KR20090090476A - Prediction methods for autism using copy number variation and kits by using thereof - Google Patents

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Abstract

A method for predicting autism using copy number variation of genome is provided to predict risk factor of autism generation through copy number variation of genome. A method for predicting autism using a copy number variation (CNV) of genome comprises: a step of observing copy number variation of genome; and a step of confirming the expression variation of CNV. A kit for predicting autism comprises a microarray and optical measurement device. The microarray comprises a gene probe for CNV observation related to autism. The optical measurement device measures the expression variation of specific gene on CNV.

Description

유전체다형성을 이용한 자폐증 예측방법 및 예측키트{Prediction methods for autism using copy number variation and kits by using thereof}Prediction methods for autism using copy number variation and kits by using groom}

본 발명은 유전체 다형성(copy number variation; CNV)의 변화를 측정함으로써 자폐증을 예측하는 방법 및 예측키트에 관한 것이다.The present invention relates to methods and prediction kits for predicting autism by measuring changes in copy number variation ( CNV ).

자폐증은 심각한 사회성 부족, 대화 장애, 반복적인 행동 및 제한된 흥미로 특징되는 광범위한 증후군이다(Bailey et al., J Child Psychol Psychiatry (1996) 37:89-126; Rutter, J Autism Dev Disord (2005) 35:241-257). 그러므로 이 질병을 자폐증 스펙트럼 장애(autism spectrum disorder; ASD) 또는 전반적 발달 장애(pervasive developmental disorder; PDD)라고 한다(Veenstra-VanderWeele and Cook, Mol Psychiatry (2004) 9:819-832).Autism is a broad syndrome characterized by severe social deficits, impaired communication, repetitive behavior, and limited interest (Bailey et. al ., J Child Psychol Psychiatry (1996) 37 : 89-126; Rutter, J Autism Dev Disord (2005) 35: 241-257). The disease is therefore called autism spectrum disorder ( ASD ) or pervasive developmental disorder ( PDD ) (Veenstra-VanderWeele and Cook, Mol Psychiatry (2004) 9: 819-832).

이러한 이질적 장애(heterogeneous disorder)는 생리학에서 생물학적 범위까지 다양한 위험 요소들과 연관되어 있다. 자폐증 발달의 유전적인 배경에 대한 여러 증거들이 제시되고 있다(Folstein and Rosen-Sheidley, Nat Rev Genet (2001) 2:943-955; Veenstra-VanderWeele and Cook, Mol Psychiatry (2004) 9:819-832; Veenstra-VanderWeele et al., Annu Rev Genomics Hum Genet (2004) 5:379-405). 일란성 쌍둥이(monozygotic twins)(60-90% 이하)에 있어서 자폐증의 일치율은 이란성 쌍둥이(dizygotic twins)(10% 이하) 보다 상당히 높고, 형제, 자매에 있어서의 재발율은 정상군 보다 약 10배 정도 높은 것으로 알려졌다(Veenstra-VanderWeele and Cook, Mol Psychiatry (2004) 9:819-832; Cohen et al ., J Autism Dev Disord (2005) 35:103-116). ASD는 명백한 세포유전학적 이상을 가진 여러 유전 장애의 하나여서, 가끔 '2차(secondary)' 자폐증으로 불리지만(Konstantareas and Homatidis, J Autism Dev Disord (1999) 29:275-285; Lauritsen et al., J Child Psychol Psychiatry (1999) 40:335-345), 일련의 자폐증 어린이 케이스는 자폐 표현형에 특이적이고 근본적인 유전 기작을 밝히기 위하여 특발성(idiopathic) 케이스를 연구하는 것이 중요하다는 것을 나타낸다. 케이스들을 특발성으로 한정했을 때, 성비는 기대치보다 높았고, 가족 내에서의 발병율은 더 높아졌다. 이는 상대적으로 유전 요소가 크게 기여한다는 것을 반영한다(Folstein and Rosen-Sheidley, Nat Rev Genet (2001) 2:943-955). 특발성 자폐증에서 가장 선호하는 유전 모델 중 하나는 다좌위(multilucus) 모델이다. 이는 아이들이 이질적 표현형을 가진 부모로부터 복합적인 유전자들을 물려받아 영향을 받는다는 것이다(Folstein and Rosen-Sheidley, Nat Rev Genet (2001) 2:943-955). 물려받은 유전자들의 여러 조합은 형제, 자매 및 가족 구성원들에 있어서 자폐증의 심각도 및 징후에 대한 다형성(variation)을 설명할 수 있다. 이러한 복잡한 유전 패턴들에 대하여, 다양한 연계 분석들은 ASD에 있어서 15개 이상의 유전자좌에 대한 연관성을 제시하고 있다. 그리고 최근에는 시냅스 기반 유전자(synaptic scaffolding gene)인 SHANK3에서의 돌연변이가 ASD와 연관되어 있다고 밝혀졌다(Risch et al., Am J Hum Genet (1999) 65:493-507; Durand et al., Nat Genet (2007) 39:25-27). 그러나 이러한 유전적, 표현형적 이질성은 ASD-관련 유전 기작을 발견하기 어렵게 만든다. These heterogeneous disorders are associated with various risk factors ranging from physiology to biological range. Evidence on the genetic background of autism development is presented (Folstein and Rosen-Sheidley, Nat Rev Genet (2001) 2: 943-955; Veenstra-Vander Weele and Cook, Mol Psychiatry (2004) 9: 819-832; Veenstra-VanderWeele et al ., Annu Rev Genomics Hum Genet (2004) 5: 379-405). The concordance rate of autism in monozygotic twins (below 60-90%) is significantly higher than that of dizygotic twins (below 10%), and the relapse rate in brothers and sisters is about 10 times higher than in normal group. (Veenstra-Vander Weele and Cook, Mol Psychiatry (2004) 9: 819-832; Cohen et al ., J Autism Dev Disord (2005) 35: 103-116). ASD is one of several genetic disorders with obvious cytogenetic abnormalities, sometimes referred to as 'secondary' autism (Konstantareas and Homatidis, J Autism Dev Disord (1999) 29: 275-285; Lauritsen et. al ., J Child Psychol Psychiatry (1999) 40: 335-345), a series of cases of autism indicate that it is important to study idiopathic cases to elucidate the genetic mechanisms specific to the autistic phenotype. By limiting cases to idiopathic, the sex ratio was higher than expected and the incidence in the family was higher. This reflects a relatively large contribution of genetic elements (Folstein and Rosen-Sheidley, Nat Rev Genet (2001) 2: 943-955). One of the most preferred genetic models in idiopathic autism is the multilucus model. This is because children inherit multiple genes from parents of heterogeneous phenotypes (Folstein and Rosen-Sheidley, Nat Rev Genet (2001) 2: 943-955). Different combinations of inherited genes may explain polymorphisms for the severity and signs of autism in siblings, sisters and family members. For these complex genetic patterns, various linkage analyzes suggest an association for more than 15 loci in ASD. Recently, a mutation in SHANK3 , a synaptic scaffolding gene, has been shown to be associated with ASD (Risch et. al ., Am J Hum Genet (1999) 65: 493-507; Durand et al ., Nat Genet (2007) 39: 25-27). However, this genetic and phenotypic heterogeneity makes it difficult to find ASD-related genetic mechanisms.

