KR101991316B1

KR101991316B1 - 단일염기다형성을 이용한 계절성 정서장애 진단용 조성물 및 이에 관한 정보를 제공하는 방법

Info

Publication number: KR101991316B1
Application number: KR1020170154255A
Authority: KR
Inventors: 홍경수; 양소영; 백지현; 조은영
Original assignee: 사회복지법인 삼성생명공익재단; 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-06-20
Also published as: KR20190056881A

Abstract

본 발명은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물, 상기 조성물을 포함하는 계절성 정서장애 진단용 키트 및 마이크로어레이 및 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder)에 대한 정보의 제공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자는 계절성 정서장애에 영향을 주는 계절의 변화에 따른 생물학적 리듬을 조절하는 Neuronal plasticity와 상관관계가 있는 유전자이다. 따라서 본 발명의 상기 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP)를 마커로 이용하면 계절성 정서장애를 가지는지 여부 및 계절성 정서장애 발병 가능성 여부를 정확하고 용이하게 환자의 시료를 통해 진단할 수 있다.

Description

단일염기다형성을 이용한 계절성 정서장애 진단용 조성물 및 이에 관한 정보를 제공하는 방법{A single nucleotide polymorphism marker composition and a method for providing information for seasonal affective disorder using same marker}

본 발명은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물, 상기 조성물을 포함하는 계절성 정서장애 진단용 키트, 마이크로어레이 및 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder)에 대한 정보의 제공 방법에 관한 것이다.

유기체는 밤낮의 환경 순환에 적응하기 위한 생물학적 시계를 진화시켰다. 이러한 시계는 외부 신호와 상호 작용하여 행동과 신체의 기능을 적응시킨다. 계절적 기반에 따라 주간과 야간의 변화가 있기 때문에, 일주기 메커니즘은 또한 광주기의 변화에 따라 계절적 리듬을 생성하는 데에 영향을 준다.

주간 및 계절적 변화는 인간에게 생물학적 기능과 행동의 중요하다. 상기 변화는 우울증이나 양극성 장애와 같은 일부 정신적 상태에 영향을 미치는 요인이다. 생물학적 기능의 리듬 변화는 시상 하부의 뇌실 주위 영역에 있는 시교차 상핵 (suprachiasmatic nucleus, SCN)에서 조절된다. SCN 뉴런은 서캐디언 리듬을 생성하기 위해 동시적으로 작용하는 자율적인 진동자이다. 이 과정은 클럭 유전자(clock gene)의 전사 및 신경 소성(neuronal plasticity)에 의하여 이루어진다. SCN 내에서 광주기를 변화는 세포 진동자에 대하여 rhythmic electrical activity의 변화를 야기한다. 이러한 변화는 송과선과 수많은 내분비 계와 같은 하류 생체 시스템의 계절적 변화에 대한 적응을 야기한다.

상기 계절적 변화에 대한 인체의 환경 적응을 야기하는 SCN에서의 신경 가소성(neuronal plasticity)에 관련된 후보 유전자 중 하나는 ST8 alpha-N-acetyl-neuraminide alpha-2, 8-sicalyltransferase 2 유전자 (ST8SIA2)이다. 상기 유전자는 Neural cell adhesion molecule (NCAM)과 함께 당 단백질 복합체를 형성하는 구성 요소인 폴리시알산(polysialic acid, PSA)의 생합성에 관여하는 폴리시알릴트랜스퍼라아제(polysialyl transferase)를 암호화한다. PSA-NCAM 복합체는 주로 배아 뇌에서 발견되며, 성인 두뇌에서 상기 PSA-NCAM의 발현은 해마, subventricular 영역, 전두엽 피질, 및 SCN으로 신경 가소성이 발생하는 부위에서 발견된다 . PSA-NCAM 복합체는 성인 뇌에서 신경 가소성을 촉진하기 위해 신경 세포의 이동과 시냅스 형성을 조절한다.

동물 연구에서, NCAM- 녹아웃 (KO) 마우스는 일정한 어둠 처리 하에서 비정상적인 일주기 적응, 즉 단축된 자유 진행주기(free-running period) 및 더 긴 활동 시간을 나타내었다. Endoneuraminidase(endo-N, PSA specific endo-sialidase)를 미량주사법(microinjection)를 통해 SCN으로부터 PSA를 제거하면 NCAM-KO 돌연변이체와 유사한 행동 변화를 나타내는데, 이러한 결과는 NCAM과 PSA가 포유 동물의 SCN circadian clock의 유지에 관여한다는 사실을 나타낸다. 인간 연구에서 ST8SIA2 유전자(ST8SIA2)와 NCAM 유전자 (NCAM1)가 우울증, 양극성 장애 및 정신 분열증과 같은 정신 질환과 관련되어 있음이 알려져 있다. 비정상적인 수면-사이클, 저녁 선호도, 과장된 계절에 의한 기분 변화는 정신과적 질환에서 자주 관찰된다. 서캐디언 및 계절적 리듬과 관련된 행동학적 특성이 유전적인 요소에 영향을 받는 것은 알려져 있지만, 상기 관련성이 ST8SIA2 또는 NCAM1의 표현형에 의한 것이라는 연구는 밝혀진 바가 거의 없다.

