KR20030065205A - Method for measurement of osteoporosis risk factor by measuring polymorphism of genes involved in osteoporotic process and kit for diagnosis of genetic oseoporosis risk factor using the same - Google Patents

Method for measurement of osteoporosis risk factor by measuring polymorphism of genes involved in osteoporotic process and kit for diagnosis of genetic oseoporosis risk factor using the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for measurement of an osteoporosis risk factor by measuring polymorphism of genes involved in osteoporotic process and a kit for diagnosis of a genetic risk factor of osteoporosis are provided, thereby easily measuring the possibility of osteoporosis generation. CONSTITUTION: A method for measurement of an osteoporosis risk factor by measuring polymorphism of genes involved in osteoporotic process comprises the steps of: (1) measuring the polymorphism regions of genes relating to osteoporosis from DNA extracted from a sample; and (2) obtaining relationship between the polymorphism regions obtained from the step (1) and the amount of bone density, wherein the gene is selected from LEPR, ER, vitamin D receptor (VDR) and transforming growth factor-beta1(TGF-β1); the polymorphism region of LEFR is selected from Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp and Pro1019Pro; the polymorphism region of ER is PvuII and XbaI recognition sites; and the polymorphism is determined by using DNA sequencing, PCR-SSCP analysis, RFLP analysis, allyl specific hybridization or DNA chip method.

Description

골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법 및 이를 이용한 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트{Method for measurement of osteoporosis risk factor by measuring polymorphism of genes involved in osteoporotic process and kit for diagnosis of genetic oseoporosis risk factor using the same}Method for measurement of osteoporosis risk factor by measuring polymorphism of genes involved in osteoporotic process and kit for diagnosis of genetic oseoporosis risk factor using the same }

본 발명은 골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법 및 이를 이용한 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트에 관한 것으로서, 구체적으로는 LEPR 및 ER 유전자의 다형성을 측정하여 골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법 및 이를 이용한 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the risk of the occurrence of osteoporosis and a diagnostic kit for the genetic risk factors of osteoporosis using the same, in particular, a method for predicting the risk of osteoporosis by measuring the polymorphism of the LEPR and ER gene A diagnostic kit for the genetic risk factors of osteoporosis used.

일반적으로 골다공증은 여성에게 주로 발병하는 질환으로 간주되고 있으나, 이것은 남성에게 있어서도 호발하는 질환이다. 남성의 경우에 골다공증으로 인해 발생하는 골절의 빈도는 여성의 경우의 약 절반정도가 된다(Cooper C, Atkinson EJ, O'Fallon WM, Melton LJ III,J. Bone Miner. Res.,1992, 7, 221-227). 아울러, 나이든 남성의 경우에 골반뼈의 골절로 인한 사망률은 여성의 경우에 있어서의그것보다 의미있는 정도로 높다(Myers AH, Robinson EG, Van Natta ML, Michelson JD, Collins K, Baker SP,Am. J. Epidemiol.,1991, 134, 1128-1137). 그러나, 남성에 있어서의 골다공증이 발생하는 세포적인 및 분자적인 기초에 대해서는 여전히 거의 알려져 있지 않은 실정이다. 일반적으로 정해진 연령에 있어서의 골질량(bone mass)은 20 내지 34세 사이에서 최대가 되며 그 이후의 연령에서는 점진적으로 감소하게 된다(Byers RJ, Hoyland JA, Braidman IP,J. Endocrinol.,2001, 168, 353-362).Osteoporosis is generally regarded as a disease that occurs mainly in women, but it is also a disease that occurs in men. In men, the incidence of osteoporosis fractures is about half that in women (Cooper C, Atkinson EJ, O'Fallon WM, Melton LJ III, J. Bone Miner. Res. , 1992 , 7, 221-227). In addition, in older men, mortality from fractures of the pelvis is significantly higher than in women (Myers AH, Robinson EG, Van Natta ML, Michelson JD, Collins K, Baker SP, Am. J.). Epidemiol. , 1991 , 134, 1128-1137). However, little is known about the cellular and molecular basis on which osteoporosis occurs in men. In general, bone mass at a given age peaks between 20 and 34 years and gradually decreases at later ages (Byers RJ, Hoyland JA, Braidman IP, J. Endocrinol. , 2001 , 168). , 353-362).

한편, 최대 골질량(peak bone mass)은 골다공증의 발생을 결정하는 중요한 요인으로 간주되고 있는데(Newton-John HF, Morgan DB,Clin. Orthop.,1970, 71, 229-252), 이러한 최대 골질량에는 영양 및 물리적인 활동 등과 같은 환경적인 요인이 영향을 미칠 수 있지만, 실제로는 유전적인 요인이 최대 골질량의 대부분을 결정한다고 알려져 있다(Heaney RP, Abrams S, Hughes DB, Looker A, Marcus R, Matkovic V, et al,Osteoporos. Int.,2000, 11, 985-1009). 이러한 유전적인 요인으로서 비타민 D 수용체, 에스트로겐 수용체, 타입 I 콜라겐 및 TGF-β와 같은 몇몇 유전자들이 그들의 유전적인 다형성(polymorphism)과 골질량의 연관에 대하여 연구되어 왔으나(Stewart TL, Ralston SH.,J. Endocrinology,2000, 166, 235-245), 대부분의 연구에서는 골질량의 증가가 멈추고 뼈의 감소가 시작되는 폐경기 이후의 여성이 연구 대상이었다. 더군다나 이러한 데이터는 일치하지 않는 부분이 많았으며, 유전자-대-유전자 및 유전자-대-환경과의 상호작용이 유전적인 연구에있어서의 중요한 혼란 인자(confounding factor)가 될 수 있음을 보여주었다.On the other hand, peak bone mass is considered to be an important factor in determining the occurrence of osteoporosis (Newton-John HF, Morgan DB, Clin. Orthop. , 1970 , 71, 229-252). And environmental factors such as physical activity may affect, but in fact, genetic factors are known to determine most of the maximum bone mass (Heaney RP, Abrams S, Hughes DB, Looker A, Marcus R, Matkovic V, et al, Osteoporos. Int. , 2000 , 11, 985-1009). Some of these genetic factors, such as vitamin D receptors, estrogen receptors, type I collagen and TGF-β, have been studied for their association with their genetic polymorphism and bone mass (Stewart TL, Ralston SH., J.) . Endocrinology , 2000 , 166, 235-245), in most studies, postmenopausal women whose bone mass stops increasing and bone begins to decrease. In addition, these data were inconsistent and showed that gene-to-gene and gene-to-environment interactions could be important confounding factors in genetic research.

ob유전자의 산물인 렙틴(leptin)은 지방세포에서 생산하는 호르몬으로서 체중의 항상성 유지, 신경분비 기능 및 생식력(fertility) 유지에 있어서 중추적인 역할을 한다고 알려져 있다(Zhang Y, Proenca R, Maffei M, Barone M, Leopold L, Friedman JM, Nature, 1994, 372, 425-432; Barash IA, Cheung CC, Weigle DS, Kabigting EB, Kuijper JL, Clifton DK,Endocrinology,1996, 137, 3144-3147). 또한, 렙틴이 골질량의 조절에 작용하는 메카니즘에 대해서는 논란의 여지가 있지만 골질량의 조절에 있어서 렙틴이 중요한 역할을 하는 인자임을 보여주는 여러 문헌들이 보고되었다(Ducy P, Amling M, Takeda S, Priemel M, Schilling AF, Beil FT, et al.,Cell,2000, 100, 197-207; Steppan CM, Crawford DT, Chidsey-Frink KL, Ke H, Swick AG,Regul. Pept.,2000, 92, 73-78).Leptin, a product of the ob gene, is a hormone produced by adipocytes and is known to play a pivotal role in maintaining homeostasis, neurosecretory function and fertility of body weight (Zhang Y, Proenca R, Maffei M, Barone M, Leopold L, Friedman JM, Nature, 1994, 372, 425-432; Barash IA, Cheung CC, Weigle DS, Kabigting EB, Kuijper JL, Clifton DK, Endocrinology , 1996 , 137, 3144-3147). There is also controversy about the mechanism by which leptin plays a role in the regulation of bone mass, but several documents have been reported to show that leptin plays an important role in the regulation of bone mass (Ducy P, Amling M, Takeda S, Priemel M, Schilling AF, Beil FT, et al., Cell , 2000 , 100, 197-207; Steppan CM, Crawford DT, Chidsey-Frink KL, Ke H, Swick AG, Regul.Pept . , 2000 , 92, 73-78) .

표적 조직에 대한 렙틴의 생물학적인 작용은 렙틴에 특이적인 수용체에 결합함으로써 이루어지는데, 상기 수용체는 사이토카인(cytokine) 수용체 족(family)의 일원이다(Tartaglia LAm, Dembski M, Weng X, Deng N, Culpepper J, Devos R, et al.,Cell,1995, 83, 1263-1271). 이러한 LEPR(leptin receptor) 유전자의 다형성(polymorphism)이 비만과 관련하여 연관되어 있다는 연구가 광범위하게 수행되었지만(Yiannakouris N, Yannakoulia M, Melistas L, Chan JL, Klimis-Zacas D, Mantzoros CS,J. Clin. Endocrinol. Metab.,2001, 86, 4434-4439; Wauters M,Mertens I, Chagnon M, Rankinen T, Considine RV, Chagnon YC, et al.,Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord.,2001, 25, 714-720; Silver K, Walston J, Chung WK, Yao F, Parikh VV, Anderson R, et al.,Diabetes,1997, 46, 1898-1900; Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al.,Diabetologia,1997, 40, 1204-1210), 이들이 골질량과 연관되어 있다는 내용은 아직까지 보고된 바가 없다.The biological action of leptin on target tissues is achieved by binding to leptin-specific receptors, which are members of the cytokine receptor family (Tartaglia LAm, Dembski M, Weng X, Deng N, Culpepper J, Devos R, et al., Cell , 1995 , 83, 1263-1271). Extensive studies have been conducted on the association of this leptin receptor gene polymorphism with obesity (Yiannakouris N, Yannakoulia M, Melistas L, Chan JL, Klimis-Zacas D, Mantzoros CS, J. Clin). Endocrinol. Metab. , 2001 , 86, 4434-4439; Wauters M, Mertens I, Chagnon M, Rankinen T, Considine RV, Chagnon YC, et al., Int. J. Obes.Relat. Metab.Disord. , 2001 . , 25, 714-720; Silver K, Walston J, Chung WK, Yao F, Parikh VV, Anderson R, et al., Diabetes , 1997 , 46, 1898-1900; Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J , Masuzaki H, Miyawaki T, et al., Diabetologia , 1997 , 40, 1204-1210), which have not been reported to be associated with bone mass.

남성에게 있어서도 골질량을 유지하는데 있어서는 테스토스테론(testosterone)보다 에스트로겐(estrogen)이 더 중요한 작용을 한다고 간주되고 있는데(Carani C, Qin K, Simoni M, Faustini-Fustini M, Serpente S, Boyd J, et al.,N. Engl. J. Med.,1997, 337, 91-95; Szulc P, Munoz F, Claustrat B, Garnero P, Marchand F, Duboeuf F, et al.,J. Clin. Endocrinol. Metab.,2001, 86, 192-199), 최근에는 ER(estrogen receptor)유전자의 다형성이 젊은 남성에서 뼈 무기질 밀도(bone mineral density, BMD)와 연관되어 있다는 보고가 있었다(Lorentzon M, Lorentzon R, Backstrom T, Nordstrom P.,J. Clin. Endocrinol. Metab.,1999, 84, 4597-4601). 상기 결과는 ER 유전자의 다형성이 골질량의 축적에 영향을 미칠 수 있는 가능성을 시사한다. 그러나, 남성에 있어서 이러한 상관관계를 지지하는 추가적인 연구는 보고된 바 없다.In men, estrogen is considered more important than testosterone in maintaining bone mass (Carani C, Qin K, Simoni M, Faustini-Fustini M, Serpente S, Boyd J, et al. , N. Engl. J. Med. , 1997 , 337, 91-95; Szulc P, Munoz F, Claustrat B, Garnero P, Marchand F, Duboeuf F, et al., J. Clin.Endocrinol . Metab. , 2001 , 86, 192-199) Recently, polymorphisms of the ER gene were associated with bone mineral density (BMD) in young men (Lorentzon M, Lorentzon R, Backstrom T, Nordstrom). P., J. Clin. Endocrinol. Metab. , 1999 , 84, 4597-4601). The results suggest the possibility that the polymorphism of the ER gene can affect the accumulation of bone mass. However, no further studies supporting this correlation in men have been reported.