전체 게놈 연관 기술에 있어서의 발달로 인해, 유전자좌 특이적인 분석에서 재현에 대한 게놈-와이드 판단으로 변화가 진행되었다. 특히, 마이크로어레이 기반의 비교유전자보합법(microarray based comparative genomic hybridization; 어레이- CGH)은 핵형분석(karyotyping)이나 CGH 같은 전통적인 세포유전학적 기술의 한계를 극복하게 하였다(Speicher and Carter, Nat Rev Genet (2005) 6:782-792). 그리고 다양한 질병들에 있어서 복제수 변화를 분석하는데 널리 적용되었다. 어레이-CGH를 통하여, 유전체 다형성(copy number variation; CNV)이라고 부르는 게놈 다형성의 새로운 개념이 제시되었다(Iafrate et al., Nat Genet (2004) 36:949-951). CNV는 복합적인 질병들에 있어서 표현형적 이질성(phenotypic heterogeneity) 또는 다양한 감수성들(susceptibilities)에 대해 밝힐 것으로 여겨진다(Freeman et al., Genome Res (2006) 16:949-961). 최근에 Sebat 등은 비록 돌연변이가 재현적으로 관찰되지는 않았지만, 처음으로 CNVs과 특발성 ASD 사이의 중요한 연관성을 보고했다(Sebat et al ., Science (2007) 316:445-449). Advances in whole genome association techniques have led to a shift from locus-specific analysis to genome-wide judgments on reproduction. In particular, microarray based comparative genomic hybridization ( Array- CGH ) has overcome the limitations of traditional cytogenetic techniques such as karyotyping and CGH (Speicher and Carter, Nat Rev Genet ( 2005) 6: 782-792). It has also been widely applied to analyze changes in copy number in various diseases. Through array-CGH, a new concept of genomic polymorphism called copy number variation ( CNV ) has been proposed (Iafrate et al ., Nat Genet (2004) 36: 949-951). CNV is believed to reveal phenotypic heterogeneity or various susceptibilities in complex diseases (Freeman et al. al ., Genome Res (2006) 16: 949-961). Recently, Sebat et al. Reported for the first time a significant association between CNVs and idiopathic ASDs, although mutations were not reproducibly observed (Sebat et al. al ., Science (2007) 316: 445-449.

본 발명에서는 처음 발병하였든지 유전되었든지 상관없이 공통적인-CNVs가 특발성 ASD 환자들 사이에서 높게 공유된다고 보고, 이 가능성을 확인하기 위해서, 본 발명자들은 전체-게놈 복제수 분석을 사용하여 ASD 케이스들 뿐만 아니라 대조 군에서의 모든 CNVs을 밝히고 그 연관성을 확인하였다.In the present invention, we report that common-CNVs are highly shared among idiopathic ASD patients, regardless of onset or heredity, and to confirm this possibility, we used a full-genomic copy number analysis to determine ASD cases. In addition, all CNVs in the control group were identified and associated.

국제출원번호 PCT/SE2004/000193호(국제출원일 2004.03.02)는 자폐증의 진단에 관한 것으로서, 각각 분자량 1779 +/-1 Da, 1865 +/-1 Da 및 2022 +/-1 Da의 아미노산 서열 SKITHRIHWESASLL, SSKITHRIHWESASLL, 및 SSKITHRIHWESASLLR을 갖는 특정 펩티드의 존재에 관하여 조직 샘플, 체액 샘플 및/또는 혈장 샘플을 분석하는 고농도의 특정 펩티드의 존재를 결정함으로써 자폐증을 진단하는 방법이 개시되어있다.International Application No. PCT / SE2004 / 000193 (International Application No. 2004.03.02) relates to the diagnosis of autism, with the amino acid sequence SKITHRIHWESASLL having a molecular weight of 1779 +/- 1 Da, 1865 +/- 1 Da and 2022 +/- 1 Da, respectively. A method of diagnosing autism is disclosed by determining the presence of high concentrations of specific peptides that analyze tissue samples, body fluid samples, and / or plasma samples with respect to the presence of specific peptides with SSKITHRIHWESASLL, and SSKITHRIHWESASLLR.

본 발명은 새롭게 자폐증을 예측하는 방법 및 예측키트 그리고 이에 사용되는 자폐증을 예측하기 위한 유전자를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a method for predicting autism and a gene for predicting autism to be used.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 1) 염색체 상의 유전체 다형성(copy number variation; CNV)을 관찰하는 단계; 및 (2) 표 1에서 정의된 자폐증 관련 CNV 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 CNV의 발현 변화를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자폐증 예측 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of 1) observing genome polymorphism ( CnV ) on the chromosome; And (2) provides autism prediction method comprising the step of identifying the expression change of any one or more CNV selected from the group of CNV-related CNV defined in Table 1.

본 발명은 (1) 염색체 상의 유전체 다형성(copy number variation; CNV)을 관찰하기 위하여 표 1에서 정의된 자폐증 관련 CNV 그룹을 관찰하기 위한 CNV 관찰 유전자 프로브를 포함하는 마이크로 어레이; 및 (2) 상기 CNV 상에 위치하는 특정 유전자의 발현 변화를 측정하는 광학측정 장치를 포함하는 자폐증 예측 키트를 제공한다.The present invention provides a microarray comprising a CNV observation gene probe for observing autism related CNV groups defined in Table 1 for observing genomic copy number variation ( CNV ) on chromosomes; And (2) provides an autism prediction kit comprising an optical measuring device for measuring the expression change of a specific gene located on the CNV.

또한 본 발명은 자폐증 예측을 위한 디펜신 알파 5(defensin alpha 5; DEFA5 ) 유전자를 포함하는 진단키트를 제공한다.The present invention also provides a diagnostic kit comprising a defensin alpha 5 ( DEFA5 ) gene for predicting autism.

본 발명의 제1의 양태는 (1) 염색체 상의 유전체 다형성(copy number variation; CNV)을 관찰하는 단계; 및 (2) 표 1에서 정의된 자폐증 관련 CNV 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 CNV의 발현 변화를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자폐증 예측 방법을 제공한다. 상세하게는 상기 CNV은 염색체 8p23.1 또는 염색체 17p11.2 상에 존재하는 것을 특징으로 한다. 보다 상세하게는 상기 CNV은 염색체 8p23.1 상의 CNV-L(유전체 다형성 소실)인 것을 특징으로 한다.A first aspect of the invention comprises the steps of (1) observing genome polymorphism ( CnV ) on chromosomes; And (2) provides autism prediction method comprising the step of identifying the expression change of any one or more CNV selected from the group of CNV-related CNV defined in Table 1. Specifically, the CNV is characterized in that it is present on chromosome 8p23.1 or chromosome 17p11.2. More specifically, the CNV is characterized in that the CNV-L (dielectric polymorphism loss) on chromosome 8p23.1.