이에 본 발명자들은 ST8SIA2 또는 NCAM1와 계절 및 일주 변화에 따른 연관성을 연구하던 중 개체 중 ST8SIA2 또는 NCAM1의 유전자에 존재하는 단일형성다염기를 관찰하면, 계절성에 의한 정신과적 질환에 관한 정보를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물, 상기 조성물을 포함하는 계절성 정서장애 진단용 키트 및 마이크로어레이, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder)에 대한 정보의 제공 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는 계절성 정서장애 진단용 조성물을 포함하는 계절성 정서장애 진단용 키트를 제공한다.

또한 본 발명은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 마이크로어레이를 제공한다.

또한 본 발명은 (a) 개체로부터 분리한 시료로부터 DNA를 수득하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 수득한 DNA로부터 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커의 다형성 부위를 증폭하거나 프로브와 혼성화하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계의 증폭된 또는 혼성화된 다형성 부위의 염기를 확인하는 단계를 포함하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder)에 대한 정보의 제공 방법을 제공한다.

본 발명의 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자는 계절성 정서장애에 영향을 주는 계절의 변화에 따른 생물학적 리듬을 조절하는 Neuronal plasticity와 상관관계가 있는 유전자이다. 따라서 본 발명의 상기 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP)를 마커로 이용하면 계절성 정서장애를 가지는지 여부 및 계절성 정서장애 발병 가능성 여부를 정확하고 용이하게 환자의 시료를 통해 진단할 수 있다.

도 1은 NCAM1 및 ST8SIA2의 유전자 구조, polysialylation 및 polysialyl transferase의 부착부위 및 단일염기다형성의 유전자 내에서의 위치를 표시한 도이다.

본 발명은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에서 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP) 용어는게놈에서 단일염기(A, T, C 또는 G)가 종의 멤버들 간 또는 한 개체(individual)의 쌍 염색체 간에 다른 경우에 발생하는 DNA 서열의 다양성을 의미한다. 예를 들어, 서로 다른 개체의 세 개의 DNA 단편들(예: AAGT[A/A]AG, AAGT[A/G]AG,AAGT[G/G]AG)처럼 단일염기에서 차이를 포함하는 경우, 두 개의 대립 유전자(C 또는 T)라고 부르며, 일반적으로 거의 모든 SNPs는 두 개의 대립 유전자를 가진다. 한 집단(population)내에서, SNP는 소수 대립인자 빈도(minor allele frequency, MAF; 특정 집단에서 발견되는 유전자위치(locus)에서 가장 낮은 대립인자 빈도)로 할당될 수 있다. 단일염기는 폴리뉴클레오타이드 서열에 변화(대체), 제거(결실) 또는 첨가(삽입)될 수 있다. SNP는 번역 프레임의 변화를 유발할 수 있다.

또한 "다형성"이라는 용어는 군집 내에서 변하는 유전자의 서열에서의 배치를 지칭한다. 다형성은 상이한 "대립유전자"로 구성된다. 이러한 다형성의 배치는 유전자에서의 그의 위치 및 그에서 발견되는 상이한 아미노산 또는 염기에 의해 확인될 수 있다. 이러한 아미노산 변이는 2개의 상이한 대립유전자인, 2개의 가능한 변이체 염기, C 및 T의 결과이다. 유전자형은 2개의 다른 별개의 대립유전자로 구성되기 때문에, 여러 가능한 변이체 중 임의의 변이체가 어느 한 개체에서 관찰될 수 있다 (예를 들어, 이 예에서, CC, CT 또는 TT). 개개의 다형성은 또한 당업자에게 공지되어 있고, 예를 들면, NCBI 웹사이트 상에서 이용가능한 뉴클레오티드 염기 변이의 단일 뉴클레오티드 다형성 데이터베이스(Single Nucleotide Polymorphism Database (dbSNP) of Nucleotide Sequence Variation)에서 사용되는 것인, 지정된 독특한 식별자 ("기준 SNP", "refSNP" 또는 "rs#")이다. 또한 "유전자형(genotype)"이라는 용어는 세포 또는 조직 샘플에서 특정 유전자의 특이적 대립유전자를 지칭한다.

본 발명에서 사용한 용어 "진단"은 병리 상태의 존재 또는 발명 가능성 을 확인하는 것을 의미한다. 그 중에서도 본 발명은 특히 계절성 정서장애 진단에 유용하다. 본 발명의 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 SNP가 이러한 지표 기능을 하므로 계절성 정서장애 진단 인자로 이용할 수 있다. 즉, 이러한 유전자들의 다형성 측정은 계절성 정서장애를 진단하는데 유용한 지표(진단 마커)로 사용될 수 있다.

