were performed 25 times amplification reaction for 96 minutes 10 seconds, 50 ℃ 5 seconds, 60 ℃ 4 minutes, and then mixed with 100 mM EDTA 12.5uL, DW 17.5uL, 100% EtOH and 10 minutes at room temperature. After centrifugation at 12,000 rpm for 10 minutes, the supernatant was removed, and 200% of 70% EtOH was added thereto, followed by washing. After centrifugation at 12,000 rpm for 10 minutes, the supernatant was removed. After drying at 50 ° C, 10 μL of Formamide was dispensed, and the nucleotide sequence was analyzed using ABI PRISM 3100 Genetic Analyzer.

<< 실시예Example 1-4>  1-4> 통계 분석Statistical analysis

실험군과 대조군의 임상적 특징은 카이 테스트(χ2-test)와 만-휘트니 유 테스트(Mann-Whitey U test)를 사용하여 분석하였다. M-PDE9A과 U-PDE9A의 혈액 내의 양은 중위값(사분위)으로 표현되었으며, 만-휘트니 유 테스트(Mann-Whitey U test)를 사용하여 실험군과 대조군 사이에서 분석되었다. Clinical characteristics of the experimental and control groups were analyzed using chi test (χ 2 -test) and Mann-Whitey U test. Amounts in the blood of M-PDE9A and U-PDE9A were expressed in medians (quartile) and analyzed between experimental and control groups using the Mann-Whitey U test.

태아 다운증후군 검출의 정확도는 U-PDE9A 혈액 내의 농도와 비메틸화 지수(unmethylation index)를 가지고 분석되었으며, 태아의 핵형 분석 결과를 가지고 결정되었다. 여기서 비메틸화 지수는 [(U-PDE9A 혈액 내의 농도)/(M-PDE9A 혈액 내의 농도 + U-PDE9A 혈액 내의 농도)]X1,000으로 계산되었다. The accuracy of fetal down syndrome detection was analyzed with concentrations in the U-PDE9A blood and unmethylation index, and determined with fetal karyotype analysis. The demethylation index here was calculated as [(concentration in U-PDE9A blood) / (concentration in M-PDE9A blood + concentration in U-PDE9A blood)] × 1,000.

ROC 곡선 분석은 최적의 절단치를 결정하기 위해 수행되었으며, 절단치 값은 현재 사용되는 다운증후군 선별 방법의 진단적 정확성과 비교하기 위해 5% 위양성률로 선정하였다. ROC curve analysis was performed to determine the optimal cut value, and the cut value was selected as a 5% false positive rate to compare with the diagnostic accuracy of current Down syndrome screening methods.

U-PDE9A 혈액 내의 농도와 비메틸화 지수를 사용한 진단 정확성 평가에 있어 민감도, 양성 예측치, 음성 예측치, 위험률은 EpiMax Table Calculator(http: // www.healthstrategy.com/epiperl/epiperl.htm)를 사용하여 계산되었고 동일한 5% 위양성률 하에서 비교되었다. Sensitivity, positive predictive value, negative predictive value, and risk rate for assessing diagnostic accuracy using U-PDE9A blood concentration and non-methylation index are measured using the EpiMax Table Calculator (http://www.healthstrategy.com/epiperl/epiperl.htm). Calculated and compared under the same 5% false positive rate.