본 명세서에 기재된 "염색체 p" 및 "염색체 q"라는 용어는 DNA 복제가 끝나고 두 개의 염색분체가 동원체(centromere)에 의해 묶여있는 상태인 세포 분열 중기의 염색체에서 동원체를 기준으로 짧은 쪽을 단완(short-arm) 혹은 p 암(p-arm), 긴 쪽을 장완(long-arm) 혹은 q 암(q-arm)이라 하는데, 각각 "p 암" 및 "q 암"을 의미한다. "염색체 8p23.1"은 인간의 8번 염색체의 p 암에 위치하고, "염색체 17p11.2"는 인간의 17번 염색체의 p 암에 위치한다. 이를 좀 더 설명하면, 인간의 중기 염색체를 염색하면 특징적인 밴드 패턴을 보이며, 이를 사이토제닉 밴드 또는 사이토밴드(cytoband)라 한다. 인간에게는 상염색체 22쌍과 1쌍의 성염색체가 있다. 1960년도 후반에 과학자들은 키나크린 무스타드(quinacrine mustard) 염색된 식물의 염색체에서 특징적인 염색 패턴을 보이는 것을 발견했다(Caspersson et al., 1968). 이런 밴딩 기술은 인간의 염색체에 적용되었고(Caspersson et al., 1971), 이런 밴드 패턴은 세밀화될 수 있고, 정상의 염색체가 혼동없이 쉽게 동정될 수 있을 뿐만 아니라 주요한 구조적 변형도 또한 특징화될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 부위(region)와 밴드는 연속하여서 동원체로부터 각각의 염색체 암(arm)의 바깥쪽으로 번호가 정해졌다. 특정한 독특한 밴드 랜드마크(landmark)가 각각의 암을 부위(region)로 분할하기 위해 선택되었다. 이러한 랜드마크는 랜드마크의 끝 쪽 부위에 전적으로 속하고 그 부위의 첫번째 밴드로 여겨졌다. 따라서 첫번째 발견되는 랜드마크는 부위 2의 시작이 된다. 이렇게 정해진 부위는 그 부위의 염색패턴에 따라 두개 또는 그 이상으로 나누어진다. 예를 들어 부위 8q2는 4개의 밴드로 나누어져, 8q21, 8q22, 8q23, 8q24로 된다. 늦은 전기에서의 염색체를 사용한 증가된 밴드 해상도로, 중기 염색체의 낮은 해상도 밴드의 어떤 것들은 새롭게 등장하는 고해상도 밴드에 따라 더욱더 나누어질 수 있다. 만약 존재하는 밴드가 하위로 나누어질 때, 소수점이 원래의 밴드 위치 뒤에 놓이고 하위 밴드를 할당하는 숫자가 뒤따른다. 예를들면 회색 염색, 고해상도 밴드는 8q22 밴드를 하위 밴드 8q22.1, 8q22.2, 8q22.3으로 나뉜다. 8q22.1가 8q22.3보다 동원체에 더 가깝다. 만약 하위 밴드가 더욱 나누어지면, 추가적인 숫자가 추가된다(Kuo-Ho Yen 등, Bioinformatics 2005 21(17):3469-3474). As used herein, the terms "chromosome p" and "chromosome q" refer to the short side of the chromosome in the chromosome of the cell division stage where DNA chromosome ends and two chromosomes are bound by centromere. The short-arm or p-arm, the long side is called the long-arm or q-arm, meaning "p-arm" and "q-arm", respectively. "Chromosome 8p23.1" is located in p cancer of human chromosome 8 and "chromosome 17p11.2" is located in p cancer of human chromosome 17. In more detail, staining the human medium-term chromosome shows a characteristic band pattern, which is called a cytogenic band or a cytoband. Humans have 22 autosomal pairs and 1 pair of sex chromosomes. In the late 1960s, scientists found a characteristic staining pattern on the chromosomes of quinacrine mustard stained plants (Caspersson et al., 1968). This banding technique has been applied to human chromosomes (Caspersson et al., 1971), and this band pattern can be refined and not only can the normal chromosomes be easily identified without confusion, but also major structural modifications can also be characterized. It turns out that there is. Regions and bands were consecutively numbered from the mobilization outward of each chromosome arm. Specific unique band landmarks were selected to divide each cancer into regions. These landmarks belonged entirely to the end of the landmark and were considered the first band of that site. Thus, the first landmark found is the beginning of region 2. This site is divided into two or more depending on the staining pattern of the site. For example, the site 8q2 is divided into four bands, and becomes 8q21, 8q22, 8q23, and 8q24. With increased band resolution using chromosomes in the late period, some of the lower resolution bands of the medium chromosome can be further divided according to the emerging high resolution bands. If an existing band is divided into lower subdivisions, the decimal point is placed after the original band position, followed by the number that allocates the lower band. For example, gray staining, high resolution bands are divided into 8q22 bands and subbands 8q22.1, 8q22.2, and 8q22.3. 8q22.1 is closer to isotope than 8q22.3. If the lower band is further divided, additional numbers are added (Kuo-Ho Yen et al., Bioinformatics 2005 21 (17): 3469-3474).

본 명세서에 기재된 "CNV"라는 용어는 염색체 상의 유전체 다형성(copy number variation; CNV, 이하 CNV라 한다)을 의미한다. 구체적으로는 개인마다 유전체의 양이 부분적으로 차이가 있어서, 질병에 대한 감수성이나 약에 대한 반응도 개인차가 있다는 것이다. The term "CNV" as used herein refers to copy number variation ( CNV , hereinafter referred to as CNV) on chromosomes. Specifically, there is a partial difference in the amount of genomes in each individual, so there are individual differences in sensitivity to disease and response to drugs.

본 명세서에 기재된 "CNV-G 및 CNV-L"이라는 용어는 각각 CNV의 획득(CNV-Gain) 및 결실(CNV-Loss)을 의미한다.The terms “CNV-G and CNV-L” described herein refer to the acquisition (CNV-Gain) and deletion (CNV-Loss) of CNV, respectively.

본 발명의 제2의 양태는 (1) 염색체 상의 유전체 다형성(copy number variation; CNV)을 관찰하기 위하여 표 1에서 정의된 자폐증 관련 CNV 그룹을 관찰하기 위한 CNV 관찰 유전자 프로브를 포함하는 마이크로 어레이; 및 (2) 상기 CNV 상에 위치하는 특정 유전자의 발현 변화를 측정하는 광학측정 장치를 포함하는 자폐증 예측 키트를 제공한다. 자세하게는 상기 CNV 관찰 프로브는 염색체 8p23.1 또는 염색체 17p11.2 상의 CNV 관찰 프로브인 것을 특징으로 한다.A second aspect of the present invention provides a microarray comprising a CNV observation gene probe for observing autism related CNV groups defined in Table 1 for observing genomic copy number variation ( CNV ) on chromosomes; And (2) provides an autism prediction kit comprising an optical measuring device for measuring the expression change of a specific gene located on the CNV. Specifically, the CNV observation probe is characterized in that the CNV observation probe on chromosome 8p23.1 or chromosome 17p11.2.

본 발명의 제3의 양태는 자폐증 예측을 위한 디펜신 알파 5(defensin alpha 5; DEFA5 ) 유전자를 포함하는 키트를 제공한다.A third aspect of the invention provides a kit comprising a defensin alpha 5 ( DEFA5 ) gene for predicting autism.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention is not limited to the contents of the present invention.