본 발명의 ‘ST8SIA2’ 는 polysialyltransferase 라는 단백질을 발현시키는 유전자인데, 이 단백질은 신경 발달에 중요한 기능을 담당하는 것으로 알려져 있다. Polysialyltransferase는 polysialic acid(polySia) 라는 물질을 생합성 하는데 이 물질이 신경세포 부착분자(neural cell adhesion molecule, NCAM)의 기능을 조절하게 된다. PolySia-NCAM 복합체는 주로 배아의 뇌조직에서 많이 관찰되고, 성인에서는 신경세포의 가소성(plasticity)이 활발한 해마(hippocampus), 뇌실하대(subventricular zone), 시상(thalamus), 전전두엽(prefrontal cortex) 및 편도핵(amygdale)에 제한적으로 존재하며 주로 신경세포의 이주(neuronal migration), 시냅스의 형성 (synaptogenesis) 등에 관여한다. 따라서 본 발명에서는 ST8SIA2 및 NCAM1을 계절성 표현형과 관련된 후보 유전자로 선정하여 이들의 SNP를 계절성 정서장애의 진단마커로 하였다.

본 발명에서 계절성 정서장애 진단을 위해 사용하는 ST8SIA2 유전자위 15q26.1에 존재하는 단일염기다형성 마커로 rs3759916, rs3759915, rs3759914, rs4777969, rs8025225, rs2124359, rs1487984, rs11074067, rs881770, rs4777973, rs4777974, rs7176813, rs11637898, rs4777980, rs3784737, rs8037133, rs2168351, rs3784732, rs3784731, rs1455777, rs7166344, rs1487982, rs1352323, rs3784729, rs10775256, rs897463, rs11852344, rs4777715, rs4777988, rs3784723, rs4777989, rs7168443, rs2290492 및 rs17600420를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 rs3759916, rs3759915, rs3759914, rs8025225, rs881770, rs4777974, rs11637898, rs4777980, rs3784737, rs8037133, rs2168351 및 rs7166344를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 rs3759915(C/G), rs8025225(C/T), rs881770(A/G), rs11637898(G/A), rs4777980(G/A) 및 8037133(G/A)를 사용할 수 있다.

또한 발명에서 계절성 정서장애 진단을 위해 사용하는 11q23.2에 존재하는 NCAM1 유전자의 경우, ST8SIA2 유전자와 binding 및 polysialylation이 일어나는 아미노산 사슬을 암호화하고 있는 유전자 부위를 고려하여, 엑손 6에서 엑손 13 사이 부위의 단일염기다형성 마커인 rs17115184, rs7122359, rs686050, rs3781876, rs2850303, rs117219783, rs2242450, rs584427, rs4646982, rs646558, rs12279261, rs652285, rs2303377, rs620291, rs591042, rs7130671를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 rs17115184, rs686050, rs3781876, rs2303377, rs591042를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 rs17115184(C/T), rs3781876(A/G), rs2303377(T/C)를 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 계절성 정서장애 진단을 위한 조성물은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성 마커인 rs3759916, rs3759915, rs3759914, rs8025225, rs881770, rs11637898, rs4777980, rs8037133, rs17115184, rs686050, rs3781876, rs2303377 및 rs591042로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 단일염기다형성 마커를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 프로브 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함할 수 있다. 상기 제제는 ST8SIA2 또는 NCAM1 에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브일 수 있다.

본 발명에서, 상기 ‘프로브’라는 용어는 자연의 또는 변형된 모노머 또는 연쇄(linkages)의 선형 올리고머를 의미하며, 디옥시리보뉴클레오타이드 및 리보뉴클레오타이드를 포함하고 타켓 뉴클레오타이드 서열에 특이적으로 혼성화할 수 있으며, 자연적으로 존재하거나 또는 인위적으로 합성된 것을 말한다.

본 발명에 따른 프로브는 단일쇄일 수 있으며, 바람직하게는 SNP 또는 SNP에 상보적인 뉴클레오티드를 포함하는 10 내지 30개의 연속적인 뉴클레오티드인 올리고디옥시리보뉴클레오티드일 수 있다. 또한 본 발명의 프로브는 SNP에 상보적인본 발명의 프로브는 자연 dNMP(즉, dAMP, dGMP, dCMP 및 dTMP), 뉴클레오타이드 유사체 또는 유도체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로브는 리보뉴클레오타이드도 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 프로브는 골격 변형된 뉴클레오타이드, 예컨대, 펩타이드 핵산 (PNA) (M. Egholm et al., Nature, 365:566-568(1993)), 포스포로티오에이트 DNA, 포스포로디티오에이트 DNA, 포스포로아미데이트 DNA, 아마이드-연결된 DNA, MMI-연결된 DNA, 2'-O-메틸 RNA, 알파-DNA 및 메틸포스포네이트 DNA, 당 변형된 뉴클레오타이드 예컨대, 2'-O-메틸 RNA, 2'-플루오로 RNA, 2'-아미노 RNA, 2'-O-알킬 DNA, 2'-O-알릴 DNA, 2'-O-알카이닐 DNA, 헥소스 DNA, 피라노실 RNA 및 안히드로헥시톨 DNA, 및 염기 변형을 갖는 뉴클레오타이드 예컨대, C-5 치환된 피리미딘(치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 에티틸-, 프로피닐-, 알카이닐-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜- 포함), C-7 치환기를 갖는 7-데아자퓨린 (치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 알카이닐-, 알켄일-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜-), 이노신 및 디아미노퓨린을 포함할 수 있다.