전체적인 진단 방법의 정확도는 ROC 곡선 하 면적(the area under the ROC curve, AUC)를 가지고 평가하였다. ROC 곡선 하 면적을 이용한 전체적인 진단 정확도는 U-PDE9A 혈액 내의 농도와 비메틸화 지수(unmethylation index) 이외에, U-PDE9A 혈액 내의 농도와 M-PDE9A의 혈액 내의 농도의 다른 조합값과 M-PDE9A에 대해서도 산출하였다. 여기서 U-PDE9A 혈액 내의 농도와 M-PDE9A의 혈액 내의 농도의 다른 조합값은 [(M-PDE9A 혈액 내의 농도)/(M-PDE9A 혈액 내의 농도 + U-PDE9A 혈액 내의 농도)]X1,000, [(M-PDE9A 혈액 내의 농도)/(U-PDE9A 혈액 내의 농도)]X1,000, 및 [(U-PDE9A 혈액 내의 농도)/(M-PDE9A 혈액 내의 농도]X1,000 세 가지이다.The accuracy of the overall diagnostic method was assessed with the area under the ROC curve (AUC). The overall diagnostic accuracy using the area under the ROC curve is in addition to the concentrations in U-PDE9A blood and unmethylation index, as well as other combinations of concentrations in U-PDE9A blood and concentrations in M-PDE9A and M-PDE9A. Calculated. Where another combination of the concentration in U-PDE9A blood and the concentration in M-PDE9A blood is [(concentration in M-PDE9A blood) / (concentration in M-PDE9A blood + concentration in U-PDE9A blood)] X1,000, [(Concentration in M-PDE9A blood) / (concentration in U-PDE9A blood)] × 1,000, and [(concentration in U-PDE9A blood) / (concentration in M-PDE9A blood) × 1,000.

ROC 곡선 분석은 최적의 절단치를 결정하기 위해 수행되었으며, 절단치 값은 현재 사용되는 다운증후군 선별 방법의 진단적 정확성과 비교하기 위해 5% 위양성률로 선정하였다. ROC curve analysis was performed to determine the optimal cut value, and the cut value was selected as a 5% false positive rate to compare with the diagnostic accuracy of current Down syndrome screening methods.

U-PDE9A 혈액 내의 농도와 비메틸화 지수를 사용한 진단 정확성 평가에 있어 민감도, 양성 예측치, 음성 예측치, 위험률은 EpiMax Table Calculator(http: // www.healthstrategy.com/epiperl/epiperl.htm)를 사용하여 계산되었고 동일한 5% 위양성률 하에서 비교되었다. Sensitivity, positive predictive value, negative predictive value, and risk rate for assessing diagnostic accuracy using U-PDE9A blood concentration and non-methylation index are measured using the EpiMax Table Calculator (http://www.healthstrategy.com/epiperl/epiperl.htm). Calculated and compared under the same 5% false positive rate.

전체적인 진단 방법의 정확도는 ROC 곡선 하 면적(the area under the ROC curve, AUC)를 가지고 평가하였다. The accuracy of the overall diagnostic method was assessed with the area under the ROC curve (AUC).

로지스틱 회귀 분석(Logistic regression analysis)은 태아 다운증후군의 위험 요소로써의 U-PDE9A 혈액 내의 양과 비메틸화 지수를 평가하기 위해 사용되었고, 혈액 채취 시의 산모 나이가 잠재적 혼란 변수(potential confounding factor)로 사용되었다. 잠재적 혼란 변수가 보정된 위험도는 보정되지 않은 위험도와 비교되었다. 통계적 분석은 Statistical Package for Social Sciences 10.0(SPSS Inc.)을 사용하였고, 통계적 유의성은 모든 검사에서 P<0.05로 설정했다.Logistic regression analysis was used to assess the amount and demethylation index of U-PDE9A blood as a risk factor for fetal down syndrome, and maternal age at the time of blood collection as a potential confounding factor. It became. The risk for which the potential confounding variable was corrected was compared with the uncorrected risk. Statistical analysis was done using Statistical Package for Social Sciences 10.0 (SPSS Inc.), and statistical significance was set to P <0.05 in all tests.

<< 실시예Example 2>  2> 실험 결과Experiment result

<< 실시예Example 2-1>  2-1> M-M- PDE9APDE9A 과 U-And U- PDE9APDE9A 염기 서열 분석 결과 Sequencing results