< < 실시예Example 1 > 유전체 다형성( 1> dielectric polymorphism ( copycopy numbernumber variationvariation ; ; CNVCNV ) 분석) analysis

(1) 자폐증 환자 및 세포 시료의 수집(1) collection of autism patients and cell samples

자폐증 스펙트럼 장애(autism spectrum disorder; ASD)로 진단된 28명의 어린이들(남자어린이 24명 및 여자어린이 4명, 진단 시 평균 나이=5.6살)은 한국 아산 의학센터의 발달장애 클리닉으로부터 모집하였다. 이들은 정신 장애의 진단 및 통계 편람 4판(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, 4th edition; DSMIV) 진단기준(AP Association, 1994)에 기초하여 4명의 인증된 정신과 의사(S.C, B.K, J.H, H.Y)에 의해 진단되었다. 모든 연구 주체는 핵형 이상 (karyotypic abnormalities)이나 변형(dysmorphic) 특징이 없는 특발성 ASD 환자들이다. 본 발명자들은 정상군과 비교하여 ASD 환자들에서 특히 공통적인 CNVs을 확인하기 위해서 케이스-대조 디자인(case-control design)을 적용하였다. 정상 대조구으로는 어떤 이상 징후 및 유전 장애 가족력이 없는 62명의 한국인 성인(남성 45명 및 여성 17명, 평균 나이=31살)의 혈액 DNA를 사용하였다. 샘플 수집 및 복제수 분석은 아산 의학 센터 임상시험심사위원회(Institutional Review Board)의 승인하에서 수행되었다(2005-0162). Twenty-eight children diagnosed with autism spectrum disorder ( ASD ) (24 male and four female, mean age at diagnosis = 5.6 years old) were recruited from the Asan Medical Center's Developmental Disorder Clinic. They are four certified psychiatrists (SC, BK, JH, HY) based on the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, 4th edition ( DSMIV ) Diagnostic Criteria (AP Association, 1994). Was diagnosed by. All study subjects are idiopathic ASD patients with no karyotypic abnormalities or dysmorphic features. We applied a case-control design to identify CNVs that are particularly common in ASD patients compared to normal groups. Normal controls were blood DNA of 62 Korean adults (45 males and 17 females, mean age = 31 years old) without any abnormal signs and family history of genetic disorders. Sample collection and copy number analysis were performed with the approval of the Asan Medical Center Institutional Review Board (2005-0162).

(2) 어레이-비교유전자보합법(microarray based-comparative genomic hybridization; 어레이- CGH) 분석(2) microarray based-comparative genomic hybridization ( array- CGH ) analysis

본 발명자들은 4,043개의 인간 박테리아 인공 염색체(human Bacterial Artificial Chromosomes; BAC)로 구성된 거대 삽입 클론 어레이를 사용하였다. 이는 전체 게놈에 걸쳐서 평균 1Mb 정도의 간격을 두었다(MacArrayTM Karyo4000, 마크로젠, 서울, 한국). 각 클론에 대한 자세한 정보는 다음의 웹사이트에서 구할 수 있다(http://lib.cuk.ac.kr/micro/CGH/MacArray.htm). 전체 혈액으로부터 추출된 게노믹 DNA를 어레이-CGH에 사용하였다. 30명의 정상 남성들과 30명의 정상 여성들로부터 모아진 게노믹 DNA를 성별을 맞춘 대조구 DNA로 사용하였다. 시험구 및 대조구 DNA는 바이오프라임 라벨링 키트(Invitrogen, Carlsbad, CA)를 사용하여 표지 화되었다. 700ng의 DpnII 처리된 DNA은 30 ul의 2.5 X 랜덤 프라이머 용액에서 변성시켰고 얼음에서 급속하게 식혔다. Cy3, Cy5 표지 및 정제는 제조자의 설명서에 따라 수행되었다. 정제된 DNA는 130 ug의 인간 Cot-1 DNA를 사용하여 침전시켰다(Roche, Mannheim, Germany).We used a large insertion clone array consisting of 4,043 human Bacterial Artificial Chromosomes ( BACs ). This was spaced an average of 1 Mb across the entire genome (MacArray ™ Karyo4000, Macrogen, Seoul, Korea). Detailed information about each clone can be found at http://lib.cuk.ac.kr/micro/CGH/MacArray.htm. Genomic DNA extracted from whole blood was used for Array-CGH. Genomic DNA collected from 30 normal men and 30 normal women was used as gender-matched control DNA. Test and control DNAs were labeled using the Bioprime Labeling Kit (Invitrogen, Carlsbad, Calif.). 700 ng of DpnII treated DNA was denatured in 30 ul of 2.5 × random primer solution and rapidly cooled on ice. Cy3, Cy5 labeling and purification were performed according to the manufacturer's instructions. Purified DNA was precipitated using 130 ug of human Cot-1 DNA (Roche, Mannheim, Germany).

어레이-CGH는 MAUI 하이브리다이제이션 스테이션(BioMicro Systems, Salt Lake city, UT)을 사용하여 이전에 기술한 것과 같이 수행하였다(Kim et al., Gastroenterology (2006) 131:1913-1924). 슬라이드들은 상온에서 용액 1(2X SSC, 0.1% SDS)로 10분 동안 1번, 용액 2(0.1X SSC, 0.1% SDS)로 10분 동안 2번, 용액 3(0.1X SSC)으로 1분 동안 3번 연속적으로 씻어낸 다음, 증류수에서 10초 동안 헹궈냈다. 마지막으로, 슬라이드들은 1000rpm으로 2분 동안 회전-건조시켰다. Array-CGH was performed as previously described using MAUI hybridization station (BioMicro Systems, Salt Lake city, UT) (Kim et al. al ., Gastroenterology (2006) 131: 1913-1924. Slides were once at room temperature for 10 minutes with solution 1 (2X SSC, 0.1% SDS), twice for 10 minutes with solution 2 (0.1X SSC, 0.1% SDS) and for 1 minute with solution 3 (0.1X SSC). Rinse in succession three times and then rinse in distilled water for 10 seconds. Finally, the slides were spin-dried at 1000 rpm for 2 minutes.