본 발명의 단일염기다형성 마커의 염기서열은 다음과 같다.

본 발명에서 진단가능한 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder)는 계절적인 흐름을 타는 우울증의 일종으로, 가장 많은 형태는 겨울철 우울증이다. 특히 가을과 겨울에 우울증상과 무기력증이 나타나는 등 증상이 악화되다가 봄과 여름이 되면 증상이 나아진다. 또한 겨울철뿐 아니라 정기적으로 매년 봄과 여름이면 우울한 증상이 심해지고 가을이 오면 조금 나아지는 봄철 우울증, 여름철 우울증도 있다. 상기 계절성 정서 장애의 증상으로는 계절성 우울증, 계절성 무기력증, 계절성 과수면 및 계절성 폭식이 있다. 상기 증상 중 계절성 우울증 및 무기력증은 일조량등의 변화에 의해 멜라토닌 등의 신경전달물질의 분비의 변화로 신체리듬이 깨져서 발생하는 우울감 또는 원기가 없이 쉽게 피로하고 의욕이 없어지는 등의 신체 또는 정신적인 상태를 의미한다.

본 발명의 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물은 계절성 정서 장애의 발병 가능성에 대한 진단이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는 계절성 정서장애 진단용 조성물을 포함하는 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 키트를 제공한다.

본 발명의 키트에는 계절성 정서장애 진단을 위하여 선택적으로 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 SNP 마커를 인지하는 프로브 또는 증폭할 수 있는 프라이머 뿐만 아니라 분석 방법에 적합한 한 종류 또는 그 이상의 다른 구성성분 조성물, 용액, 또는 장치가 포함될 수 있다.

또한 본 발명은 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 포함하는 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 마이크로어레이를 제공한다.

본 발명의 유리 또는 나이트로셀룰로스와 같은 지지체의 표면에 항원이 부착될 수 있으며, 상기 마이크로어레이 제조 기술은 예를 들면 Schena et al., 1996, Proc Natl Acad Sci USA. 93(20):10614-9; Schena et al., 1995, Science 270(5235):467-70; 및 U.S. Pat. Nos. 5,599,695, 5,556,752 또는 5,631,734를 참조할 수 있다. 형광 광도는 스캐닝 콘포칼 현미경이 사용될 수 있으며, 예를 들면 Affymetrix, Inc. 또는 Agilent Technologies, Inc 등에서 입수할 수 있다.

본 발명에서 사용된 용어 시료는 혈액 및 생물학적 기원의 기타 액상 시료, 생검 표본, 조직배양과 같은 고형 조직 시료 또는 이로부터 유래된 세포가 포함된다. 보다 구체적으로 혈액, 혈청, 혈장, 림프액, 뇌척수액, 복수, 요 및 조직생검으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 시료는 검출에 사용하기 전에 전처리할 수 있다. 예를 들어, 여과, 증류, 추출, 농축, 방해 성분의 불활성화, 시약의 첨가 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 시료로부터 핵산 및 단백질을 분리하여 검출에 사용할 수 있다.

본 명세서에서 달리 정의되지 않은 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 단일염기다형성 분석을 위한 표현형의 결정

1.1 단일염기다형성(SNP) 분석을 위한 피험자모집

피실험자 261명은 임상적으로 유의한 정신병적 증상의 병력이 없는 18 세 이상 60세 이하의 지원자들로 구성하였다. 2012 년 5 월부터 2014 년 1 월까지 임상 심리사 또는 정신과 간호사와의 면담을 통해 지원자들에 대한 정보를 수집하고 통계학적 데이터와 정신과적 및 의학적 이력을 포함한 체크리스트를 통해 정신병, 정신 지체, 약물 남용 또는 의학적 병력이 있는 사람들은 제외하여 피실험자를 결정하였다. 향정신성 약물이나 기분 및 영양 기능에 영향을 미치는 것으로 알려진 호르몬 제제의 장기간 복용을 복용한 사람도 제외하였고, 사회적 리듬이 생물학적 리듬에 깊게 영향을 미칠 수 있기 때문에 야간 근무자도 피실험자에서 제외하였다. 여러 지역 및 회사를 방문하고, 삼성 서울 병원(대한민국, 서울) 내부 네트워크에 광고를 게시한 후 관심이 있는 사람을 모집하였다. 이 연구에 대한 철저한 설명을 한 후 모든 피험자로부터 동의서를 받았으며, 삼성 서울 병원의 기관 검토위원회 (Institutional Review Board)의 승인을 받아 실시하였다.