흥미롭게도 에스트로겐은 다양한 관점에서 렙틴과 상호작용하는데, 에스트로겐은 LEPR 유전자의 발현을 감소시키고 길고 짧은 형태(long and short form)의 LEPR 사이의 균형을 변화시키며 순차적으로 렙틴에 대한 감수성을 조절한다는 보고가 있었으며(Bennett PA, Lindell K, Karlsson C, Robinson IC, Carlsson LM, Carlsson B,Neuroendocrinology,1998, 67, 29-36), 또한, 배양된 래트 지방세포에서의 렙틴 mRNA의 발현을 증가시킬 수 있다는 보고가 있었다(Machinal F, Dieudonne MN, Leneveu MC, Pecquery R, Gidicelli Y,Endocrinology,1999, 140, 1567-1574). 인간을 대상으로한 연구에서는 호르몬 대체 요법(hormone replacement therapy)은 폐경기 여성에 있어서의 혈장내 렙틴의 농도를 의미있는 정도로 증가시킨다(Konukoglu D, Serin O, Ercan M,Maturitas,2000, 36, 203-207). 이러한 모든 결과들은 에스트로겐이 뼈의 대사에 대한 렙틴 시스템의 영향을 변경시킬 수 있음을 나타낸다. 그러나, 지금까지 골질량과 관련하여 이러한 유전자들의 상호작용에 대한 연구는 보고된 바 없었다.Interestingly, estrogens interact with leptin from a variety of perspectives, and reports have shown that estrogens reduce the expression of the LEPR gene, change the balance between long and short form of LEPR, and sequentially regulate susceptibility to leptin. (Bennett PA, Lindell K, Karlsson C, Robinson IC, Carlsson LM, Carlsson B, Neuroendocrinology , 1998 , 67, 29-36), and also reported to increase the expression of leptin mRNA in cultured rat adipocytes. (Machinal F, Dieudonne MN, Leneveu MC, Pecquery R, Gidicelli Y, Endocrinology , 1999 , 140, 1567-1574). In human studies, hormone replacement therapy significantly increases plasma leptin levels in postmenopausal women (Konukoglu D, Serin O, Ercan M, Maturitas , 2000 , 36, 203-). 207). All these results indicate that estrogen can alter the effect of the leptin system on bone metabolism. However, no studies on the interaction of these genes with respect to bone mass have been reported.

이에, 본 발명자들은 LEPR 및 ER 유전자의 다형성 및 이들 유전자간의 가능한 상호작용이 BMD에 미치는 효과에 대하여 연구한 결과 이들이 BMD와 밀접한 연관이 있음을 밝혀내었고, 이를 이용한 골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법 및 이를 이용한 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트를 발명함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have studied the effects of the polymorphisms of the LEPR and ER genes and the possible interactions between these genes on BMD and found that they are closely related to BMD, and the method for predicting the risk of osteoporosis using the same And the present invention was completed by inventing a diagnostic kit for the genetic risk factors of osteoporosis using the same.

본 발명의 목적은 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성을 측정하여 골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법 및 이를 이용한 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트를 제공하는 것이다.An object of the present invention to provide a method for predicting the risk of osteoporosis by measuring the polymorphism of the gene involved in osteoporosis, and to provide a diagnostic kit for the genetic risk factors of osteoporosis using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for predicting the risk of developing osteoporosis.

또한, 본 발명은 상기 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성을 측정하는 방법을 이용한 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트를 제공한다.The present invention also provides a diagnostic kit for the genetic risk factors of osteoporosis using the method for measuring the polymorphism of the gene involved in osteoporosis.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 골다공증(osteoporosis)에 관여하는 유전자의 다형성을 측정하여골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for predicting the risk of osteoporosis by measuring the polymorphism of a gene involved in osteoporosis.

본 발명의 골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법의 대상은 모든 포유동물이 될 수 있으며, 그 중에서도 인간인 것이 바람직하고 남성인 것이 더욱 바람직하다.The subject of the method for predicting the risk of developing osteoporosis of the present invention can be any mammal, among which human beings are preferred and males are more preferred.

본 발명의 골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법은The method of predicting the risk of developing osteoporosis of the present invention

1) 시료로부터 추출한 DNA로부터 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성 부위를 측정하는 단계; 및1) measuring a polymorphic site of a gene involved in osteoporosis from DNA extracted from a sample; And

2) 단계 1의 측정 결과로부터 골밀도 양과의 상관관계를 구하는 단계로 구성된다.2) obtaining a correlation with the bone mineral density from the measurement result of step 1.

단계 1에 있어서, 시료는 혈액, 타액 및 소변으로 구성되는 분비물에서 선택되는 것이 바람직하며 혈액인 것이 더욱 바람직하나 반드시 여기에 국한되는 것은 아니며, DNA를 추출할 수 있는 체내의 모든 부분이 대상이 될 수 있다. 바람직하게는 채혈 후 일반적인 혈청 분리방법을 통해 시료를 채취한다.In step 1, the sample is preferably selected from secretions consisting of blood, saliva, and urine, more preferably blood, but not necessarily limited thereto, and any part of the body from which DNA can be extracted will be subjected. Can be. Preferably, the sample is collected by a general serum separation method after blood collection.

상기 단계 2에 있어서, 다형성을 측정하는 구체적인 측정방법으로는 DNA 시퀀싱(sequencing), PCR-SSCP(single stranded conformation polymorphism) 분석, RFLP 분석, 알릴 특이적 하이브리다이제이션법 및 DNA 칩 방법 등이 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며, 이때 특정한 서열을 인식하는 제한효소를 사용하여 유전형을 분석할 수 있다. 또한, 다형성이 일어나는 각각의 단백질에 특이적으로 결합하는 항원-항체 반응을 원리로 하는 모든 분석방법이 사용될 수 있으며, 그 중에서도 항원-항체 결합의 분석에 흔히 사용되는 ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay) 방법과 면역 블롯(Immunoblot) 방법이 바람직하다.In step 2, specific measuring methods for measuring polymorphism include DNA sequencing, single stranded conformation polymorphism (PCR-SSCP) analysis, RFLP analysis, allyl specific hybridization method, and DNA chip method. The present invention is not limited thereto, and genotyping may be performed using restriction enzymes that recognize specific sequences. In addition, all assays based on an antigen-antibody reaction that specifically binds to each protein in which polymorphism occurs can be used, and among them, an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) commonly used for the analysis of antigen-antibody binding. Methods and immunoblot methods are preferred.

상기에서, 골다공증에 관여하는 유전자는 LEPR, ER, Vitamin D receptor(VDR), 및 Transforming growth factor-β1(TGF-β1)로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, 이중에서 LEPR 또는 ER인 것이 바람직하고 LEPR인 것이 더욱 바람직하다.In the above, the gene involved in osteoporosis may be selected from the group consisting of LEPR, ER, Vitamin D receptor (VDR), and Transforming growth factor-β1 (TGF-β1), preferably LEPR or ER, LEPR More preferably.

LEPR 유전자의 경우, 다형성 부위는 Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp 및 Pro1019Pro로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, 이 중에서 Gln223Arg 위치인 것이 바람직하다. 또한, ER 유전자의 경우에는PvuII 및XbaI 절단 부위에서의 DNA 서열 변이체의 유전자형을 결정하여 다형성을 조사할 수 있으나, 다형성의 조사에 사용될 수 있는 제한효소에는 상기PvuII 및XbaI 제한효소 이외에도 어떠한 제한효소든지 사용될 수 있다.In the case of the LEPR gene, the polymorphic site may be selected from the group consisting of Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp and Pro1019Pro, of which the Gln223Arg position is preferred. In addition, in the case of the ER gene, polymorphism may be investigated by determining the genotype of the DNA sequence variant at the Pvu II and Xba I cleavage sites, but restriction enzymes that may be used for the investigation of polymorphism may be used in addition to the Pvu II and Xba I restriction enzymes. Any restriction enzyme can be used.

본 발명자들은 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성을 측정하여 골다공증의 발생 위험을 예측하는 본 발명의 측정 방법의 구체적인 실시예로서, LEPR 및 ER 단백질의 다형성을 조사한 경우를 예시하였다.The present inventors exemplified the case where the polymorphisms of the LEPR and ER proteins were examined as specific examples of the measurement method of the present invention for measuring the polymorphism of the genes involved in osteoporosis to predict the risk of osteoporosis.

이를 위하여, 먼저 대상으로부터 혈청내 렙틴의 농도 및 뼈 무기질 밀도를 측정한 결과, 대상들의 평균 연령은 25.3세 이었으며(SD 3.7, 범위 20∼34), 다중선형회귀분석 결과 요추 및 대퇴골 목부위 BMD와 BMI(체질량지수, Body Mass Index)가 연관되어 있음을 알 수 있었다. 또한, 칼슘 섭취, 흡연, 알콜의 소비, 운동시간 또는 혈청내 렙틴의 농도와 BMD와는 연관관계가 관찰되지 않았다(표 1참조).To this end, the serum leptin concentration and bone mineral density were first measured from the subjects. The mean age of the subjects was 25.3 years (SD 3.7, range 20-34). The BMI (Body Mass Index) was found to be related. In addition, no correlation was found between calcium intake, smoking, alcohol consumption, exercise time or serum leptin levels and BMD (see Table 1 ).

다음으로, LEPR 유전자의 Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp 및 Pro1019Pro 부위 및 ER 유전자의PvuII 및XbaI 절단 부위에서의 DNA 서열 변이체의 유전자형(genotype)을 분석한 결과, LEPR 및 ER 유전자의 모든 다형성은 Hardy-Weinberg 평형상에 있었으며, Gln223Arg, Ser492Thr 및 Pro1019Pro 다형성에 대한 알릴 빈도는 일본에서 이전에 보고된 사람들의 경우와 비슷하였다(Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al.,Diabetologia,1997, 40, 1204-1210). Ala976Asp에서의 다형성의 부재 또한 일본에서 보고된 것과 동일하였다. ER의PvuII 및XbaI 다형성에 있어서의 알릴 빈도는 한국인 여성에서 관찰된 이전의 경우와 다르지 않았다(Han Ko, Moon IG, Kang YS, Chung HY, Min HK, Han IK,J. Clin. Endocrinol. Metab.,1997, 82, 991-995)(표 2참조).Next, genotypes of DNA sequence variants at the Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp and Pro1019Pro sites of the LEPR gene and the Pvu II and Xba I cleavage sites of the ER gene showed that all polymorphisms of the LEPR and ER genes were Hardy- Weinberg was in equilibrium, and the frequency of informing about the Gln223Arg, Ser492Thr, and Pro1019Pro polymorphisms was similar to those previously reported in Japan (Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al. , Diabetologia , 1997 , 40, 1204-1210). The absence of polymorphism at Ala976Asp was also the same as reported in Japan. The allyl frequency of ER in Pvu II and Xba I polymorphisms was not different from previous cases observed in Korean women (Han Ko, Moon IG, Kang YS, Chung HY, Min HK, Han IK, J. Clin. Endocrinol. Metab. , 1997 , 82, 991-995) (see Table 2 ).