(3) 이미지 스캐닝 및 데이타 처리(3) image scanning and data processing

어레이들은 GenePix 4100B 스캐너(Axon Instruments, Sunnyvale, CA)를 사용하여 스캔되었고, 이미지는 GenePix Pro 6.0을 사용하여 처리되었다. 미가공(raw) 어레이-CGH 데이타의 처리 및 표준화는 웹-기반 어레이-CGH 분석 소프트웨어 ArrayCyGHt를 사용하여 수행되었다(http://genomics.catholic.ac.kr/arrayCGH/) (Kim et al., Bioinformatics (2005) 21:2554-2555). 신호 세기 비율(Cy3/Cy5)은 계산되고 log2 스케일로 변환되었다. 복제수 변화에 대한 세기 비율에 대한 컷오프수치를 정하기 위해서, 5번의 독립적인 자신 대 자신(self-to-self) 하이브리다이 제이션을 수행하였다. 대조구의 평균 표준 편차(standard deviation; SD)는 log2 스케일로 0.081이었다. 본 발명에서 복제수 변화에 대한 컷오프 수치는 log2 스케일로 대조구 SD의 3배인 ±0.25로 정해졌다. 더 신뢰성 있는 해석을 위해서, 실험된 모든 경우에 있어서 염료 교환 분석(dye swap analysis)을 수행하였다. 염료 교환은 동일한 샘플을 가지고 하이브리다이제이션을 반복했으나, 염료 바이어스(dye bias)를 제거하기 위한 형광 수준은 교환하였다. 다시 말하면, 첫 번째 어레이에서는 시험구 DNA는 Cy3(녹색)로, 대조구 DNA는 Cy5(빨간색)로 표지되었지만, 두 번째 어레이에서는 시험구 DNA는 Cy5로, 대조구 DNA는 Cy3로 표지되었다. 만약 진짜로 복제수 변화가 일어났다면, 시험구/대조구 세기 비율 수치는 염료의 교체에 따라 바뀌어야만 한다. 이렇게 염료 교환 분석에서 나타난 일치된 복제수 변화는 진정한 변화로 고려된다. Arrays were scanned using a GenePix 4100B scanner (Axon Instruments, Sunnyvale, Calif.) And images were processed using GenePix Pro 6.0. Processing and standardization of raw array-CGH data was performed using the web-based array-CGH analysis software ArrayCyGHt (http://genomics.catholic.ac.kr/arrayCGH/) (Kim et al ., Bioinformatics (2005) 21: 2554-2555). The signal strength ratio (Cy3 / Cy5) was calculated and converted to log 2 scale. Five independent self-to-self hybridizations were performed to establish cutoff values for intensity ratios for copy number changes. The standard deviation ( SD ) of the control was 0.081 on a log 2 scale. In the present invention, the cutoff value for the copy number change was set to ± 0.25, which is three times the control SD on a log 2 scale. For a more reliable analysis, dye swap analysis was performed in all cases tested. Dye exchange repeated hybridization with the same sample, but fluorescence levels were exchanged to remove dye bias. In other words, in the first array the test DNA was labeled with Cy3 (green) and the control DNA was labeled with Cy5 (red), whereas in the second array the test DNA was labeled with Cy5 and the control DNA was labeled with Cy3. If the copy number change really occurred, the test / control intensity ratio value should change with the replacement of the dye. This consistent copy number change in dye exchange analysis is considered a true change.

(4) 결과(4) results

유전체 다형성(Dielectric polymorphism ( copycopy numbernumber variationvariation ; ; CNVCNV ) 확인) Confirm

염료 바이어스(dye bias)를 최소화하기 위해서, 본 발명자들은 CNVs를 결정하기 위한 염료-교환 분석(dye-swap analysis)을 수행하였다. 도 1은 염료-교환 어레이-CGH에 의해 검출된 CNVs을 나타낸다. 미리 정해진 컷오프 수치를 기초로 하여, 전체 염색체에 걸쳐서 38 부분의 CNVs가 밝혀졌다(표 1). 평균적으로, 각 ASD 케이스 당 3 CNVs 및 각 대조구 당 1.6 CNVs로 나타났다. 28명의 ASD 케이스들 모 두에서는 하나 또는 그 이상의 복제수 변화가 나타났지만, 62명의 대조구 중 7명은 어떤 CNVs도 나타나지 않았다. 38 부분의 CNVs 중에서 14 부분은 케이스들과 대조구에서 모두 나타났으며, ASD 케이스에서만 나타난 것은 19 부분, 대조구에서만 나타난 것은 5부분이었다(표 1). 본 발명에서 밝힌 34 부분의 CNV는 이전에 보고된 CNV 부분들과 겹쳤지만, 남은 4 부분의 복제수 변화는 알려진 CNV 부분과 가깝게 위치하긴 하지만 겹치지는 않았다(표 1). 몇몇 CNVs은 본 발명에서 재현되게 관찰되었다. 특히 4q35.2(34/90, 37.8%), 8p23.1(27/90, 30%), Xq23(19/90, 21.1%), 13q21.1(15/90, 16.7%), 1p21.1(12/90, 13.3%), 19q13.12(11/90, 12.2%) 및 17p11.2(9/90, 10%) 상의 CNVs은 다른 CNVs보다 더 빈번하게 관찰되었다.In order to minimize dye bias, we performed a dye-swap analysis to determine CNVs. 1 shows CNVs detected by dye-exchange array-CGH. Based on predetermined cutoff values, 38 parts of CNVs were found across the entire chromosome (Table 1). On average, 3 CNVs for each ASD case and 1.6 CNVs for each control. All 28 ASD cases showed one or more copy number changes, but seven of the 62 controls did not show any CNVs. Of the 38 CNVs, 14 were found in both cases and controls, 19 in ASD cases and 5 in controls (Table 1). The 34-part CNV revealed in the present invention overlaps with previously reported CNV parts, but the remaining 4 copy number changes, although located close to the known CNV part, but did not overlap (Table 1). Several CNVs have been observed to be reproduced in the present invention. Especially 4q35.2 (34/90, 37.8%), 8p23.1 (27/90, 30%), Xq23 (19/90, 21.1%), 13q21.1 (15/90, 16.7%), 1p21.1 CNVs on (12/90, 13.3%), 19q13.12 (11/90, 12.2%) and 17p11.2 (9/90, 10%) were observed more frequently than other CNVs.

< 표 1 > 밝혀진 유전체 다형성(CNV)의 일반적 특징들Table 1 General characteristics of the identified genome polymorphisms (CNV)

Figure 112008012920613-PAT00001
Figure 112008012920613-PAT00001

a 유전체 다형체 데이타베이스로부터의 유전체 다형성(CNV) ID 번호 : http://projects.tcag.ca/variation/ a dielectric polymorph Polymorphic dielectric from the database (CNV) ID Number: http://projects.tcag.ca/variation/

* 8p23.1 및 17p11.2 상의 CNV-L의 분포는 ASD와 대조구 그룹 간에 상당히 다르다.* The distribution of CNV-L on 8p23.1 and 17p11.2 differs significantly between ASD and control groups.

G, 복제수 획득(copy number gain); L, 복제수 소실(copy number loss)G, copy number gain; L, copy number loss