1.2 표현형(Phenotype)의 결정

본 발명에서 측정하고자 하는 표현형을 선택하기 위하여 서캐디언 선호도 및 계절성을 결정하는 기준을 통해 피험자들의 표현형을 결정하였다. 서캐디언 선호도(Circadian preference)는 피실험자들이 수면, 기상, 그리고 활동의 수행을 선호하는 시간에 관한 13 가지 질문을 포함하는 한국어로 번역된 표준 Composite Scale of Morningness (CSM)를 사용하여 측정하였다. 상기 질문들에 대한 답변을 점수로 나타내었고, 낮은 점수일수록 저녁 선호도가 강한 것으로 보아 서캐디언 선호도 (범위, 13-55)의 수준을 측정하였다.

계절성(Seasonality)은 수면시간, 사회 활동, 기분, 체중, 식욕 및 활력의 계절적 변화를 측정하기 위한 6가지 항목을 포함하는 계절성양상설문조사(Seasonal Pattern Assessment Questionnaire, SPAQ)로 측정하였다. 한국어로 번역된 SPAQ의 한국어 버전은 원저자의 허락하에 사용하였다. 개별 항목 점수의 합계는 0 점 (변화 없음)에서 4 점 (극도의 강한 변화)까지의 5 점 척도로, 총 계절성 점수 (global seasonality score, GSS)를 나타내는 데 사용하였다. 계절성 정동장애 (Seasonal affective disorder, SAD)와 sub-syndromal SAD를 측정하기 위해 Kasper et al. (1989)의 기준에 따라, GSS가 9 또는 그 이상이면 적어도 가벼운 정도의 계절적 변화로 인한 정동장애를 가지고, GSS가 11 또는 그 이상이면 계절적 변화로 인한 심각한 정동장애를 가지는 것으로 평가하였다(점수는 0점 (불편한 없음)에서 5점 (매우 불편함)까지의 6개의 척도의 범위로 하였다).

따라서 본 발명자들은 상기 척도로 측정된 '계절성'을 단순히 기분이나 행동(GSS)의 계절적 변화 평가가 아닌 일상 생활과 생체적 기능에 계절적 변화가 미치는 영향을 평가하는 이분법적 표현형으로 결정하고, 이후 실시예에서 표현형으로 사용하였으며, 평가한 샘플의 유전자 분석 결과로 피 실험자의 인구학적 및 유전자 표현형의 특징을 표 1에 나타내었다.

[표 1] 피실험자의 인구학적 및 유전자 표현형의 특징 정리

상기 표 1에서 확인한 바와 같이, 실험에 참여한 피실험자의 평균 GSS 점수는 5.9점임을 확인하였으며, 261명 중 44명(16.9 %)의 피실험자는 Kasper et al (Kasper et al., 1989)의 기준에 따라 계절성을 보이는 것으로 나타났다. 상기 피실험자들의 평균 CSM 점수는 35.3으로, 다른 인구 집단 (Jankowski, 2015)의 CSM 점수와 비슷한 것으로 확인하였다. CSM 점수는 피실험자의 연령과 양의 관계를 보였으며, 고령의 그룹에서는 아침 선호 유형이 더 자주 나타남을 확인하였으나, CSM 점수와 성별과의 관계는 관찰되지 않았다. 반면 계절성과 GSS는 연령이나 성별에 따라 다르지 않음을 확인하였다.

실시예 2. 단일염기다형성(SNP)의 선택

ST8SIA2는 생물학적 리듬을 조절하는 SCN에서의 Neuronal plasticity에 관여하는 polysialyl transferase 단백질을 발현시키는 것으로 알려져 있다. 또한 Polysialyltransferase는 polysialic acid(polySia) 라는 물질을 생합성 하는데 이 물질이 신경세포부착분자(neural cell adhesion molecule (NCAM)의 기능을 조절하게 되는 것으로 알려져 있다. 따라서 ST8SIA2 및 NCAM1을 계절성 표현형과 관련된 후보 유전자로 선정하고 SNP 분석을 수행하였다.

염색체 15q26.1에 위치한 ST8SIA2 (~ 75kb)의 전체 영역에 존재하는 SNP들을 선택하였다. 태그 SNP를 선택하기 위해 Korean HapMap database (http://www.khapmap.org)를 이용하였다. Tagger of Haploview v4.0 (http://www.broad.mit.edu/mpg/haploview)를 이용하고, r²>0.8 및 대립유전자형빈도(minor allele frequency, MAF)>0.05로 SNP의 pairwise tagging을 이용해 총 31 개의 SNP를 선택하였다.

염색체 11q23.1에 존재하며 14 개의 엑손을 갖는 NCAM1의 경우, 모든 NCAM 동종 형질의 공통 영역에서 엑손 7에서 엑손 12까지 35kb의 영역을 선택하였다. NCAM1의 표적화 된 영역 내에서 13 개의 tag SNP는 상기 ST8SIA2에서 설명한 동일한 SNP 선택 과정에 의해 선택하였다. 모든 SNP(n = 49)는 현재 피험자에서 MAF> 0.05이고 결측자료율이 2 % 미만인 질관리(quality control)를 만족하였다. 또한 Hardy-Weinberg 평형은 유전형질 분석을 위해 피셔의 정확검정(Fisher’s exact test)으로 확인하였다.