PvuII 및XbaI 다형성에 의해 정의된 유전자형 조합의 빈도는 PPXX, 8(5%); PPXx, 12(8%); PPxx, 10(6%); PpXx, 38(24%); Ppxx, 30(19%); ppXx, 7(5%); 및 ppxx, 52(33%)이었다. PpXX 또는 ppXX 유전자형의 부재는 이전 보고와 일치하는 결과이다(Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H,J. Bone Miner. Res.,1996, 11, 306-311; Albagha OME, Mcguigan FEA, Reid DM, Ralston SH,J. Bone Miner. Res.,2001, 16, 128-134). 조합 유전자형(combination genotype)의 분포는PvuII 및XbaI 다형성이 연관 불평형(linkage disequilibrium)에 있음을 나타내며, PPXX 유전자형은 5배 더 잦은 빈도로 존재한 반면에, PpXx 및 ppxx 유전자형은 예상한 수치보다 1.5배 더 높은 빈도를 나타내었다.The frequency of genotype combinations defined by the Pvu II and Xba I polymorphisms was PPXX, 8 (5%); PPXx, 12 (8%); PPxx, 10 (6%); PpXx, 38 (24%); Ppxx, 30 (19%); ppXx, 7 (5%); And ppxx, 52 (33%). Absence of PpXX or ppXX genotypes is consistent with previous reports (Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H, J. Bone Miner. Res. , 1996 , 11, 306-311; Albagha OME, Mcguigan FEA, Reid DM, Ralston SH, J. Bone Miner.Res . , 2001 , 16, 128-134). The distribution of the combination genotype indicates that the Pvu II and Xba I polymorphisms are in linkage disequilibrium, while the PPXX genotype was present five times more frequently, while the PpXx and ppxx genotypes were higher than expected. 1.5 times higher frequency.

다음으로, 본 발명자들은 BMI를 위하여 적응시킨 후에 요추 또는 대퇴골에서의 BMD와 LEPR 유전자형과의 연관성을 분석하였다. 그 결과, BMD와 요추 또는 대퇴골에서의 LEPR의 Pro1019Pro 다형성 사이에는 아무런 연관성이 없었으며, Ser492Thr 및 Ala976Asp에서의 유전자형 변이체의 빈도는 너무 낮아서 BMD와의 연관성 분석에 사용될 수 없었다. 또한, Gln223Gln을 나타내는 대상의 수는 너무 적어서 본 발명자들은 Gln223 알릴을 가진 경우(Gln223Gln 또는 Gln223Arg)와 그렇지않은 경우(Arg223Arg)로 나누어서 비교한 결과, 나이, BMI, 칼슘 섭취, 흡연 또는 알콜 소비에 있어서는 상기 두 그룹사이에 차이점이 관찰되지 않았으며, Gln223 알릴을 가진 대상에서는 아닌 경우와 비교하였을 때 요추에서의 BMD가 더 높았다. Gln223Arg 다형성과 BMD의 연관성은 대퇴골 목부위에서는 관찰되지 않았다.Next, we analyzed the association between BMD and LEPR genotypes in the lumbar spine or femur after adaptation for BMI. As a result, there was no association between BMD and Pro1019Pro polymorphism of LEPR in the lumbar spine or femur, and the frequency of genotype variants in Ser492Thr and Ala976Asp was too low to be used for analysis of association with BMD. In addition, the number of subjects representing Gln223Gln is so small that the inventors divided the case with Gln223 allyl (Gln223Gln or Gln223Arg) and the case without (Arg223Arg). No difference was observed between the two groups, with a higher BMD in the lumbar spine compared to the non-subject with Gln223 allyl. The association of Gln223Arg polymorphism with BMD was not observed in the femur neck.

BMI에 따른 BMD와 LEPR의 Gln223Arg 유전자형과의 연관성을 추가로 분석한 결과, 과중량 그룹(Ko GT, Tang J, Chang JC, Sung R, Wu MM, Wai HP, et al.,Br. J. Nutr.,2001, 85, 239-242)의 경우 요추와 대퇴골 목부위 양쪽 모두에서 Gln223Arg 다형성과 BMD와의 연관성이 관찰되었다(표 3참조). Gln223 알릴을 가지는 대상의 경우에는, 가지지 않은 대상의 경우와 비교하였을 때, 요추에서 10% 정도 더 높은 BMD를 나타내었다. 연관성은 대퇴골 목부위, 와드의 트라이앵글, 전자 및 줄기 부위에서도 관찰되었다. 그러나, 이러한 연관성은 비-과중량 그룹에서는 나타나지 않았다. 렙틴의 농도는 Gln223 알릴을 가지는 대상과 그렇지 않은 대상에서 차이가 없었다.Further analysis of the association of BMD with Gln223Arg genotype of LEPR according to BMI revealed that the overweight group (Ko GT, Tang J, Chang JC, Sung R, Wu MM, Wai HP, et al., Br. J. Nutr) ., in the case of 2001, 85, 239-242) is associated with Gln223Arg polymorphism and BMD in both the lumbar spine and femur neck sides were observed (see Table 3). Subjects with Gln223 allyl showed a BMD of about 10% higher in the lumbar spine compared to subjects without Gln223 allyl. Associations were also observed in the femur neck, ward triangles, electrons and stems. However, this association did not appear in the non-overweight group. Leptin levels did not differ between subjects with and without Gln223 allyl.

또한, 본 발명자들은 이전에 기술된 것처럼(Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H,J. Bone Miner. Res.,1996, 11, 306-311) Px 하플로타입(haplotype)과 BMD 사이의 상관관계를 조사하였으나, Px 하플로타입은 요추 뿐만 아니라 대퇴골 목부위에서도 BMD와 상관관계가 없음을 관찰하였다.In addition, the inventors have described the Px haplotype (Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H, J. Bone Miner. Res. , 1996 , 11, 306-311) as previously described . haplotype) and BMD were examined, but Px haplotype was not associated with BMD in the lumbar spine as well as the femur neck.

아울러, 본 발명자들은 LEPR 및 ER 유전자사이의 상관관계가 존재하는지를조사하기 위하여, LEPR 유전자형에서의 BMD의 차이점을 ER 유전자형과 연관시켜 결정하였다. 그 결과, LEPR Gln223Arg 다형성과 요추 BMD와의 연관성은 ER의 P 또는 X 알릴을 가지고 있는 대상의 경우에만 명백하였다. 심지어는 LEPR 다형성의 영향이 더 현저하게 나타나는 과중량 대상에서도, ER의 P 또는 X 알릴의 부재시에는 연관성이 사라짐을 알 수 있었다(표 4표 5참조).In addition, the inventors determined the difference in BMD in the LEPR genotypes in association with the ER genotypes to investigate the existence of a correlation between the LEPR and ER genes. As a result, the association of LEPR Gln223Arg polymorphism with lumbar BMD was evident only in subjects with P or X allyl of ER. Even in overweight subjects where the effect of LEPR polymorphism was more pronounced, the association disappeared in the absence of P or X allyl in the ER (see Tables 4 and 5 ).

상기 결과로부터, 본 발명자들은 LEPR 유전자의 Gln223Arg 부위에서의 다형성이 요추에서의 BMD와 매우 밀접한 상관관계가 있음을 확인하였다.From the above results, the inventors confirmed that the polymorphism at the Gln223Arg region of the LEPR gene correlated closely with the BMD in the lumbar spine.

Gln223Arg 다형성 부위는 LEPR의 세포외 도메인(extracellular domain)을 코딩하는 부위에 존재하며, Gln이 Arg로 치환되는 것은 전하의 변화를 야기시킨다는 보고가 있다(Chung WK, Power-Kehoe L, Chua M, Chu F, Aronne L, Huma Z, et al.,Diabetes,1997, 46, 1509-1511). 따라서, Gln223Arg 다형성은 수용체의 기능적인 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이전의 연구에서는 렙틴-결합 친화성이 Arg223 알릴의 운반체에서는 더 낮다는 것이 보고되었다(Quinton ND, Lee AJ, Ross RJ, Eastell R, Blakemore AI,Hum. Genet.,2001, 108, 233-236). 상기 결과로부터 Gln223Arg 다형성과 BMD와의 연관성이 렙틴-결합 친화성의 변화로부터 기인할 것이라는 것을 유추할 수 있다. 그러나, 본 발명 및 다른 연구에서 알 수 있는 바와 같이, 유전자형들 간의 혈청의 렙틴 농도에 차이점이 없다는 사실을 고려할 때 연관 불평형(linkage disequilibrium)의 가능성을 배제할 수는 없다(Rosmond R, Chagnon YC, Holm G, Chagnon M, Perusse L, Lindell K, et al.,J. Clin.Endocrinol. Metab.,2000, 85, 3126-3131).The Gln223Arg polymorphic region is present in the region encoding the extracellular domain of LEPR, and it has been reported that substitution of Gln with Arg causes a change in charge (Chung WK, Power-Kehoe L, Chua M, Chu). F, Aronne L, Huma Z, et al., Diabetes , 1997 , 46, 1509-1511). Thus, the Gln223Arg polymorphism may affect the functional properties of the receptor. Previous studies have reported that leptin-binding affinity is lower in the carrier of Arg223 allyl (Quinton ND, Lee AJ, Ross RJ, Eastell R, Blakemore AI, Hum. Genet. , 2001 , 108, 233-236). . From these results it can be inferred that the association of Gln223Arg polymorphism with BMD will result from a change in leptin-binding affinity. However, as can be seen from the present invention and other studies, the possibility of linkage disequilibrium cannot be ruled out, given the fact that there is no difference in leptin concentration in serum between genotypes (Rosmond R, Chagnon YC, Holm G, Chagnon M, Perusse L, Lindell K, et al., J. Clin. Endocrinol. Metab. , 2000 , 85, 3126-3131).

본 발명에서는 LEPR의 Gln223Arg 유전자형과 BMD와의 연관성이 과중량 대상에서 관찰되었다(표 3참조). 유전자형들 간에 있어서 요추 BMD에서는 10%의 차이점이 있었다. 지금까지의 어떠한 유전자 다형성 연구에서도 본 발명에서 나타난 바와 같이 BMD의 큰 차이를 보이지는 못했었다.In the present invention, the association between the Gln223Arg genotype of LEPR and BMD was observed in overweight subjects (see Table 3 ). There was a 10% difference in lumbar BMD between genotypes. None of the gene polymorphism studies so far showed a significant difference in BMD as shown in the present invention.