특발성 Idiopathic ASDASD 와 크게 연관된 Largely associated with CNVsCNVs

본 발명자들은 ASD와 대조구 그룹 사이의 CNVs의 분포를 비교하였다. 복제수 상태에 따라서 CNVs를 구별하기 위해서, 복제수 획득을 나타내는 CNV는 CNV-G라고 하고, 복제수 소실을 나타내는 CNV는 CNV-L이라고 했다. 38 부분의 CNVs 중에서 8p23.1(p=0.003) 및 17p11.2 (p=0.008) 상의 CNV-Ls 분포는 케이스와 대조구 사이에 상당히 달랐다(표 1). 8p23.1 상의 CNV-L은 28명의 ASDs에서 12 케이스(42.9%)로 관찰되었으나, 62명의 대조구에서는 8 케이스(12.9%)인 것으로 나타났다. 17p11.2 상의 CNV-L은 4명의 ASDs에서 관찰되었으나, 대조구에서는 나타나지 않았다. 본 발명자들이 연관성의 강도(the strength of the association)를 확인하였을 때, 8p23.1 상의 CNV-L은 특발성 자폐증과의 중요한 연관성을 나타냈다(교차비(odd ratio; OR) = 5.1, 95% 신뢰구간(confidence interval; CI) 1.7-14.5). 본 발명자들은 남성들과 여성들을 분리해서 연관성의 강도를 시험하였다. 남성들에서는 연관성이 강하게 나타났지만((OR = 7.3, 95% CI 2.0-27.1), 여성에서는 그렇지 않았다. 하지만 대부분 케이스가 남성이기 때문에(86%), 여성에 대하여 의미있는 결론이라고 하기는 어렵다. 17p11.2 상의 CNV-L에 대한 OR은 대조구 그룹에서 없었기 때문에 계산할 수 없었다.We compared the distribution of CNVs between ASD and control groups. In order to distinguish CNVs according to the copy number status, the CNV indicating the copy number acquisition was called CNV-G, and the CNV indicating the copy number loss was referred to as CNV-L. Among the 38 parts of CNVs, the CNV-Ls distributions on 8p23.1 ( p = 0.003) and 17p11.2 ( p = 0.008) were significantly different between case and control (Table 1). CNV-L on 8p23.1 was observed in 12 cases (42.9%) in 28 ASDs, but 8 cases (12.9%) in 62 controls. CNV-L on 17p11.2 was observed in four ASDs, but not in the control. When we identified the strength of the association, CNV-L on 8p23.1 showed an important association with idiopathic autism (odd ratio ( OR ) = 5.1, 95% confidence interval ( confidence interval; CI ) 1.7-14.5). We separated men and women to test the strength of association. The association was strong in men (OR = 7.3, 95% CI 2.0-27.1), but not in women, but since most cases are men (86%), it is difficult to say meaningful conclusions about women. The OR for CNV-L on 17p11.2 could not be calculated because it was not in the control group.

8p23.1 상의 CNV-L은 3개의 BAC 클론을 포함하는 1.1Mb 크기의 부분이다(MG4738,MG5256 및 MG5126: 염색체 8 상의 6.65Mb-7.71Mb). 이 부분에는 DEFENSIN 유전자군 클러스터를 포함하고 있다(도 1E). 17p11.2 상의 CNV-L은 대략 20kb 크기의 부분이고(MG2510: 염색체 17 상의 21.82 Mb-21.85 Mb), 이 부분에는 알려진 코딩 유전자들이 없다.CNV-L on 8p23.1 is a 1.1 Mb sized portion comprising three BAC clones (MG4738, MG5256 and MG5126: 6.65Mb-7.71Mb on chromosome 8). This part contains the DEFENSIN gene cluster ( FIG. 1E ). CNV-L on 17p11.2 is approximately 20 kb in size (MG2510: 21.82 Mb-21.85 Mb on chromosome 17) and there are no known coding genes.

< < 실시예Example 2 > 8 2> 8 p23p23 .1 상의 .1 Top CNVCNV 에 대한 정량 평가 분석Quantitative Assessment Analysis for

(1) 형광동소보합법(fluorescence in situ hybridization; FISH)(1) fluorescence in situ hybridization ( FISH )

FISH 분석을 위하여 4명의 자폐증 환자 및 3명의 대조구로부터 중기 스프레드(Metaphase spread)를 준비하였다. MG5126 BAC 클론(8p23.1)은 텍사스 레드로 표지하였고 MG4398 BAC 클론(8q24.21)은 플루오레세인 이소치오시아네이트(fluorescein isothiocyanate; FITC)로 표지하였다. 표지물은 중기 스프레드로 동시에 하이브리다이제이션하였다. FISH 신호수는 각 케이스 당 100 현미경적 시야(microscopic fields)로 계산되었고 평균수가 계산되었다.Metaphase spreads were prepared from four autism patients and three controls for FISH analysis. The MG5126 BAC clone (8p23.1) was labeled Texas Red and the MG4398 BAC clone (8q24.21) was labeled with fluorescein isothiocyanate ( FITC ). Labels were hybridized simultaneously with medium spreads. FISH signal counts were calculated with 100 microscopic fields per case and the average number was calculated.

(2) CE-SSCP에 의한 DEFENSIN 유전자 정량화(2) Quantification of DEFENSIN Gene by CE-SSCP

8p 상의 7Mb 부분에 위치한 DEFENSIN 유전자군의 하나인 디펜신 알파 5(defensin alpha 5; DEFA5 ) 및 내부 대조구로서 미엘로퍼록시다제(myeloperoxidase; MPO ) 유전자를 얻기 위한 특이적인 프라이머를 다음과 같이 디자인하였다. DEFA5-F: 5-AAAGGGATCTTGAGAACAAA-3(서열번호 1); DEFA5-R: 5- GAGAGCAGGAGTGGATATGT-3(서열번호 2); MPO-F: 5-CCAGCCCAGAATATCCTTGG-3(서열번호 3); MPO-R: 5-GGTGATGCCTGTGTTGTCG-3(서열번호 4)이다. 이들 프라이머를 사용하여, 정량 게노믹 DNA PCR(quantitative genomic DNA PCR; qPCR)을 수행하였다. PCR은 95℃에서 2분동안 초기 변성(denaturation), 그 다음에 95℃에서 30초 동안 변성, 55℃에서 30초 동안 결합(annealing), 72℃에서 30초 동안 신장(extension)을 30회 반복한 다음, 72℃에서 7분 동안 마지막 신장을 수행시켰다. PCR 산물은 이전에 기술된 모세관 전기영동-단일가닥 입체다형(capillary electrophoresis-single strand conformational polymorphism; CE - SSCP)에 적용시켰다(Park et al., Electrophoresis (2006) 27:3836-3845). 즉, 피크 위치를 측정하기 위해서, 1 ul의 qPCR 산물을 13.5 ul의 탈이온화된 포름아미드와 0.5 ul의 ROX 500 크기의 스탠다드(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)에 혼합하였다. 열변성 후에, CE-SSCP를 ABI Prism 310 유전분석기(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)로 수행하였다. 3.5% 진스캔(GeneScan) 폴리머와 10% 글리세롤이 포함된 1XTBE 완충액을 사용하였다. 전기영동 조건은 이전에 기술하였다(Park et al., Electrophoresis (2006) 27:3836-3845). PCR 산물의 피크 크기는 자동적으로 분석되었고 피크 위치는 Gene mapper software (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)를 사용하여 결정하였다. DEFA5 MPO의 피크 비율을 ASD와 대조구 케이스 양쪽에서 계산하였다. DEFENSIN located at 7Mb on 8p One of the gene groups, defensin alpha 5 ( DEFA5 ) and a specific primer for obtaining a myeloperoxidase ( MPO ) gene as an internal control was designed as follows. DEFA5-F: 5-AAAGGGATCTTGAGAACAAA-3 (SEQ ID NO: 1); DEFA5-R: 5-GAGAGCAGGAGTGGATATGT-3 (SEQ ID NO: 2); MPO-F: 5-CCAGCCCAGAATATCCTTGG-3 (SEQ ID NO: 3); MPO-R: 5-GGTGATGCCTGTGTTGTCG-3 (SEQ ID NO: 4). Using these primers, quantitative genomic DNA PCR ( qPCR ) was performed. PCR was denatured for 2 minutes at 95 ° C., then denatured at 95 ° C. for 30 seconds, annealed at 55 ° C. for 30 seconds, and repeated 30 times at 72 ° C. for 30 seconds. Then, the final elongation was performed at 72 ° C. for 7 minutes. PCR products were applied to the previously described capillary electrophoresis-single strand conformational polymorphism ( CE - SSCP ) (Park et al ., Electrophoresis (2006) 27 : 3836-3845). That is, to determine the peak position, 1 ul of qPCR product was mixed with 13.5 ul of deionized formamide and 0.5 ul of ROX 500 standard (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). After thermal denaturation, CE-SSCP was performed with an ABI Prism 310 Genetic Analyzer (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). 1 × TBE buffer containing 3.5% GeneScan polymer and 10% glycerol was used. Electrophoretic conditions were described previously (Park et. al ., Electrophoresis (2006) 27 : 3836-3845). The peak size of the PCR product was analyzed automatically and the peak position was determined using Gene mapper software (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). DEFA5 Peak ratio of to MPO was calculated for both ASD and control cases.