NCAM1과 ST8SIA2의 대략적인 유전자 모식도에서 선택된 SNP의 위치를 도 1에 나타내었고, 선택된 SNP와 그 위치, 대립 형질, minor allele 빈도를 표 2에 나타내었다.

[표 2] NCAM1과 ST8SIA2 SNP의 특성

실시예 3. DNA 추출 및 유전형질분석(genotyping)

제조사의 지시에 따라 Wizard Genomic DNA Purification Kit (Promega, Madison, WI, USA)를 사용하여 말초 혈액 백혈구에서 게놈 DNA를 분리하였다. NCAM1의 rs686050을 제외한 모든 SNP에 대해 Sequenom (San Diego, CA, USA)의 iPLEX Gold technology를 사용하여 프라이머 신장 및 기질보조레이저탈착이온화 time-of-flight mass spectrometry 로 multiplex SNP 유전자형질분석을 수행하였다. SNP 분석은 Sequenom MassARRAY Assay Design ver. 3.0 software을 사용하여 수행하였다. 중합효소 연쇄 반응 (PCR)은 표준 iPLEX methodology에 따라 수행하였다.

Spectra는 MassARRAY Typer ver. 3.4 software (Sequenom, San Diego, CA, USA)로 분석하였다. 유전형 call 비율이 95 % 미만인 SNP 또는 샘플을 제외하고 품질이 떨어지는 spectra/cluster plot이 존재하는 SNP 분석을 제외하기 위해 질관리(Quality control)를 수행하였다. 모든 SNP는 98 % 초과의 높은 call 비율로 유전형질분석을 수행하였다. iPLEX SNP 유전형질분석 방법의 신뢰성을 확인하기 위해 ST8SIA2의 5 가지 선택된 SNPs (rs4777973, rs3784731, rs11637898, rs1455777 및 rs897463)를 ABI PRISM BigDye Terminator v 3.1 Cycle Sequencing Kits(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)를 사용하는 시퀀싱 반응으로 48 개의 무작위 샘플에 대해 다시 유전형질분석을 수행하였다. 서열 분석과 iPLEX SNP 유전형질분석 사이의 유전자 데이터의 일치율은 99.2%로 높은 것을 확인하였다. SNP rs686050을 TaqMan SNP 유전자형질 분석을 사용하여 분석하였다. 프라이머는 Primer Express version 3.0.1 (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)을 사용하여 설계하였고, PCR은 Real-Time PCR System (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)의 TaqMan Universal PCR Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)로부터 AmpliTaq Gold^® DNA 중합효소를 이용해 수행하였다. 유전자 발현은 Sequence Detection System (SDS) 소프트웨어 (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)를 사용하여 각 시료의 형광 수율을 측정하여 결정하였으며. call 비율은 99.8 %임을 확인하였다.

실시예 4. 유전형질분석을 위한 자료의 통계 분석

Genotype-wise association은 선택된 SNP와 각 표현형 사이의 연령과 성별을 로지스틱 및 선형 회귀 분석을 통해 공변량으로 평가하였다. 각 SNP의 minor allele에 기초하여 부가성(Additive), 우성 및 열성 유전 모델을 고려하였다. Akaike Information Criterion(Akaike, 1974)의 유전모델을 가장 적합한 모델로 판단하였고, Experiment-wise type I 오류를 모든 SNP에 대하여 false discovery rate (FDR) 보정을 이용하여 제거하였다. 이 두 유전자 간의 유의한 유전자-유전자 상호 작용을 찾기 위하여, 두 개의 다른 유전자의 두 SNP 사이의 상호 작용 계수를 활용하여 공변량으로 연령과 성별을 이용한 로지스틱 회귀분석을 수행하였다. 각 표현형과 유의한 연관성이 있는 SNP만 포함하여 분석을 수행하였다. 상기 실시예에서 설명한 단일 SNP 분석에서와 같이 상가적, 우성 및 열성 유전 모델을 고려한 FDR 보정을 적용하였다. 통계 분석은 R program v.3.2.2 and PLINK software v. 1.07 (Purcell et al., 2007)로 수행하였고, 상기 유전형질분석의 결과를 표 3에 나타내었다.

[표 3] 계절성 및 일주기 선호도와 관련된 SNP(p > 0.05)

상기 표 3에서 확인한 바와 같이, GSS와 ST8SIA2의 세 가지 SNP (rs11637898, rs4777980, rs8037133) 및 NCAM1 의 두가지 SNP(rs686050, rs2303377)에서 유의한 연관성을 확인하였다. 다만, 이러한 연관성이 다중 테스트 수정 이후에 중요하지 않음을 확인하였고, 결국 표현형질인 '계절성'은 ST8SIA2의 8 가지 SNP인 rs3759916, rs3759915, rs3759914, rs8025225, rs881770, rs11637898, rs4777980 및 rs8037133과 연관성이 있음을 확인하였다. 또한 우성 형질 모델 중에서 rs8025225이 계절성과 가장 강한 연관성이 있음을 확인하였다. 상기 rs8025225의 소 대립 유전자는 상당한 계절 기분 변화에 대해 계절성 정서장애 환자군보다 대조군과 더 관련이 있는 보호인자로 작용함(p = 0.0006, OR = 0.327)을 확인하였으며, 계절성과의 연관성을 보여주는 다른 SNP의 경우, 소 대립 유전자는 계절성과 깊은 관련이 있고 대조군보다 계절성 정서장애 환자군에 더 관련이 있는 위험 인자로 작용함을 확인하였다.