지금까지 Gln223Arg 다형성은 비만과 연관되어 연구되어 왔는데, 이들 중 일부에서는 비만과 연관성이 발견되었지만(Yiannakouris N, Yannakoulia M, Melistas L, Chan JL, Klimis-Zacas D, Mantzoros CS,J. Clin. Endocrinol. Metab.,2001, 86, 4434-4439; Chagnon YC, Chung WK, Perusse L, Changnon M, Leibel RL, Bouchard C,Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord.,1999, 23, 278-286), 다른 연구에서는 연관성이 발견되지 않았다(Silver K, Walston J, Chung WK, Yao F, Parikh VV, Anderson R, et al., Diabetes, 1997, 46, 1898-1900; Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al.,Diabetologia,1997, 40, 1204-1210). 인간 비만의 다원적 성향(polygenic nature)을 고려한다면 이러한 결과들은 놀랄만한 일이 아니다. 또한, 본 발명자들은 BMD에 있어서 차이점이 존재하는 경우에 있어서 조차도 BMI와 LEPR 유전자형 사이의 어떠한 연관성도 관찰하지 못했다. 상기 결과로부터, Gln223 알릴을 가지는 대상에서의 더 높은 BMD는 단순히 더 높은 BMI 자체에만 기인하는 것이 아님을 알 수 있다.To date, the Gln223Arg polymorphism has been studied in association with obesity, although some of them have been found to be associated with obesity (Yiannakouris N, Yannakoulia M, Melistas L, Chan JL, Klimis-Zacas D, Mantzoros CS, J. Clin. Endocrinol. Metab. , 2001 , 86, 4434-4439; Chagnon YC, Chung WK, Perusse L, Changnon M, Leibel RL, Bouchard C, Int. J. Obes.Relat. Metab. Disord. , 1999 , 23, 278-286) , No other associations were found (Silver K, Walston J, Chung WK, Yao F, Parikh VV, Anderson R, et al., Diabetes, 1997, 46, 1898-1900; Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K , Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al., Diabetologia , 1997 , 40, 1204-1210). Considering the polygenic nature of human obesity, these results are not surprising. In addition, we did not observe any association between BMI and LEPR genotypes even in the presence of differences in BMD. From the above results, it can be seen that higher BMD in subjects with Gln223 allyl is not simply due to higher BMI itself.

ER은 여성에 있어서 다형성과 BMD와의 연관성에 있어서의 가능한 관련성 때문에 빈번하게 조사되는 유전자들 중의 하나이다. 그러한 연관성을 보여주는 증거들이 존재하지만, 그것은 대상 집단의 측정 부위, 연령 및 민족성 등에 의존하는 것처럼 보인다. 따라서, 여성의 BMD에 있어서의 ER 다형성의 역할에 대한 일치된 견해는 없는 실정이다(Stewart TL, Ralston SH,J. Endocrinology,2000, 166, 235-245). ER의 다형성은 에스트로겐이 남성 골격에 미치는 중요성에 관한 증거의 관점에서 남성에서도 흥미로울 수 있지만(Byers RJ, Hoyland JA, Braidman IP,J. Endocrinol.,2001, 168, 353-362), 단지 몇몇 보고에서만 남성 BMD와의 연관성에 관한 그것의 역할에 대해서 연구되었다(Lorentzon M, Lorentzon R, Backstrom T, Nordstrom P,J. Clin. Endocrinol. Metab.,1999, 84, 4597-4601; Ongphiphadhanakul B, Rajatanavin R, Chanprasertyothin S, Piaseu N, Chailurkit L,Clin. Endocrinol.,1998, 49, 803-809). 두 개의 연구에서는 ERα 다형성이 남성에서의 BMD와 연관되어 있음을 보고하였다(Lorentzon M, Lorentzon R, Backstrom T, Nordstrom P,J. Clin. Endocrinol. Metab.,1999, 84, 4597-4601; Ongphiphadhanakul B, Rajatanavin R, Chanprasertyothin S, Piaseu N, Chailurkit L,Clin. Endocrinol.,1998, 49, 803-809). 본 발명자들은 본 발명에서 BMD와 ER 다형성과의 어떠한 연관성도 발견하지 못했지만, ER 다형성이 최대 골질량(peak bone mass)을 조절하기 위하여 LEPR 다형성과 상호작용함을 발견하였다(표 4표 5참조). 또한, LEPR Gln223Arg 다형성과 요추 BMD와의 연관성은 ER의 P 또는 X 알릴의 존재에서만 관찰되었다. LEPR 다형성의 영향이 더 크게 나타나는 과중량 대상에서 조차도 LEPR 유전자형과 요추 BMD 사이의 연관성은 ER의 P 또는 X 알릴의부재시에는 나타나지 않았다. 이러한 결과들은 ER의 유전자형이 뼈의 대사에 대한 LEPR 유전자의 영향을 변경시킬 수 있다는 가능성을 나타낸다.PvuII 및XbaI 다형성은 대략 50 bp 떨어져 있으며 연관 불일치되어 있다. 본 발명에서는 P 및 X 알릴이 Gln223Arg 다형성에 대하여 유사한 영향을 나타내었다.ER is one of the most frequently investigated genes in women because of the possible association in polymorphism with BMD. There is evidence showing such a connection, but it appears to depend on the site of measurement, age and ethnicity of the subject group. Thus, there is no consensus on the role of ER polymorphism in women's BMD (Stewart TL, Ralston SH, J. Endocrinology , 2000 , 166, 235-245). Polymorphism of ER may be interesting for men in terms of evidence of the importance of estrogen on the male skeleton (Byers RJ, Hoyland JA, Braidman IP, J. Endocrinol. , 2001 , 168, 353-362), but only in a few reports Its role in association with male BMD has been studied (Lorentzon M, Lorentzon R, Backstrom T, Nordstrom P, J. Clin. Endocrinol. Metab. , 1999 , 84, 4597-4601; Ongphiphadhanakul B, Rajatanavin R, Chanprasertyothin S, Piaseu N, Chailurkit L, Clin.Endocrinol . , 1998 , 49, 803-809). Two studies have reported that ERα polymorphism is associated with BMD in men (Lorentzon M, Lorentzon R, Backstrom T, Nordstrom P, J. Clin. Endocrinol. Metab. , 1999 , 84, 4597-4601; Ongphiphadhanakul B , Rajatanavin R, Chanprasertyothin S, Piaseu N, Chailurkit L, Clin.Endocrinol . , 1998 , 49, 803-809). We did not find any association between BMD and ER polymorphism in the present invention, but found that ER polymorphism interacts with LEPR polymorphism to control peak bone mass (see Table 4 and Table 5 ). . In addition, the association of LEPR Gln223Arg polymorphism with lumbar BMD was only observed in the presence of P or X allyl of ER. Even in overweight subjects with greater effect of LEPR polymorphism, the association between LEPR genotype and lumbar BMD did not appear in the absence of P or X allyl of ER. These results indicate the possibility that ER genotype can alter the effect of the LEPR gene on bone metabolism. Pvu II and Xba I polymorphisms are approximately 50 bp apart and are inconsistent association. In the present invention, P and X allyl showed a similar effect on the Gln223Arg polymorphism.

결론적으로, 본 발명에서는 LEPR 및 ER 유전자간의 상호작용이 최대 골질량을 결정하는 중요한 인자임을 확인하였다. 렙틴 수용체 유전자의 변이체 알릴들은 장래에 골질량의 조절을 위한 맞춤형 치료제(tailored therapeutic intervention)의 개발을 위한 표적으로 사용될 수 있다. 특별히, 본 발명은 과중량 젊은 남성에 있어서 LEPR 유전자의 Gln223Arg 다형성이 BMD와 연관되어 있음과 이러한 연관성이 ER의PvuII 및XbaI 유전자형에 의존함을 보여준다.In conclusion, in the present invention it was confirmed that the interaction between the LEPR and ER gene is an important factor for determining the maximum bone mass. Variants of the leptin receptor gene may be used as targets for the development of tailored therapeutic interventions for the regulation of bone mass in the future. In particular, the present invention shows that the Gln223Arg polymorphism of the LEPR gene is associated with BMD in overweight young men and this association depends on the Pvu II and Xba I genotypes of ER.

또한, 본 발명은 상기 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성을 측정하는 방법을 이용한 골다공증의 유전적 위험 인자를 예측하기 위한 진단 키트를 제공한다.The present invention also provides a diagnostic kit for predicting the genetic risk factors of osteoporosis using the method for measuring the polymorphism of the gene involved in osteoporosis.

본 발명의 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트는 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성 부위를 증폭시킬 수 있는 프라이머 세트, 분자량 표지자, 증폭효소, 뉴클레오타이드 및 완충액을 포함한다.Diagnostic kits for the genetic risk factors of osteoporosis of the invention include primer sets, molecular weight markers, amplification enzymes, nucleotides and buffers that can amplify the polymorphic sites of genes involved in osteoporosis.

상기에서, 골다공증에 관여하는 유전자는 LEPR, ER, Vitamin D receptor(VDR), 및 Transforming growth factor-β1(TGF-β1)로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, 이중에서 LEPR 또는 ER인 것이 바람직하고 LEPR인 것이 더욱 바람직하다.In the above, the gene involved in osteoporosis may be selected from the group consisting of LEPR, ER, Vitamin D receptor (VDR), and Transforming growth factor-β1 (TGF-β1), preferably LEPR or ER, LEPR More preferably.

본 발명의 진단 키트는 상기 유전자의 다형성을 분석하며, 이를 위하여 DNA 또는 RNA를 증폭시킬 수 있는 프라이머들을 담은 용기를 포함한다. 또한 표준 대립유전자 DNA로 구성되는 분자량 표지자를 포함할 수 있으며, 아울러 PCR 증폭을 위한 적절한 환경을 구현하는 완충액과 증폭 효소, 뉴클레오타이드와 같은 증폭 반응의 요소들이 첨가될 수 있다. 본 발명에서의 대상 DNA는 LEPR 또는 ER 유전자의 다형성을 측정할 수 있는 부위가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 진단 키트에는 검사에 이용되는 다형성 부위를 선택적으로 증폭시킬 수 있는 프라이머가 사용된다.The diagnostic kit of the present invention analyzes the polymorphism of the gene, and for this purpose comprises a container containing primers capable of amplifying DNA or RNA. It may also include molecular weight markers consisting of standard allele DNA, and additional components of amplification reactions such as buffers, amplification enzymes, and nucleotides may be added to create suitable environments for PCR amplification. The subject DNA in the present invention may be used a site capable of measuring the polymorphism of the LEPR or ER gene. In the diagnostic kit of the present invention, primers capable of selectively amplifying the polymorphic sites used for the test are used.

분자량표지자로 포함되는 표준 대립유전자 DNA는 각각의 대립유전자를 갖는 게놈 DNA를 PCR 증폭하여 얻거나 혹은 클론된 대립유전자를 제한효소로 절단하거나 PCR하여 얻거나 인조핵산을 제조하여 사용하는 것을 포함한다.Standard allelic DNAs included as molecular weight markers include those obtained by PCR amplification of genomic DNA having each allele, or by cleavage or PCR of cloned alleles with restriction enzymes or the preparation and use of artificial nucleic acids.

그 외에도, 본 발명의 진단 키트는 프라이머에 신호발생 물질이 부착된 것을 사용할 수 있으며 상기 신호발생 물질에는 디옥시제닌, 바이오틴, 방사성동위원소, 형광물질, 효소, 항체 중의 1가지인 것이 포함된다. 또한, 항체에 대한 항원 단백질, 적당한 완충용액, 표준항체, 발색효소 또는 형광물질로 표지된 2차 항체, 발색기질, DNA 제한효소 등을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 효소로는 퍼옥시다제(peroxidase), 알칼라인 포스파타제(alkaline phosphatase), 루시퍼라제(luciferase) 등이 사용될 수 있고, 형광물질은 FITC, TRITC 등이 사용될 수 있으며, 발색제는 4CN(4-chloro-1-naphtol), DAB(diaminobenzidine), AEC(aminoethyl carbazole), ABTS[2, 2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)], OPD(o-phenylenediamine) 또는 TMB(tetramethyl benzidine) 등이 사용될 수 있다.In addition, the diagnostic kit of the present invention may be used to attach a signaling material to the primer, and the signaling material includes one of deoxygenin, biotin, radioisotope, fluorescent material, enzyme, and antibody. It may also include antigenic proteins for antibodies, suitable buffers, standard antibodies, secondary antibodies labeled with a chromophore or fluorophore, chromogenic substrates, DNA restriction enzymes and the like. At this time, the enzyme may be used peroxidase (peroxidase), alkaline phosphatase (alkaline phosphatase), luciferase (luciferase) and the like, the fluorescent material may be used FITC, TRITC, etc., the coloring agent 4CN (4- chloro-1-naphtol), diaminobenzidine (DAB), aminoethyl carbazole (AEC), ABTS [2, 2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)], OPD (o-phenylenediamine) or TMB (tetramethyl) benzidine) and the like.