M-PDE9A과 U-PDE9A 각각의 증폭된 서열은 서열번호 11과 서열번호 12에 각각 나타나 있다. 중아황산염에 의해 변화된 서열의 증폭 서열(비메틸화된 시토신이 티민으로 바뀌었음)의 서열번호 11과 서열번호 12를 각각 서열번호 1(M-PDE9A의 게놈상의 서열임)과 서열번호 2(U-PDE9A의 게놈상의 서열임)와 비교하면 M-PDE9A과 U-PDE9A의 서열 중 어떠한 시토신들이 메틸화되어 있는지를 확인할 수 있다. 또 상기 M-PDE9A과 U-PDE9A 각각의 증폭된 서열은 M-PDE9A과 U-PDE9A 각각의 표준 핵산 서열과 일치함을 확인할 수 있다.The amplified sequences of each of M-PDE9A and U-PDE9A are shown in SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12, respectively. SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12 of the amplified sequence of the sequence changed by bisulfite (unmethylated cytosine changed to thymine) and SEQ ID NO: 1 (the sequence on the genome of M-PDE9A) and SEQ ID NO: 2 (U- Compared to the genomic sequence of PDE9A), it is possible to determine which cytosine of the sequences of M-PDE9A and U-PDE9A is methylated. In addition, the amplified sequence of each of the M-PDE9A and U-PDE9A can be confirmed to match the standard nucleic acid sequence of each of M-PDE9A and U-PDE9A.

<< 실시예Example 2-2>  2-2> 다운증후군 진단 척도의 평가Assessment of Down Syndrome Diagnostic Scale

혈액 채취 시, 산모의 나이는 대조군에 비해 실험군에서 유의성 있게 높았다 (P=0.016). 하지만 체질량 지수는 대조군과 실험군에서 다르지 않았다(P=0.198). 임신 주수의 중위수는 대조군과 실험군 모두에서 7.5주였다. 미산모, 태아 성별, 흡연 유무에 관한 빈도는 두 그룹간에 다르지 않았다.At the time of blood collection, the mother's age was significantly higher in the experimental group than in the control group ( P = 0.016). However, body mass index was not different between the control and experimental groups ( P = 0.198). Median gestational age was 7.5 weeks in both control and experimental groups. The frequency of maternal mothers, fetal sex and smoking status did not differ between the two groups.

태아 성별에 따른 M-PDE9A과 U-PDE9A의 분석에서, 두 요소 모두 태아 성별에 따른 차이는 없었다. 태아 핵형에 따른 M-PDE9A과 U-PDE9A의 분석에서, M-PDE9A는 대조군과 실험군 사이에 다르지 않았다[1743.1 (1613.5-2446.3) vs 2023.4 (1573.0-2564.0) GE/mL, P=0.520]. 하지만 U-PDE9A는 대조군보다 실험군에서 유의성있게 높았다[567.5 (422.3-693.3) vs 163.5 (95.6-271.4) GE/mL, P<0.001]. In the analysis of M-PDE9A and U-PDE9A by fetal gender, there was no difference in fetal gender. In analysis of M-PDE9A and U-PDE9A according to fetal karyotype, M-PDE9A did not differ between control and experimental groups [1743.1 (1613.5-2446.3) vs 2023.4 (1573.0-2564.0) GE / mL, P = 0.520]. However, U-PDE9A was significantly higher in the experimental group than the control group [567.5 (422.3-693.3) vs 163.5 (95.6-271.4) GE / mL, P <0.001].

U-PDE9A과 비메틸화 지수의 진단적 정확성 평가를 위해, 각 요소의 절단치는 ROC 분석에 의해 5% 위양성률에서 선정되었고 민감도, 양성 예측치, 음성 예측치 및 AUC를 비교하였다. U-PDE9A의 절단치는 415 GE/mL였으며, 77.8% 민감도, 73.7% 양성 예측치, 95.5% 음성 예측치, 0.941 AUC (95% 신뢰구간: 0.889-0.992)를 보였다. 비메틸화 지수의 절단치, 민감도, 양성 예측치, 음성 예측치, AUC는 각각 140, 83.3%, 75.0%, 96.6%, 0.970 (95% 신뢰구간: 0.938-1.002)을 보였다.For evaluating the diagnostic accuracy of U-PDE9A and non-methylation index, the cleavage of each factor was selected at 5% false positive rate by ROC analysis and compared sensitivity, positive predictive value, negative predictive value and AUC. Cleavage of U-PDE9A was 415 GE / mL with 77.8% sensitivity, 73.7% positive predictive value, 95.5% negative predictive value, and 0.941 AUC (95% confidence interval: 0.889-0.992). Cleavage, sensitivity, positive predictive value, negative predictive value, and AUC of unmethylated index were 140, 83.3%, 75.0%, 96.6%, and 0.970 (95% confidence interval: 0.938-1.002), respectively.