NCAM1은 rs17115184, rs686050, rs3781876, rs2303377, rs591042로 총 5 개의 SNP가 계절성에 대하여 유의미한 연관성을 가지는 것을 확인하였다. 특히, rs17115184와 rs2303377의 계절성과의 연관성은 다중 테스트 수정 후에도 여전히 강력한 연관성을 가지는 것을 확인하였으며, 그 중에서 rs2303377은 계절성과 가장 강한 연관성을 나타내었고, 그 소 대립 유전자는 위험 인자(p = 0.0012, OR = 3.790)임을 확인하였다.

따라서, 상기 결과로 확인한 바와 같이, ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성인 rs3759916, rs3759915, rs3759914, rs8025225, rs881770, rs11637898, rs4777980, rs8037133, rs17115184, rs686050, rs3781876, rs2303377 및 rs591042가 계절성과의 유의한 상관관계를 가지는바, 이를 통해 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder)를 진단할 수 있는 소인 유전자로서 단일염기다형성 마커로 활용할 수 있음을 확인하였다.

<110> SAMSUNG LIFE PUBLIC WELFARE FOUNDATION Research and Business Foundation SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY <120> A single nucleotide polymorphism marker composition and a method for providing information for seasonal affective disorder using same marker <130> 1-47P <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1001 <212> DNA <213> Homo sapiens <220> <221> variation <222> (501) <223> y is c or t <400> 1 caaggattaa ggaattttaa aaagtgaaag aagaaagtga attacatgtg tattatctgg 60 agggataaaa ctgagattta cttttctgaa gcttttgatt ctcttttttt tataaaatga 120 ggcttttaat gtggtggtct cagaggtcct gtcctgcctg aaaagttata catcatgaat 180 tgaggggcag ggctttcttt gaggggagtt ttctgagaca cacatctctt ttccttagtg 240 attattttcc aaagttccat ttctgactct cttgctctca ttgagctgga gctgactaag 300 aaaacaaaat gtagaaagat aagttctctg caaagcacct agagagtcct gcctggtagc 360 caaggagtga attcaaattc taagtcagaa attgggtggg gctttggtaa aataggccct 420 gatcaattca tgcacactcc caagttttag atccaattcg accaagttgt aagctaaaat 480 cttctgattg tttcttggcc yttaatcttg agtgtaactt ccactagggg attgtgaggc 540 gtagctgtct tgcccatcat ggtgtccatg gaactgggca cacaaggcat tcaataaaca 600 tctgttggat aaatattttc ctgagtctgg cacagtgatg ggcacacaca gcatccttgg 660 gcaaagttga aactcagagc tggccgggaa cggtggctca cgcctgtaat cccaacactt 720 tgggaggccg aggcaggtag atcacctgag gtcaggagtt cgagaccaga ctggccaaca 780 tggtgaaact ccatctctac taaaagtaca aaaattagcc aggcatggtg gcgggtgcct 840 gtaataccag ctactcggga ggctgaggca ggagaatggc ttgaaacctg ggaggaagag 900 gttgcagtga gccaagatca cgccattgca ctccagcctg ggcgacagag cgagactcca 960 tctcaaaaaa agaaaaaaga aaagaaaaag aaagaaagaa a 1001 <210> 2 <211> 1001 <212> DNA <213> Homo sapiens <220> <221> variation <222> (501) <223> y is c or t <400> 2 aagcacaggc tatgctgaat gggagcttct tgtggacagg ggctgtgtct gttttactca 60 cagatagatc cccagcaccc acatgcatta ggcactagat tgaataaatg aaggaactgt 120 cattagttct atatgatgaa gcaaacatac atatgtggca gggagataag cctggaaaca 180 cgatcatcac ctgtctctag gaaattattt tagactttaa ctccataaag tagtaataat 240 aataatatca aacacaagca gaacacctat aatgtgccaa gcattctgtg aagtgctatc 300 tgtaagttaa ctcttttaat cctcatcacg cccctatgat gtagatttta ttattatccc 360 cattttacaa aggaggaacc tgatcacaga gggatgaggt gcctctggat tcaaaccgag 420 gcaggtggct cctaagtccc ttctctaatc taacaatgat ggttgttaat tccaggaaac 480 ccaacaggac acaaattgta yctgaattat gtgggagtgt ctggcaatac tagaatcagt 540 gcactctgcc tgcatcacca ggtagctcat ggtttctctg aaaagcaact cagccctgac 600 ttggctgggc atgaacagat ctcggcttct cttccagacc tctctggtgg tgatggctgc 660 cccggagtag tgagtgcagg gccatgtggg accgtggtag agggaagaga gtgggtcagg 720 tcgacgggag gaggtcaaaa ggcagaaact gccaagacaa gatttgtctt cccacccaca 780 ccttggacac atacacccct cttcatcaca aacacacaca cacacacaca cacacacaca 840 cacacacaca cacacacata tttcacaatt tctttcccga aactgcagct ggaagaatag 900 ggagcatagt ggggcaaaca gagaagaggt ggccaggctc ctgaagagac agggcaggaa 960 tcatagattt gtagagactg agtccacaca gaatgggaat c 1001 <210> 3 <211> 1001 <212> DNA <213> Homo sapiens <220> <221> variation <222> (501) <223> y is c or t <400> 3 tcattcattc agatgttgaa atgagtgagg catataggtt ttgctataaa taaagtcata 60 tgtggaaata tatacctata tagaaacaca tatatagatg tgtaacatga aaagccaatg 120 tctattttct ccttcactgg ttcaccttaa actgaggtcc agattccttt tcctcctata 180 cctctcgtcc tatggagaca gctggtcctg ctgaactgga tatttgtttt cagtcaaggt 240 ttgaggcttg tgcagctgtt cctggcccag actttacctg aactgcaggg tttggcaggt 300 gcacagtctc aaggtttgac gttagagaga gccctgctcc tcgctagtgc cctggccagc 360 tgttcacaca cggtgttgtt cttcccactt taactcactt cagctcctca tactgatgcc 420 ccagggttgt tgcttccatt tttttttcat tcagtatctg tgtgcctcaa tgatcttttt 480 tccccacctt catttttctt ycttcagcgg catctgctag ctcgtctacc cctgttccat 540 tgtctccacc agatagtgag tatcattttc ttcatccatc tctctgcagg tcactttcca 600 ccagccacag tttgttttgc ctaatgttat ctccttcacc aggtgataat tcaactcagt 660 tggtggaaag cagcgtcggg ttttagagga gcagttgaga agagaaacag gcatagggct 720 tctcagatcc atgaggggca gccttccctg aaggagaggc gagggaaaag cattgttctg 780 gatagaaaac cctgcaggca ggatccccaa ggctgccgcc ctggggccag ccctgtcctc 840 aggattctga gtgggctgga tcaaagctcg tatttggaga agccaaagga attgaccaag 900 aaaaatgtct cctctgcagg gtcatagaaa atgtgttgga gtgttttgtt tttacccttc 960 attttaattg gcacagttgg atacagacat tgaaattaga t 1001