본 발명의 키트를 사용하여 상기 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성 부위를 특이적으로 증폭시킬 수 있으며, 이 후에 DNA 시퀀싱, PCR-SSCP 분석, RFLP 분석, 알릴 특이적 하이브리다이제이션법 및 DNA 칩 방법 등을 이용하여 다형성을 결정할 수 있다.The kit of the present invention can be used to specifically amplify the polymorphic sites of the genes involved in osteoporosis, after which DNA sequencing, PCR-SSCP analysis, RFLP analysis, allyl specific hybridization method, DNA chip method, etc. Polymorphism can be determined using.

DNA 시퀀스법은 맥삼-길버트법(Maxam-Gilbert Method)과 생거(다이디옥시)법이 있으나, 현재는 주로 다이디옥시법이 이용되고 있다. 인간의 유전자를 해석하고자 하는 영역을 PCR법으로 증폭한 후, PCR법에서 사용한 프라이머 또는 증폭 DNA 내에 설정한 프라이머를 이용하여 서열을 결정하고, 그 영역 내의 유전자 배열을 결정한다. 이러한 조작을 다른 샘플 DNA를 이용하여 행함으로써 유전자의 다형성을 결정할 수 있다.The DNA sequencing method includes the Maxam-Gilbert method and the Sanger (didioxy) method. Currently, the didioxy method is mainly used. After amplifying a region to be analyzed for human genes by PCR, a sequence is determined using a primer used in PCR or a primer set in amplified DNA, and a gene sequence within the region is determined. This manipulation can be performed using other sample DNA to determine the polymorphism of the gene.

PCR-SSCP법은 인간의 유전자 중 해석하고 싶은 영역을 PCR법으로 증폭한 후, 열변성으로 한 줄의 체인으로 하고, 이것을 비변성 폴리아크릴아미드 겔 중에서 전기영동을 행함으로써, PCR법으로 증폭한 2줄 체인 DNA 각각의 체인에 2차 구조(분자 내 수소결합)를 형성시킨다. 1염기 배열의 차이에 따라 취하는 2차 구조(분자 내 수소결합)가 다르므로, 전기영동 거리의 차이에 따라 유전자의 다형성을 결정할수 있다.The PCR-SSCP method amplifies the region to be analyzed in the human gene by PCR, and then heat-denatures it into a row of chains, which is subjected to electrophoresis in an unmodified polyacrylamide gel. Double-stranded chains Form secondary structures (hydrogen bonds in molecules) in each chain. Since the secondary structure (hydrogen bond in the molecule) is different according to the difference of the monobasic arrangement, the polymorphism of the gene can be determined according to the difference of electrophoretic distance.

알릴 특이적 하이브리다이제이션법에서는 해석하고자 하는 영역을 PCR로 증폭한 후, 멤브레인(나일론 필터)의 영역내에 20염기 정도의 PCR 산물 또는 올리고뉴클리오타이드 탐침을 만들고, 여기에 방사성 동위원소32P 등으로 표시한 시료 DNA(피검출 DNA)를 하이브리다이제이션시키는 것이다. 그 경우의 온도 등의 하이브리다이제이션 조건을 조절함으로써, 유전자의 다형성을 결정할 수 있다.In the allyl specific hybridization method, the region to be analyzed is amplified by PCR, and then a PCR product or oligonucleotide probe of about 20 bases is formed in the region of the membrane (nylon filter), and the radioisotope 32 P, etc. It is to hybridize the sample DNA (detected DNA) shown by the following. The polymorphism of a gene can be determined by adjusting hybridization conditions, such as temperature in that case.

DNA칩 방법은 원리적으로는 알릴 특이적 하이브리다이제이션법과 거의 동일하나, 20염기 정도의 PCR 산물 또는 올리고뉴클리오타이드 프로브를 고정상(固定相)(기반 상)으로 늘어놓고, 거기에 형광표시한 샘플 DNA(피검출 DNA)를 하이브리다이제이션시키는 것이다. 온도 등의 하이브리다이제이션 조건을 조절함으로써 인간의 유전자의 다형성을 형광 강도의 차에 의해 결정할 수 있다.In principle, the DNA chip method is almost the same as the allyl specific hybridization method, but the PCR product or oligonucleotide probe of about 20 bases is arranged in a stationary phase (fluorescence). Sample DNA (detected DNA) is hybridized. By controlling hybridization conditions such as temperature, polymorphism of human genes can be determined by the difference in fluorescence intensity.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 실험 대상의 선정 및 통계적인 분석Example 1 Selection of a Test Subject and Statistical Analysis

본 발명은 울산대학교 의과대학 학생이거나 또는 대학교 병원(서울 중앙 병원, AMC)의 전공의들로 구성된 158명의 건강한 젊은 남성을 연구 대상으로 하였으며, 이들은 모두 본 연구에 자원하였다. 본 연구는 AMC 윤리위원회(ethic review committee)의 승인을 얻었으며 모든 참여자로부터 서면으로 된 동의서를 받았다. 모든 연구 대상들은 인구학적(demographic) 특성, 일반적인 건강 상태, 흡연 기간과 정도, 음주 습관, 우유 제품의 섭취량 및 약물치료 유무 등에 관한 질문서를 작성하였다. 모든 대상들이 기숙사에서 생활하고 매 끼니마다 식당에서 제공되는 동일한 메뉴를 섭취하기 때문에, 이들은 유사한 양의 칼슘을 섭취한다고 가정하였다. 식당에서 제공되는 기초 칼슘(elemental calcium)의 양은 하루 480 ㎎으로 추정되었으며, 여기에 더하여 개개인에 있어서 우유제품으로부터 섭취되는 칼슘의 양이 전체 칼슘 섭취량에 첨가되었다. 158명의 대상 중에서 탈모증의 치료를 위하여 피나스테라이드(finasteride) 약물을 섭취한 한 명은 대상에서 제외되었다. 다른 모든 사람들은 뼈의 대사에 영향을 미치는 약물 및 질병은 없었다.The subjects of the study were 158 healthy young men who were students of the University of Ulsan College of Medicine or majored in University Hospital (Seoul Central Hospital, AMC), all of whom volunteered for this study. The study was approved by the AMC Ethic Review Committee and received written informed consent from all participants. All subjects wrote questions about demographic characteristics, general health status, duration and severity of smoking, drinking habits, milk product intake and drug treatment. Since all subjects lived in dormitories and consumed the same menus offered at restaurants every meal, they assumed that they consumed similar amounts of calcium. The amount of elemental calcium provided in restaurants was estimated to be 480 mg per day, in addition to the total calcium intake that the individual consumed from milk products. Of the 158 subjects, one who received the finasteride drug for the treatment of alopecia was excluded. All others had no drugs and diseases that affected bone metabolism.

기술적인 특성들(descriptive characteristics)은 평균 및 표준편차(standard deviation)로 표현하였다. 다형성의 유전자형 분포는 χ2테스트에 의한 Hardy-Weinberg 평형으로 테스트하였다. 그룹간 BMD의 통계학적인 차이점은 복잡한 인자(confounding factor)를 조정하기 위하여 공분산(covariance) 분석에 의하여 평가하였으며, 0.05 이하의 p 수치를 의미있는 것으로 간주하였다. 본 발명의 통계학적 방법에는 SPSS 10.0 패키지(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하였다.Descriptive characteristics are expressed as mean and standard deviation. Genotype distribution of the polymorphism was tested by Hardy-Weinberg equilibrium by χ 2 test. Statistical differences in BMD between groups were assessed by covariance analysis to adjust confounding factors, and p values below 0.05 were considered significant. The statistical method of the present invention used the SPSS 10.0 package (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

<실시예 2> 렙틴 농도 및 뼈 무기질 밀도의 측정Example 2 Measurement of Leptin Concentration and Bone Mineral Density

본 발명자들은 하루동안 음식을 섭취하지 않은 대상들로부터 정맥혈(venous blood)을 EDTA 튜브 및 보통 튜브를 사용하여 채혈하였고 즉시 원심분리를 실시하여 혈청을 분리한 후에 -76℃에서 저장하였다. 혈청내 렙틴의 농도는 상업적으로 유통되는 RIA 키트(Mediagnost, Aspenhaustrasse, Reutlingen, Germany)를 사용하여 측정하였다. 또한, BMD는 요추(lumbar spine, L2-L4, A-P), 대퇴골 목부위, 워드 삼각대(Ward's triangle), 대퇴골 전자부(trochanter) 및 대퇴골간(shaft) 부위에서 이중 에너지 X-레이 흡수측정기(Dual energy X-ray absorptiometry, Lunar, Madison, Wi, USA)를 사용하여 측정하였다. 상기 기계의 생체내(in vivo) 정밀도는 요추의 경우에는 0.82%, 대퇴골 목부위의 경우에는 1.12%이었다.We collected venous blood from subjects who had not consumed food for one day using EDTA tubes and normal tubes and immediately centrifuged to separate serum and store at −76 ° C. Serum leptin concentrations were measured using a commercially available RIA kit (Mediagnost, Aspenhaustrasse, Reutlingen, Germany). In addition, BMD is a dual-energy X-ray absorptiometry at the lumbar spine (L2-L4, AP), femoral neck, word's triangle, femoral trochanter and shaft. energy X-ray absorptiometry, Lunar, Madison, Wi, USA). The in vivo precision of the machine was 0.82% for the lumbar spine and 1.12% for the femur neck.

그 결과, 연구된 대상의 임상적인 특성 및 혈청내 렙틴 농도를 하기표 1에 나타내었다.As a result, the clinical characteristics and serum leptin concentration of the studied subjects are shown in Table 1 below.

다중 선형 회귀 분석을 이용한 연구 대상에서의 임상적인 특성과 BMD와의 상관관계Correlation between Clinical Characteristics and BMD in Subjects Using Multiple Linear Regression 요인factor 평균(SD)Average (SD) 요추 BMD와의 상관관계Correlation with Lumbar BMD 대퇴골 목부위 BMD와의 상관관계Correlation with Femoral Neck BMD ββ tt pp ββ tt pp BMI(㎏/m2)BMI (㎏ / m 2 ) 22.9(2.6)22.9 (2.6) 0.3120.312 2.5532.553 0.0120.012 0.0770.077 0.6790.679 0.4980.498 칼슘 섭취량(㎎/일)Calcium Intake (mg / day) 571(67)571 (67) -0.086-0.086 -1.056-1.056 0.2930.293 0.0730.073 0.9610.961 0.3380.338 흡연의 정도(갑/년)Degree of smoking (the former / year) 1.69(3.25)1.69 (3.25) 0.0420.042 0.4590.459 0.6470.647 -0.033-0.033 -0.379-0.379 0.7050.705 알콜 섭취 정도(g/일)Alcohol level (g / day) 12.7(24.0)12.7 (24.0) 0.0560.056 0.6950.695 0.4830.483 0.0870.087 1.1601.160 0.2480.248 운동 시간(시간/일)Exercise time (hours / day) 1.6(1.4)1.6 (1.4) 0.0090.009 0.0380.038 0.9700.970 -0.221-0.221 1.4711.471 0.3280.328 혈청내 렙틴 농도(ng/㎖)Serum Leptin Concentration (ng / ml) 4.01(2.30)4.01 (2.30) -0.086-0.086 -1.056-1.056 0.2930.293 0.0070.007 0.1080.108 0.3210.321

평균 연령은 25.3세 이었으며(SD 3.7, 범위 20∼34), 다중선형회귀분석(multiple linear regression analysis) 결과 요추 및 대퇴골 목부위 BMD와 BMI(body mass index)가 연관되어 있음을 알 수 있었다. 또한, 칼슘 섭취, 흡연, 알콜의 소비, 운동시간 또는 혈청내 렙틴의 농도와 BMD와는 연관관계가 관찰되지 않았다.The mean age was 25.3 years (SD 3.7, range 20-34). Multiple linear regression analysis revealed that BMD and BMI (body mass index) of lumbar spine and femur neck were related. In addition, no correlation was found between calcium intake, smoking, alcohol consumption, exercise time or serum leptin levels and BMD.