다운증후군 태아 임신의 위험에 있어 U-PDE9A과 비메틸화 지수와의 연관성을 분석한 결과, 다운증후군의 위험도가 U-PDE9A과 비메틸화 지수의 절단치보다 높은 값을 보이는 여성들에서 유의성 있게 증가되었다(U-PDE9A의 경우 59.5배 증가, 비메틸화 지수의 경우 85.0배 증가). 더욱이 결과에 영향을 줄 있는 인자인 산모의 나이를 보정하더라도 U-PDE9A과 비메틸화 지수의 위험도는 56.8배와 73.5배가 증가되었다. 따라서 절단치보다 높은 값의 U-PDE9A과 비메틸화 지수를 가지는 여성은 절단치보다 낮은 값을 가지는 여성들에 비해 태아 다운증후군의 위험성이 급격히 증가하였다.Analysis of the association between U-PDE9A and non-methylation indices in the risk of pregnancy with Down syndrome fetuses significantly increased the risk of Down syndrome in women with higher cuts than U-PDE9A and non-methylation indices. 59.5-fold increase for U-PDE9A, 85.0-fold increase for non-methylation index). Moreover, the risk of U-PDE9A and non-methylation index was increased by 56.8 and 73.5 times, even if the mother's age was corrected. Therefore, women with U-PDE9A and non-methylation indices above cuts had a significantly increased risk of Fetal Down syndrome than women with cuts below cuts.

마지막으로 M-PDE9A의 진단 정확도(AUC)는 0.548, [(M-PDE9A 혈액 내의 농도)/(M-PDE9A 혈액 내의 농도 + U-PDE9A 혈액 내의 농도)]X1,000는 0.970, [(M-PDE9A 혈액 내의 농도/U-PDE9A 혈액 내의 농도)]X1,000은 0.970, [(U-PDE9A 혈액 내의 농도)/(M-PDE9A 혈액 내의 농도)]X1,000은 0.969로 나타났다.Finally, the diagnostic accuracy (AUC) of M-PDE9A is 0.548, [(concentration in M-PDE9A blood) / (concentration in M-PDE9A blood + concentration in U-PDE9A blood)] X1,000 is 0.970, [(M- Concentration in PDE9A Blood / Concentration in U-PDE9A Blood)] X1,000 was 0.970, [(Concentration in U-PDE9A Blood) / (Concentration in M-PDE9A Blood)] X1,000 was 0.969.

U-PDE9A, M-PDE9A, 비메틸화 지수, 및 비메틸화 지수 이외의 다른 세 가지의 U-PDE9A 혈액 내의 농도와 M-PDE9A의 혈액 내의 농도의 조합값의 각 ROC 곡선 분석 결과는 도 1 및 도 2에 개시되어 있다. 도 1 및 도 2에서 U-PDE9A는 "UPDE"로, M-PDE9A는 "MPDE"로, 비메틸화 지수는 "UMI"로, [(M-PDE9A 혈액 내의 농도)/(M-PDE9A 혈액 내의 농도 + U-PDE9A 혈액 내의 농도)]X1,000는 "MI"로, [(M-PDE9A 혈액 내의 농도)/(U-PDE9A 혈액 내의 농도]X1,000는 "M_U"로, [(U-PDE9A 혈액 내의 농도)/(M-PDE9A 혈액 내의 농도]X1,000는 "U_M"으로 표시되어 있다. Results of the analysis of the respective ROC curves of the combination of the concentrations in U-PDE9A blood and the concentrations in the blood of M-PDE9A other than U-PDE9A, M-PDE9A, unmethylated index, and unmethylated index are shown in FIGS. 2 is disclosed. 1 and 2, U-PDE9A is "UPDE", M-PDE9A is "MPDE", demethylation index is "UMI", [(concentration in M-PDE9A blood) / (concentration in M-PDE9A blood) + Concentration in U-PDE9A Blood)] X1,000 is "MI", [(Concentration in M-PDE9A Blood) / (Concentration in U-PDE9A Blood] X1,000 is "M_U", [(U-PDE9A Concentration in blood) / (concentration in M-PDE9A blood] X1,000 is indicated as "U_M".