Claims

ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커를 검출할 수 있는 프로브 또는 증폭할 수 있는 제제를 포함하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물로서,
상기 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커는 rs3759916, rs3759915, rs3759914, rs8025225, rs881770, rs11637898, rs4777980, rs8037133, rs17115184, rs686050, rs3781876, rs2303377 및 rs591042로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제제는 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성 마커에 특이적으로 결합하는 프라이머인 것을 특징으로 하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 단일염기다형성 마커는 인간 15번 염색체의 92,940,900번째 C/T염기가 존재하는 ST8SIA2 유전자 내 rs8025225 단일염기다형성 부위인 것을 특징으로 하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 단일염기다형성 마커는 인간 11번 염색체의 113,210,465번째 C/T염기가 존재하는 NCAM1 유전자 내 rs17115184 단일염기다형성 부위 또는 인간 11번 염색체의 113,240,779번째 C/T염기가 존재하는 NCAM1 유전자 내 rs2303377 단일염기다형성 부위인 것을 특징으로 하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 계절성 정서장애는 계절성 우울증, 계절성 무기력증, 계절성 과수면 및 계절성 과식으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 증상이 나타나는 것을 특징으로 하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 계절성 정서 장애 진단은 계절성 정서 장애의 발병 가능성에 대한 진단인 것을 특징으로 하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 조성물.
제1항의 조성물을 포함하는 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 키트.
제8항에 있어서, 상기 진단용 키트는 마이크로어레이인 것을 특징으로 하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder) 진단용 키트.
(a) 개체로부터 분리한 시료로부터 DNA를 수득하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 수득한 DNA로부터 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커의 다형성 부위를 증폭하거나 프로브와 혼성화하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계의 증폭된 또는 혼성화된 다형성 부위의 염기를 확인하는 단계를 포함하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder)에 대한 정보의 제공 방법으로서,
상기 ST8SIA2 또는 NCAM1 유전자의 단일염기다형성(SNP) 마커는 rs3759916, rs3759915, rs3759914, rs8025225, rs881770, rs11637898, rs4777980, rs8037133, rs17115184, rs686050, rs3781876, rs2303377 및 rs591042로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 계절성 정서장애(Seasonal affective disorder)에 대한 정보의 제공 방법.
삭제