<실시예 3> PCR을 이용한 유전형 분석 및 RFLP(restriction fragment length polymorphism) 분석Example 3 Genotyping and Restriction Fragment Length Polymorphism Analysis Using PCR

본 발명자들은 유전형 분석 및 RFRP 분석을 수행하기 위하여, 먼저 상업적인 키트(Wizard Genomic DNA purification kit, Promega, Madison, WI, USA)를 사용하여 말초 혈액 백혈구로부터 게놈 DNA를 추출하였다. LEPR 유전자의 Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp 및 Pro1019Pro 부위 및 ER 유전자의PvuII 및XbaI 절단 부위에서의 DNA 서열 변이체의 유전자형(genotype)의 결정은 종래에 기술된 올리고뉴클레오티드 프라이머의 특이적인 쌍을 사용하여 PCR로 증폭된 DNA의 제한효소 분석에 의하여 수행되었다(Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al.,Diabetologia,1997, 40, 1204-1210; Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H,J. Bone Miner. Res.,1996, 11, 306-311). LEPR 및 ER 유전자의 증폭은 이전에 보고된 방법을 조금 변형시켜 열순환기(thermocycler, Perin-Elmer, Boston, MA, USA)를 사용하여 수행되었다(MatsuokaN, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al.,Diabetologia,1997, 40, 1204-1210; Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H,J. Bone Miner. Res.,1996, 11, 306-311). 구체적으로, 본 발명자들은 LEPR 유전자의 Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp, Pro1019Pro 다형성을 조사하기 위하여, PCR 산물을 각각 제한 효소인MspI,PstI,HaeIII 및HincII(New England Biolabs Inc., Beverly, MA, USA)를 사용하여 절단하였다. ER 유전자의 경우에는PvuII 및XbaI(New England Biolabs Inc., Beverly, MA, USA) 제한효소를 사용하였다. 다음으로, 3% 아가로즈 겔에서 DNA 절편을 전기영동하였다.In order to perform genotyping and RFRP analysis, we first extracted genomic DNA from peripheral blood leukocytes using a commercial kit (Wizard Genomic DNA purification kit, Promega, Madison, Wis., USA). Determination of the genotype of DNA sequence variants at the Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp and Pro1019Pro sites of the LEPR gene and the Pvu II and Xba I cleavage sites of the ER gene was performed using PCR-specific pairs of previously described oligonucleotide primers. By restriction enzyme analysis of DNA amplified by (Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al., Diabetologia , 1997 , 40, 1204-1210; Kobayahi S, Inoue S , Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H, J. Bone Miner.Res . , 1996 , 11, 306-311). Amplification of the LEPR and ER genes was performed using thermocyclers (thermocycler, Perin-Elmer, Boston, Mass., USA) with a slight modification of previously reported methods (MatsuokaN, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H). , Miyawaki T, et al., Diabetologia , 1997 , 40, 1204-1210; Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H, J. Bone Miner.Res . , 1996 , 11, 306- 311). Specifically, in order to investigate the Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp, and Pro1019Pro polymorphisms of the LEPR gene, the present inventors identified PCR products with restriction enzymes Msp I, Pst I, Hae III and Hinc II (New England Biolabs Inc., Beverly, MA). , USA). For the ER gene, Pvu II and Xba I (New England Biolabs Inc., Beverly, MA, USA) restriction enzymes were used. Next, DNA fragments were electrophoresed on 3% agarose gel.

그 결과, LEPR 및 ER의 다형성에 관한 유전형 분포와 알릴(allele) 빈도를표 2에 나타내었다.As a result, genotype distribution and allele frequency for polymorphism of LEPR and ER are shown in Table 2 .

렙틴 수용체와 에스트로겐 수용체 유전자 다형성의 유전자형 분포 및 알릴 빈도Genotype Distribution and Allyl Frequency of Leptin Receptor and Estrogen Receptor Gene Polymorphism 렙틴 수용체Leptin receptor 유전자형 빈도Genotype frequency ** 알릴(allyl) 빈도Allyl frequency Gln223ArgGln223Arg Gln/GlnGln / Gln Gln/ArgGln / Arg Arg/ArgArg / Arg GlnGln ArgArg 2(1%)2 (1%) 40(26%)40 (26%) 115(73%)115 (73%) 0.140.14 0.860.86 Ser492ThrSer492Thr Ser/SerSer / Ser Ser/ThrSer / Thr Thr/ThrThr / Thr SerSer ThrThr 156(99%)156 (99%) 1(1%)1 (1%) 0(0%)0 (0%) 0.9970.997 0.0030.003 Ala976AspAla976Asp Ala/AlaAla / Ala Ala/AspAla / Asp Asp/AspAsp / Asp AlaAla AspAsp 0(0%)0 (0%) 0(0%)0 (0%) 157(100%)157 (100%) 00 1One Pro1019ProPro1019Pro G/G G / G G/A G / A A/A A / A G G A A 5(3%)5 (3%) 26(17%)26 (17%) 126(80%)126 (80%) 0.110.11 0.890.89 에스트로겐 수용체Estrogen receptor 유전자형 빈도Genotype frequency ** 알릴 빈도Frequency PvuIIPvuII P/PP / P P/pP / p p/pp / p PP pp 30(19%)30 (19%) 68(43%)68 (43%) 59(38%)59 (38%) 0.410.41 0.590.59 XbaIXbaI X/XX / X X/xX / x x/xx / x XX xx 8(5%)8 (5%) 57(36%)57 (36%) 92(59%)92 (59%) 0.230.23 0.770.77

* : 수치는 수(%)를 나타낸다.*: The numerical value represents a number (%).

†: 아미노산의 치환없이 뉴클레오타이드 3057(코돈 1019) 위치에서 G와 A가 변환된 것을 나타낸다.†: G and A converted at nucleotide 3057 (codon 1019) without amino acid substitution.

LEPR 및 ER 유전자의 모든 다형성은 Hardy-Weinberg 평형상에 있었다. Gln223Arg, Ser492Thr 및 Pro1019Pro 다형성에 대한 알릴 빈도는 일본에서 이전에 보고된 사람들의 경우와 비슷하였다(Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al.,Diabetologia,1997, 40, 1204-1210). Ala976Asp에서의 다형성의 부재 또한 일본에서 보고된 것과 동일하였다. ER의PvuII 및XbaI 다형성에 있어서의 알릴 빈도는 한국인 여성에서 관찰된 이전의 경우와 다르지 않았다(Han Ko, Moon IG, Kang YS, Chung HY, Min HK, Han IK,J. Clin. Endocrinol. Metab.,1997, 82, 991-995).All polymorphisms of the LEPR and ER genes were in the Hardy-Weinberg equilibrium. The frequency of allylation for the Gln223Arg, Ser492Thr, and Pro1019Pro polymorphisms was similar to those reported previously in Japan (Matsuoka N, Ogawa Y, Hosoda K, Matsuda J, Masuzaki H, Miyawaki T, et al., Diabetologia , 1997 , 40, 1204-1210). The absence of polymorphism at Ala976Asp was also the same as reported in Japan. The allyl frequency of ER in Pvu II and Xba I polymorphisms was not different from previous cases observed in Korean women (Han Ko, Moon IG, Kang YS, Chung HY, Min HK, Han IK, J. Clin. Endocrinol. Metab. , 1997 , 82, 991-995.

PvuII 및XbaI 다형성에 의해 정의된 유전자형 조합의 빈도는 PPXX, 8(5%); PPXx, 12(8%); PPxx, 10(6%); PpXx, 38(24%); Ppxx, 30(19%); ppXx, 7(5%); 및 ppxx, 52(33%)이었다. PpXX 또는 ppXX 유전자형의 부재는 이전 보고와 일치하는 결과이다(Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H,J. Bone Miner. Res.,1996, 11, 306-311; Albagha OME, Mcguigan FEA, Reid DM, Ralston SH,J. Bone Miner. Res.,2001, 16, 128-134). 조합 유전자형(combination genotype)의 분포는PvuII 및XbaI 다형성이 연관 불평형(linkage disequilibrium,χ2=65.351, p<0.001)에 있음을 나타내며, PPXX 유전자형은 5배 더 잦은 빈도로 존재한 반면에, PpXx 및 ppxx 유전자형은 예상한 수치보다 1.5배 더 높은 빈도를 나타내었다.The frequency of genotype combinations defined by the Pvu II and Xba I polymorphisms was PPXX, 8 (5%); PPXx, 12 (8%); PPxx, 10 (6%); PpXx, 38 (24%); Ppxx, 30 (19%); ppXx, 7 (5%); And ppxx, 52 (33%). Absence of PpXX or ppXX genotypes is consistent with previous reports (Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H, J. Bone Miner. Res. , 1996 , 11, 306-311; Albagha OME, Mcguigan FEA, Reid DM, Ralston SH, J. Bone Miner.Res . , 2001 , 16, 128-134). The distribution of the combination genotype indicates that the Pvu II and Xba I polymorphisms are in linkage disequilibrium (χ2 = 65.351, p <0.001), while the PPXX genotype was present five times more frequently, while PpXx And ppxx genotypes showed 1.5 times higher frequency than expected.

<실시예 4> LEPR 유전자의 다형성과 BMD와의 연관성 조사<Example 4> Examination of the association between the polymorphism of the LEPR gene and BMD

본 발명자들은 BMI를 보정한 후, 전체 대상 군과 과체중군 및 정상체중군에서 각각 요추 및 대퇴골에서의 BMD와 LEPR 유전자형과의 상관성을 분석하였다. 구체적으로, Pro1019Pro 다형성은 각 부위에서 유전자형과 BMD 사이에 상관성을 관찰할 수 없었으며, Ser492Thr 유전자형과Ala976Asp 유전자형은 한궁이 dsjan 작아 비교하기 힘들었다. Gln223Arg 유전자형은 Gln223Gln을 가진 사람의 숫자가 너무 작아 (2명) Gln223Gln과 Gln223Arg를 Gln223 알릴을 가진 군으로, Arg223Arg를 Gln223알릴을 가지지 않은 군으로 분류하여 분석하였다.After correcting BMI, we analyzed the correlation between BMD and LEPR genotypes in the lumbar spine and femur, respectively, in the entire subject group, the overweight group, and the normal weight group. Specifically, Pro1019Pro polymorphism could not be observed between genotype and BMD at each site. Ser492Thr genotype and Ala976Asp genotype were difficult to compare because of small dsjan. Gln223Arg genotype was analyzed by classifying Gln223Gln and Gln223Arg as Gln223 allyl and Gln223Arg as Gln223 allyl.

그 결과, LEPR의 Gln223Arg 유전자형에 따른 혈청내 렙틴의 농도 및 BMD와의 상관관계를 하기표 3에 나타내었다.As a result, the serum leptin concentration and the correlation with BMD according to the Gln223Arg genotype of LEPR are shown in Table 3 below.