(3) 통계 분석(3) statistical analysis

케이스들과 대조구 사이의 복제수 변화 분포에 있어서의 차이는 카이 제곱 검정(Chi-square test) 또는 Fisher의 직접 확률법(Fisher's exact test)을 사용하여 확인하였다. CNV 상태에 의한 DEFENSIN 유전자량을 비교하기 위해서, 본페로니 수정(Bonferroni correction)을 통한 일원배치 분산분석(oneway ANOVA)을 사용하였다. 0.05보다 작은 P 수치는 통계학적 유의성이 있는 것으로 고려하였다. Differences in the distribution of copy number changes between cases and controls were confirmed using a Chi-square test or Fisher's exact test. DEFENSIN by CNV status To compare the gene mass, one-way ANOVA with Bonferroni correction was used. P values less than 0.05 were considered to be statistically significant.

(4) 결과 (4) results

8p23.1 상 CNV-L의 복제수량을 측정하기 위해서 FISH 분석을 수행하였다. 염색체 8에 대한 이중대조구(diploid control)로서 8p23.1을 나타내는 MG5126 BAC 클론 및 8q24.21를 나타내는 MG4398 BAC 클론을 사용하였다. 8p23.1 상에 CNV-L을 가진 4명의 실험군과 CNV-L을 가지고 있지 않은 3명의 실험군을 시험하였다. 도 2는 FISH 타당성 결과를 나타낸다. 이중대조구 위치(녹색)는 두 그룹에서의 이중 신호를 나타냈지만, CNV-L을 가진 실험군에서의 8p23.1 상 FISH 신호수(붉은색)는 CNV-L을 가지지 않은 것보다 작았다. 8p23.1 상 CNV-L을 가진 4명의 실험군에서 각 셀당 붉은 신호의 평균수(5.0±1.8)는 CNV-L을 가지지 않은 3명의 실험군(7.1±2.1)에서 보다 크게 낮았다(p<0.001). FISH analysis was performed to determine the replication yield of CNV-L on 8p23.1. As a diploid control for chromosome 8, the MG5126 BAC clone representing 8p23.1 and the MG4398 BAC clone representing 8q24.21 were used. Four groups with CNV-L and three groups without CNV-L were tested on 8p23.1. 2 shows the FISH validity results. The double control position (green) showed double signals in both groups, but the number of FISH signals (red) on 8p23.1 in the experimental group with CNV-L was smaller than that without CNV-L. The mean number of red signals per cell (5.0 ± 1.8) in four groups with CNV-L on phase 8p23.1 was significantly lower than that in three groups without 7.1 (2.1 ± 2.1) without CNV-L (p <0.001).

또한 이 부분에 위치한 DEFENSIN 패밀리 중 하나의 유전자인 디펜신 알파 5(defensin alpha 5; DEFA5 )의 양을 qPCR 기반 CE-SSCP 분석을 통해 측정하였다. qPCR 및 CE-SSCP에 미엘로퍼록시다제(myeloperoxidase; MPO ) 유전자를 내부 대조구로서 사용하였다. 동일 케이스를 FISH 분석에 사용하였고, 대조구 16 케이스, 8p23.1 상에 CNV가 없는 14 케이스 및 같은 부분에 CNV-G를 가진 2 케이스를 시험하였다. 8p23.1상 CNV-L을 가진 케이스의 DFEA5 MPO의 신호세기 비율 평균(0.11±0.08)은 8p23.1상 CNV-L이 없는 실험군(0.53±0.10) 또는 CNV-G를 가진 실험군(0.66±0.12) 보다 크게 낮았다(도 3A). 도 3B는 qPCR 기반 CE-SSCP 분석 결과를 나타낸다.Also located in this part DEFENSIN The amount of defensin alpha 5 ( DEFA5 ), one of the genes in the family, was determined by qPCR based CE-SSCP analysis. Myeloperoxidase ( MPO ) genes were used as internal controls for qPCR and CE-SSCP. The same case was used for FISH analysis and 16 controls, 14 cases without CNV on 8p23.1 and 2 cases with CNV-G in the same portion were tested. DFEA5 the case with the CNV 8p23.1-L The mean signal intensity ratio of MPO (0.11 ± 0.08) was significantly lower than that of the experimental group without 0.5V ± L (0.53 ± 0.10) or with CNV-G (0.66 ± 0.12) ( Fig. 3A ). 3B shows qPCR based CE-SSCP analysis results.

본 발명은 유전체다형성을 이용한 자폐증 예측방법 및 예측키트에 대한 것으로서, DNA를 이용하여 자폐증 발생 위험도를 예측하는 기술이다. 이를 이용한 자폐증 검사법은 저밀도로 특수 고안되었기에 간편하여 일반 병의원의 자폐증 검사항목으로 채택되기에 용이하다. 신생아가 태어났을 때, 염색체 상의 유전체 다형성(copy number variation; CNV) 검사를 통해 자폐증 위험도를 예측하여 고위험 아동에게는 미리 예방적 관리를 해줄 수 있는 기술의 근간이 된다. 따라서 본 발명은 향후 신생아 및 아동의 정기 검진 항목으로 응용할 수 있다. 한국에서 이 기술을 신생아에게 기본 검사항목으로 적용하는 경우, 연간 약 50만 건 이상의 검사가 발생하며 취학 전 아동 전체를 대상으로 확대하면 연간 약 300만 건의 검사가 이루어질 것으로 예상된다. The present invention relates to a method for predicting autism and a prediction kit using genomic polymorphism, and is a technique for predicting autism risk using DNA. Autism screening method using this method is easy to be adopted as autism screening item of general hospital because it is specially designed with low density. When a newborn is born, a copy number variation ( CNV ) test on the chromosome predicts the risk of autism, which is the basis for proactive care in high-risk children. Therefore, the present invention can be applied to regular checkup items of newborns and children in the future. In Korea, when the technology is used as a basic test item for newborns, more than 500,000 tests occur annually, and about 3 million tests are expected annually when expanded to preschool children.