도 1에서 비메틸화 지수와 [(U-PDE9A 혈액 내의 양)/(M-PDE9A 혈액 내의 양)]X1,000의 ROC 곡선이 거의 일치하기 때문에 하나의 곡선으로 나타나 있으며, 도 2에서 [(M-PDE9A 혈액 내의 양)/(M-PDE9A 혈액 내의 양 + U-PDE9A 혈액 내의 양)]X1,000와 [(M-PDE9A 혈액 내의 양)/(U-PDE9A 혈액 내의 양)]X1,000이 또한 거의 일치하기 때문에 하나의 곡선으로 나타나 있다.In FIG. 1, the unmethylation index and the ROC curve of [(amount in U-PDE9A blood) / (amount in M-PDE9A blood)] × 1,000 are shown as one curve, and in FIG. 2, [(M -Amount in PDE9A blood) / (amount in M-PDE9A blood + amount in U-PDE9A blood)] X1,000 and [(amount in M-PDE9A blood) / (amount in U-PDE9A blood)] X1,000 It is also shown as a curve because it is almost identical.

서열목록 전자파일 첨부Attach an electronic file to a sequence list

Claims (25)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 임산부의 혈액 또는 그 혈액의 가공 시료 중의 비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도를 결정하는 단계,
(b) 임산부의 혈액 또는 그 혈액의 가공 시료 중의 임산부의 메틸화된 PDE9A유전자 단편의 농도를 결정하는 단계, 및
(c) 상기 (a) 단계의 비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값과 상기 (b) 단계의 임산부의 메틸화된 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값을 조합하여 조합값을 구하는 단계를 포함하여 구성되되,
상기 조합값은 [(비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)/(비메틸화 PDE9A 유전자 단편에 대해 결정된 값 + 메틸화 PDE9A유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], [(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)/(비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값 + 메틸화 PDE9A유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], [(비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값/(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)], 또는 [(메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)/(비메틸화 PDE9A 유전자 단편의 농도에 대해 결정된 값)]인 것을 특징으로 하는 다운증후군 진단에 유용한 정보를 제공하기 위한 방법.
(a) determining the concentration of unmethylated PDE9A gene fragment in the blood of a pregnant woman or a processed sample of the blood,
(b) determining the concentration of the pregnant woman's methylated PDE9A gene fragment in the pregnant woman's blood or processed sample of the blood, and
(c) a step to obtain the combined value by combining the determined values for the concentration of methylated PDE9A gene fragment of the determined values and the step (b) for the unmethylated PDE9A concentration of the gene fragment of step (a) pregnant women Composed of,
The combined values are [(value determined for concentration of unmethylated PDE9A gene fragment) / (value determined for non-methylated PDE9A gene fragment + value determined for concentration of methylated PDE9A gene fragment)], [(of methylated PDE9A gene fragment) Value determined for concentration) / (value determined for concentration of unmethylated PDE9A gene fragment + value determined for concentration of methylated PDE9A gene fragment)], [(value determined for concentration of unmethylated PDE9A gene fragment / (methylated PDE9A) Value determined for the concentration of the gene fragment)], or [(value determined for the concentration of the methylated PDE9A gene fragment) / (value determined for the concentration of the unmethylated PDE9A gene fragment)]. How to provide information.
제24항에 있어서,
상기 임산부 혈액의 가공 시료는 혈장인 것을 특징으로 하는 다운증후군 진단에 유용한 정보를 제공하기 위한 방법.
25. The method of claim 24,
Method for providing useful information for the diagnosis of Down syndrome, characterized in that the processed sample of the pregnant woman blood is plasma.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Clin Chem, Vol. 54, No. 3, pp500-511 (2008.01.17.)*

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