LEPR의 Gln223Arg 유전자형에 따른 혈청내 렙틴의 농도 및 BMDSerum Leptin Concentration and BMD According to Gln223Arg Genotype of LEPR Gln223Gln, Gln223ArgGln223Gln, Gln223Arg Arg223ArgArg223Arg p* p * 전체all n=42n = 42 n=115n = 115 요추 BMD(g/㎝2)Lumbar spine BMD (g / cm 2 ) 1.243(0.172) 1.243 (0.172) 1.191(0.141) 1.191 (0.141) 0.023 0.023 대퇴골 목부위 BMD(g/㎝2)Femur Neck BMD (g / cm 2 ) 1.093(0.157) 1.093 (0.157) 1.053(0.156) 1.053 (0.156) 0.340 0.340 혈청내 렙틴 농도(ng/㎖)Serum Leptin Concentration (ng / ml) 3.74(2.03)3.74 (2.03) 4.11(2.39)4.11 (2.39) 0.7410.741 과중량Overweight n=14n = 14 n=55n = 55 요추 BMD(g/㎝2)Lumbar spine BMD (g / cm 2 ) 1.352(0.148) 1.352 (0.148) 1.212(0.126) 1.212 (0.126) 0.001 0.001 대퇴골 목부위 BMD(g/㎝2)Femur Neck BMD (g / cm 2 ) 1.157(0.171) 1.157 (0.171) 1.049(0.135) 1.049 (0.135) 0.017 0.017 혈청내 렙틴 농도(ng/㎖)Serum Leptin Concentration (ng / ml) 5.9(2.14)5.9 (2.14) 5.57(2.46)5.57 (2.46) 0.7050.705 정상normal n=28n = 28 n=60n = 60 요추 BMD(g/㎝2)Lumbar spine BMD (g / cm 2 ) 1.188(0.159) 1.188 (0.159) 1.172(0.152) 1.172 (0.152) 0.635 0.635 대퇴골 목부위 BMD(g/㎝2)Femur Neck BMD (g / cm 2 ) 1.061(0.142) 1.061 (0.142) 1.057(0.173) 1.057 (0.173) 0.800 0.800 혈청내 렙틴 농도(ng/㎖)Serum Leptin Concentration (ng / ml) 3.06(1.63)3.06 (1.63) 2.77(1.32)2.77 (1.32) 0.2750.275

모든 수치는 평균(표준편차)을 나타낸다.All figures represent the mean (standard deviation).

* 은 BMI를 보정하였다.* Corrected for BMI.

†과중량은 BMI를 기준으로 23.0 ㎏/m2이상인 경우로 하였다.† Overweight was based on the BMI 23.0 kg / m 2 or more.

본 발명자들은 Asian에서 제시된 대로 23.0 ㎏/m2을 과중량의 경계로 선정하였다(Ko GT, Tang J, Chang JC, Sung R, Wu MM, Wai HP, et al.,Br. J. Nutr.,2001, 85, 239-242).The inventors selected 23.0 kg / m 2 as the boundary of overweight as suggested by Asian (Ko GT, Tang J, Chang JC, Sung R, Wu MM, Wai HP, et al., Br. J. Nutr. , 2001 , 85, 239-242).

상기표 3에서 알 수 있는 바와 같이, BMD와 요추 또는 대퇴골에서의 LEPR의 Pro1019Pro 다형성 사이에는 아무런 연관성이 없었으며, Ser492Thr 및 Ala976Asp에서의 유전자형 변이체의 빈도는 너무 낮아서 BMD와의 연관성 분석에 사용될 수 없었다. 또한, Gln223Gln을 나타내는 대상의 수는 너무 적어서(n=2) 본 발명자들은 Gln223 알릴(Gln223Gln 또는 Gln223Arg)과 이것이 아닌 경우(Arg223Arg)를 비교하였다. 나이, BMI, 칼슘 섭취, 흡연 또는 알콜 소비에 있어서는 상기 두 그룹사이에 차이점이 관찰되지 않았으며, Gln223 알릴을 가진 대상에서는 아닌 경우와 비교하였을 때 요추에서의 BMD가 더 높았다(1.243 g/㎝2[SD 0.172] vs 1.191 g/㎝2[0.141], p=0.023). Gln223Arg 다형성과 BMD의 연관성은 대퇴골 목부위에서는 관찰되지 않았다(p=0.340).As can be seen in Table 3 above, there was no correlation between BMD and Pro1019Pro polymorphism of LEPR in the lumbar spine or femur, and the frequency of genotype variants in Ser492Thr and Ala976Asp was too low to be used for analysis of association with BMD. In addition, the number of subjects representing Gln223Gln was so small (n = 2) that we compared Gln223 allyl (Gln223Gln or Gln223Arg) and non-Arg223Arg. No differences were observed between the two groups in age, BMI, calcium intake, smoking or alcohol consumption, and BMD in the lumbar spine was higher (1.243 g / cm 2 ) when compared to the non-group with Gln223 allyl. [SD 0.172] vs 1.191 g / cm 2 [0.141], p = 0.023). The association of Gln223Arg polymorphism with BMD was not observed in the femur neck (p = 0.340).

BMI에 따른 BMD와 LEPR의 Gln223Arg 유전자형과의 연관성을 추가로 분석한 결과, 과중량 그룹(BMI>23.0 ㎏/m2, Ko GT, Tang J, Chang JC, Sung R, Wu MM, Wai HP, et al.,Br. J. Nutr.,2001, 85, 239-242)의 경우 요추와 대퇴골 목부위 양쪽 모두에서 Gln223Arg 다형성과 BMD와의 연관성이 관찰되었다(각각, p=0.001 및 p=0.017,표 3). Gln223 알릴을 가지는 대상의 경우에는, 가지지 않은 대상의 경우와 비교하였을 때, 요추에서 10% 정도 더 높은 BMD를 나타내었다(1.352 g/㎝2[0.148] vs 1.212 g/㎝2[0.126]). 연관성은 대퇴골 목부위, 워드 삼각대, 대퇴골 전자부 및 대퇴골간 부위에서도 관찰되었다(각각, p=0.017, 0.04, 0.027 및 0.039). 그러나, 이러한 연관성은 비-과중량 그룹에서는 나타나지 않았다. 렙틴의 농도는 Gln223 알릴을 가지는 대상과 그렇지 않은 대상에서 차이가 없었다.Further analysis of the association between BMD and GPR223Arg genotypes of LEPR according to BMI revealed that the overweight group (BMI> 23.0 kg / m 2 , Ko GT, Tang J, Chang JC, Sung R, Wu MM, Wai HP, et al., Br. J. Nutr. , 2001 , 85, 239-242), the association of Gln223Arg polymorphism with BMD was observed in both lumbar and femoral neck regions (p = 0.001 and p = 0.017, respectively, Table 3). ). Subjects with Gln223 allyl showed a BMD of about 10% higher in the lumbar spine compared to subjects without Gln223 allyl (1.352 g / cm 2 [0.148] vs 1.212 g / cm 2 [0.126]). Associations were also observed in the femoral neck, word tripod, femoral trochanter, and interfemur (p = 0.017, 0.04, 0.027 and 0.039, respectively). However, this association did not appear in the non-overweight group. Leptin levels did not differ between subjects with and without Gln223 allyl.

<실시예 5> ER 유전자의 다형성과 BMD와의 연관성 조사Example 5 Investigation of the Relationship between Polymorphism of ER Gene and BMD

본 발명자들은 ER 유전자의 다형성과 BMD와의 연관성을 조사하였다. 이를 위하여, 먼저 ER의PvuII 및XbaI 유전자형과 BMD와의 연관성을 조사하였고, 그 결과를 하기표 4에 나타내었다.We investigated the association between the polymorphism of the ER gene and BMD. To this end, first, the association between Pvu II and Xba I genotypes of ER and BMD was examined, and the results are shown in Table 4 below.

ER의PvuII 및XbaI 유전자형과 BMD와의 상관관계Correlation between Pvu II and Xba I Genotypes of ER and BMD PvuPvu IIII PP(n=30)PP (n = 30) Pp(n=68)Pp (n = 68) pp(n=59)pp (n = 59) 유의성valence L2-4L2-4 1.233±0.1561.233 ± 0.156 1.199±0.1601.199 ± 0.160 1.198±0.1381.198 ± 0.138 NS*NS * 대퇴골 목부위Femur Neck 1.029±0.1381.029 ± 0.138 1.076±0.1661.076 ± 0.166 1.067±0.1541.067 ± 0.154 NSNS 워드 삼각대Word tripod 0.946±0.1470.946 ± 0.147 1.004±0.1901.004 ± 0.190 1.001±0.1641.001 ± 0.164 NSNS 대퇴골 전자부Femur Electronic Part 0.826±0.1610.826 ± 0.161 0.854±0.1750.854 ± 0.175 0.860±0.1860.860 ± 0.186 NSNS 대퇴골간Femur 1.328±0.1641.328 ± 0.164 1.344±0.1821.344 ± 0.182 1.390±0.2021.390 ± 0.202 NSNS XbaXba II XX(n=8)XX (n = 8) Xx(n=57)Xx (n = 57) xx(n=92)xx (n = 92) 유의성valence L2-4L2-4 1.188±0.1391.188 ± 0.139 1.216±0.1601.216 ± 0.160 1.200±0.1481.200 ± 0.148 NSNS 대퇴골 목부위Femur Neck 0.975±0.1170.975 ± 0.117 1.085±0.1741.085 ± 0.174 1.058±0.1461.058 ± 0.146 NSNS 워드 삼각대Word tripod 0.881±0.1190.881 ± 0.119 1.016±0.1791.016 ± 0.179 0.992±0.1720.992 ± 0.172 NSNS 대퇴골 전자부Femur Electronic Part 0.740±0.1200.740 ± 0.120 0.874±0.1790.874 ± 0.179 0.846±0.1760.846 ± 0.176 NSNS 대퇴골간Femur 1.230±0.1441.230 ± 0.144 1.373±0.1771.373 ± 0.177 1.360±0.1941.360 ± 0.194 NSNS

*NS : 유의하지 않음(not significant)(ANCOVA를 사용한 경우 p>0.05)* NS: not significant (p> 0.05 when using ANCOVA)

상기 결과로부터, BMD에 있어서의 의미있는 차이점은 ER의PvuII 및XbaI 유전자형 사이에서는 관찰되지 않음을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that no significant difference in BMD was observed between the Pvu II and Xba I genotypes of ER.

또한, 본 발명자들은 또한 이전에 기술된 것처럼(Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H,J. Bone Miner. Res.,1996, 11, 306-311) Px 하플로타입(haplotype)과 BMD 사이의 상관관계를 조사하였으며, 그 결과를 하기표 5에 나타내었다.In addition, the inventors also found that Px haplotype, as previously described (Kobayahi S, Inoue S, Hosoi T, Ouchi Y, Shiraki M, Orimo H, J. Bone Miner. Res. , 1996 , 11, 306-311) . (haplotype) and the correlation between the BMD was investigated, the results are shown in Table 5 below.

ER의 Px 하플로타입과 BMD와의 상관관계Correlation between Px Haplotype of ER and BMD Px 하플로타입Px Haplotype 11(n=10)11 (n = 10) 10(n=42)10 (n = 42) 00(n=67)00 (n = 67) 유의성valence L2-4L2-4 1.214±0.1461.214 ± 0.146 1.235±0.1761.235 ± 0.176 1.197±0.1361.197 ± 0.136 NS*NS * 대퇴골 목부위Femur Neck 1.004±0.1161.004 ± 0.116 1.076±0.1551.076 ± 0.155 1.056±0.1521.056 ± 0.152 NSNS 워드 삼각대Word tripod 0.925±0.1160.925 ± 0.116 0.998±0.1900.998 ± 0.190 0.994±0.1640.994 ± 0.164 NSNS 대퇴골 전자부Femur Electronic Part 0.811±0.1520.811 ± 0.152 0.864±0.1700.864 ± 0.170 0.845±0.1830.845 ± 0.183 NSNS 대퇴골간Femur 1.277±0.1411.277 ± 0.141 1.364±0.1821.364 ± 0.182 1.371±0.2021.371 ± 0.202 NSNS

*NS : 유의하지 않음(not significant)(ANCOVA를 사용한 경우 p>0.05)* NS: not significant (p> 0.05 when using ANCOVA)

상기 결과로부터, Px 하플로타입은 요추 뿐만 아니라 대퇴골 목부위에서도 BMD가 없음을 예측하였다.From these results, the Px haplotype predicted BMD free in the lumbar spine as well as the femur neck.

<실시예 6> LEPR 및 ER 유전자형 사이의 상호작용이 BMD에 미치는 영향 조사Example 6 Investigation of the Effect of the Interaction Between LEPR and ER Genotypes on BMD

LEPR 및 ER 유전자사이의 상관관계가 존재하는지를 조사하기 위하여, 본 발명자들은 LEPR 유전자형에서의 BMD의 차이점을 ER 유전자형에 따라 LEPR 유전자형과 BMD의 상관관계가 변하는지를 분석하였다. 구체적으로, ERPvuII와XbaI 다형성 중 P나 X 알릴을 가진 군과 그렇지 않은 두 군으로 나누어 각각의 군에서 LEPR 유전자형과 BMD의 상관관계를 구하였다.In order to examine whether there is a correlation between the LEPR and ER genes, we analyzed the difference of BMDs in the LEPR genotypes and whether the correlation of LEPR genotypes and BMDs varies according to the ER genotypes. Specifically, the correlation between LEPR genotype and BMD in each group was obtained by dividing into two groups with and without P or X allyl among ER Pvu II and Xba I polymorphisms.

그 결과, LEPR Gln223Arg 다형성과 요추 BMD와의 연관성은 ER의 P 또는 X 알릴을 가지고 있는 대상의 경우에만 명백하였다(표 6표 7). 심지어는 LEPR 다형성의 영향이 더 현저하게 나타나는 과중량 대상에서도, ER의 P 또는 X 알릴의 부재시에는 연관성이 사라짐을 알 수 있었다.As a result, the association of LEPR Gln223Arg polymorphism with lumbar BMD was evident only in subjects with P or X allyl of ER ( Table 6 and Table 7 ). Even in overweight subjects where the effect of LEPR polymorphism is more pronounced, the association disappears in the absence of P or X allyl in the ER.

ER의PvuII 유전자형의 아그룹(subgroup)에 있어서의 LEPR의 Gln223Arg 유전자형에 따른 BMD(g/㎝2)BMD (g / cm 2 ) according to Gln223Arg genotype of LEPR in subgroup of Pvu II genotype of ER 요추Lumbar spine 대퇴골 목부위Femur Neck ER 유전자의 PvuII 유전자형PvuII Genotype of the ER Gene Gln223GlnGln223Gln ** Gln223ARGGln223ARG Arg223ArgArg223Arg ** pp Gln223GlnGln223Gln ** Gln223ARGGln223ARG Arg223ArgArg223Arg ** pp 전체all PPPP 1.335(0.200, 9)1.335 (0.200, 9) 1.189(0.111,21)1.189 (0.111, 21) 0.0110.011 1.076(0.166)1.076 (0.166) 1.008(0.124)1.008 (0.124) 0.2420.242 PpPp 1.223(0.189,20)1.223 (0.189,20) 1.189(0.148,48)1.189 (0.148,48) 0.3090.309 1.118(0.166)1.118 (0.166) 1.059(0.165)1.059 (0.165) 0.5460.546 pppp 1.209(0.099,13)1.209 (0.099,13) 1.195(0.148,46)1.195 (0.148,46) 0.7710.771 1.065(0.143)1.065 (0.143) 1.067(0.159)1.067 (0.159) 0.9020.902 과중량Overweight PPPP 1.411(0.082, 4)1.411 (0.082, 4) 1.214(0.097,12)1.214 (0.097,12) 0.0030.003 1.114(0.119)1.114 (0.119) 1.044(0.134)1.044 (0.134) 0.4570.457 PpPp 1.441(0.198, 4)1.441 (0.198, 4) 1.202(0.121,25)1.202 (0.121, 25) 0.0050.005 1.242(0.221)1.242 (0.221) 1.034(0.122)1.034 (0.122) 0.0110.011 pppp 1.252(0.092, 6)1.252 (0.092, 6) 1.225(0.153,18)1.225 (0.153,18) 0.6410.641 1.128(0.173)1.128 (0.173) 1.074(0.156)1.074 (0.156) 0.2760.276 정상normal PPPP 1.274(0.255, 5)1.274 (0.255, 5) 1.156(0.127, 9)1.156 (0.127, 9) 0.4020.402 1.046(0.204)1.046 (0.204) 0.961(0.093)0.961 (0.093) 0.1600.160 PpPp 1.169(0.147,16)1.169 (0.147, 16) 1.174(0.147,23)1.174 (0.147,23) 0.9400.940 1.087(0.141)1.087 (0.141) 1.086(0.200)1.086 (0.200) 0.6430.643 pppp 1.172(0.094, 7)1.172 (0.094, 7) 1.176(0.145,28)1.176 (0.145,28) 0.9760.976 1.011(0.092)1.011 (0.092) 1.063(0.163)1.063 (0.163) 0.3370.337

* 수치는 평균(SD, 수)을 나타낸다.* The figures represent the mean (SD, number).

†은 BMI로 보정하였다.† was corrected with BMI.

ER의XbaI 유전자형의 아그룹에 있어서의 LEPR의 Gln223Arg 유전자형에 따른 BMD(g/㎝2)BMD (g / cm 2 ) according to Gln223Arg genotype of LEPR in subgroup of Xba I genotype of ER 요추Lumbar spine 대퇴골 목부위Femur Neck ER 유전자의 XbaI 유전자형XbaI genotype of the ER gene Gln223GlnGln223Gln ** Gln223ARGGln223ARG Arg223ArgArg223Arg ** pp Gln223GlnGln223Gln ** Gln223ARGGln223ARG Arg223ArgArg223Arg ** pp 전체all XX/XxXX / Xx 1.304(0.193,19)1.304 (0.193, 19) 1.174(0.121,46)1.174 (0.121,46) 0.0010.001 1.091(0.141)1.091 (0.141) 1.063(0.183)1.063 (0.183) 0.4780.478 xxxx 1.192(0.137,23)1.192 (0.137,23) 1.203(0.153,69)1.203 (0.153,69) 0.9420.942 1.094(0.173)1.094 (0.173) 1.047(0.135)1.047 (0.135) 0.1520.152 과중량Overweight XX/XxXX / Xx 1.447(0.143, 5)1.447 (0.143, 5) 1.201(0.118,22)1.201 (0.118,22) 0.0010.001 1.140(0.125)1.140 (0.125) 1.054(0.170)1.054 (0.170) 0.5340.534 xxxx 1.298(0.129, 9)1.298 (0.129, 9) 1.220(0.132,33)1.220 (0.132,33) 0.1280.128 1.166(0.199)1.166 (0.199) 1.146(0.109)1.146 (0.109) 0.2380.238 정상normal XX/XxXX / Xx 1.253(0.186,14)1.253 (0.186,14) 1.150(0.121,24)1.150 (0.121, 24) 0.0630.063 1.074(0.146)1.074 (0.146) 1.071(0.198)1.071 (0.198) 0.5630.563 xxxx 1.124(0.094,14)1.124 (0.094,14) 1.187(0.169,36)1.187 (0.169,36) 0.2380.238 1.048(0.143)1.048 (0.143) 1.047(0.157)1.047 (0.157) 0.9100.910

* 수치는 평균(SD, 수)을 나타낸다.* The figures represent the mean (SD, number).

†은 BMI로 보정하였다.† was corrected with BMI.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 골다공증의 발생 위험을 예측하는 방법 및 이를 이용한 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트는 폐경기 이후의 여성뿐만 아니라 남성, 특히 골다공증이 시작되지 않은 젊은 남성에 있어서 향후 발생할지 모를 골다공증의 위험을 간편한 방법으로 측정할 수 있으며, 아울러 렙틴 수용체 유전자의 변이체 알릴들은 장래에 골질량의 조절을 위한 맞춤형 치료제의 개발을 위한 표적으로 유용하게 사용될 수 있다.As discussed above, the method for predicting the risk of developing osteoporosis of the present invention and the diagnostic kit for the genetic risk factor of osteoporosis using the same are not only for postmenopausal women but also for men, especially young men who have not started osteoporosis. The risk of developing osteoporosis can be measured in a simple way, and variant allyls of the leptin receptor gene can be usefully targeted for the development of customized therapeutics for the control of bone mass in the future.

Claims (9)

1) 시료로부터 추출한 DNA로부터 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성 부위를 측정하는 단계; 및1) measuring a polymorphic site of a gene involved in osteoporosis from DNA extracted from a sample; And 2) 단계 1의 측정 결과로부터 골밀도 양과의 상관관계를 구하는 단계로 구성되는 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성을 측정하여 골다공증의 위험인자를 예측하는 방법.2) A method for predicting the risk factor of osteoporosis by measuring the polymorphism of the gene involved in osteoporosis comprising the step of obtaining a correlation with the bone mineral density from the measurement result of step 1. 제 1항에 있어서, 상기 유전자는 LEPR, ER, Vitamin D receptor(VDR), 및 Transforming growth factor-β1(TGF-β1)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the gene is selected from the group consisting of LEPR, ER, Vitamin D receptor (VDR), and Transforming growth factor-β1 (TGF-β1). 제 2항에 있어서, 상기 유전자는 LEPR 또는 ER인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the gene is LEPR or ER. 제 3항에 있어서, LEPR의 다형성 부위는 Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp 및 Pro1019Pro로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 3, wherein the polymorphic site of LEPR is selected from the group consisting of Gln223Arg, Ser492Thr, Ala976Asp, and Pro1019Pro. 제 4항에 있어서, 상기 부위는 Gln223Arg인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein the site is Gln223Arg. 제 3항에 있어서, ER의 다형성 부위는PvuII 및XbaI 절단 부위인 것을 특징으로 하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the polymorphic sites of the ER are Pvu II and Xba I cleavage sites. 제 1항에 있어서, 다형성은 DNA 시퀀싱, PCR-SSCP 분석, RFLP 분석, 알릴 특이적 하이브리다이제이션법 또는 DNA 칩 방법을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the polymorphism is measured using DNA sequencing, PCR-SSCP analysis, RFLP analysis, allyl specific hybridization method or DNA chip method. 골다공증에 관여하는 유전자의 다형성 부위를 증폭시킬 수 있는 프라이머 세트, 분자량 표지자, 증폭효소, 뉴클레오타이드 및 완충액을 포함하는 골다공증의 유전적 위험 인자에 대한 진단 키트.A diagnostic kit for the genetic risk factors of osteoporosis comprising a primer set, molecular weight markers, amplification enzymes, nucleotides and buffers that can amplify the polymorphic sites of genes involved in osteoporosis. 제 8항에 있어서, 상기 유전자는 LEPR, ER, Vitamin D receptor(VDR), 및 Transforming growth factor-β1(TGF-β1)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 진단 키트.The diagnostic kit of claim 8, wherein the gene is selected from the group consisting of LEPR, ER, Vitamin D receptor (VDR), and Transforming growth factor-β1 (TGF-β1).
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