도 1은 염료 교환 하이브리다이제이션을 통해 확인된 자폐증 스펙트럼 장애(autism spectrum disorder; ASD)에서의 유전체 불균형 결과를 나타낸다. 시험 및 대조 DNAs를 각각 Cy3 및 Cy5로 표지하였고, 동시에 하이브리다이제이션 하였다. 그 다음에 동일한 시험 및 대조 DNAs를 염료 교체를 통해서 표지화하였다. 플롯에서 파란색은 시험 시료 프로파일(시험 Cy3/대조 Cy5 신호 세기)을 나타내고, 붉은색은 대조구(대조 Cy3/시험 Cy5 신호 세기)를 나타낸다. 양쪽의 염료-교환 프로파일이 컷오프 범위를 넘는 피크로 일관성 있게 나타나고, 동시에 같은 위치에 유사한 세기의 전환된 피크가 보일 때, 본 발명자들은 진정한 CNVs이라고 판단했다(검은 화살표). 만약 염료-교환 분석에서 일관성 있는 결과로 나타나지 않으면(빨간 화살표), 그것은 CNV로 계산하지 않았다. 시험 시료의 복제수 상태(획득 또는 소실)에 대한 최종 판단은 파란색 프로파일을 기초로 하였다. A. 4q35.2 상 CNV-G; B, 13q21.1 상 CNV-L; C, 17p11.2 상 CNV-G; D, Xq23 상 CNV-L를 나타낸다. E는 8p23.1에 있는 6.6-7.7Mb 부분을 포함하는 세 개의 연속되는 BAC 클론에 대한 8p23.1 상 CNV-L을 나타낸다. 11개의 DEFENSIN 패밀리 유전자들은 이 부분에 위치해 있다. X축은 각 염색체 상의 선형 위치(linear position)를 나타내고, Y축은 Cy3/Cy5 신호 세기 비율을 log2 스케일로 나타낸다. G, 획득; L, 소실. 1 shows the results of genome imbalance in autism spectrum disorder ( ASD ) identified through dye exchange hybridization. Test and control DNAs were labeled with Cy3 and Cy5, respectively, and hybridized simultaneously. The same test and control DNAs were then labeled via dye replacement. Blue in the plot represents the test sample profile (test Cy3 / control Cy5 signal strength) and red indicates control (control Cy3 / test Cy5 signal strength). When both dye-exchange profiles appeared to be consistent with peaks over the cutoff range, and at the same time seen converted peaks of similar intensity at the same location, we determined to be true CNVs (black arrows). If the dye-exchange assay did not yield consistent results (red arrow), it was not calculated by CNV. The final judgment on the copy number status (acquired or lost) of the test sample was based on the blue profile. A. CNV-G on 4q35.2; B , CNV-L on 13q21.1; C , CNV-G on 17p11.2; D , CNV-L on Xq23 is shown. E represents CNV-L on 8p23.1 for three consecutive BAC clones containing the 6.6-7.7Mb moiety at 8p23.1. 11 DEFENSIN Family genes are located in this section. The X axis shows the linear position on each chromosome and the Y axis shows the Cy3 / Cy5 signal intensity ratio on a log 2 scale. G, acquisition; L, lost.

도 2는 FISH를 통한 8p23.1 상 CNV-L의 정량 타당성 결과를 나타낸다. 8p23.1 상에 위치한 MG5126 BAC 클론(빨간색) 및 8q24.21 상에 위치한 MG4398(녹 색)을 사용한 이중 색상 FISH 분석 결과이다. A, 8p23.1 상 CNV-L이 없는 실험군(위)에서는 다중 MG5126 신호가 나타났지만, 8q24.21 상의 신호는 이중으로 나타났다. B, CNV-L가 있는 실험군(아래)에서 MG5126 신호수는 CNV-L이 없는 실험군보다 낮았지만, MG4398 신호는 일관성 있게 이중으로 나타났다. 2 shows the quantitative validity results of CNV-L on 8p23.1 phase via FISH. Results of dual color FISH analysis using MG5126 BAC clone (red) on 8p23.1 and MG4398 (green) on 8q24.21. A , in the experimental group without CNV-L on 8p23.1 (above), multiple MG5126 signals were seen, but the signals on 8q24.21 were doubled. B , in the experimental group with CNV-L (below), the number of MG5126 signals was lower than in the experimental group without CNV-L, but the MG4398 signal was consistently doubled.

도 3은 qPCR 기반 CE-SSCP를 통한 8p23.1 상 CNV 상태의 정량 타당성 결과를 나타낸다. 내부 대조 유전자인 MPO DEFA5 유전자를 목표로 한 정량 PCR을 8p23.1 CNV-L을 가진 실험군(n=4), 8p23.1 CNV를 가지지 않은 실험국(n=14) 및 8p23.1 CNV-G를 가진 실험군(n=2)에서 수행하였다. qPCR 산물의 신호세기는 CE-SSCP를 통해 측정되었다. A, 8p23.1 CNV-L를 가진 실험군에서의 DFEA5 MPO의 평균 신호 세기 비율은 8p23.1 CNV를 가지지 않은 실험군 또는 CNV-G를 가진 실험군보다 낮게 나타났다(p=0.000). X축, 8p23.1 상의 CNV 상태; Y축, 평균 신호 세기 비율(DEFA5 / MPO). B, 8p23.1 CNV-L를 가진 실험군(상단 플롯), 8p23.1 CNV을 가지지 않은 CNV(중간 플롯) 및 8p23.1 CNV-G를 가진 실험군(하단 플롯)으로부터 얻은 qPCR 산물에 대한 CE-SSCP 크로마토그램. 왼쪽 컬럼, MPO에 대한 CE-SSCP 크로마토그램; 오른쪽 컬럼, DEFA5에 대한 CE-SSCP 크로마토그램. 3 shows the quantitative validity results of CNP status of 8p23.1 phase via qPCR based CE-SSCP. Internal control gene MPO And DEFA5 The quantitative PCR targeting the gene was performed in the experimental group with 8p23.1 CNV-L (n = 4), the experimental station without 8p23.1 CNV (n = 14) and the experimental group with 8p23.1 CNV-G (n = In 2). Signal strength of qPCR product was measured by CE-SSCP. A, DFEA5 in the experimental group with a 8p23.1 CNV-L The average signal intensity ratio of MPO to MPO was lower than that of the test group without 8p23.1 CNV or the test group with CNV-G ( p = 0.000). CNV state on X axis, 8p23.1; Y-axis, average signal strength ratio ( DEFA5 / MPO ). B , CE- for qPCR products from experimental groups with 8p23.1 CNV-L (top plot), CNVs without 8p23.1 CNV (middle plot) and experimental groups with 8p23.1 CNV-G (bottom plot) SSCP chromatogram. Left column, CE-SSCP chromatogram for MPO ; Right column, CE-SSCP chromatogram for DEFA5 .

<110> CATHOLIC UNIVERSITY INDUSTRY ACADEMY COOPERATION FOUNDATION <120> Prediction methods for autism using copy number variation and kits by using thereof <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 aaagggatct tgagaacaaa 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 gagagcagga gtggatatgt 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 ccagcccaga atatccttgg 20 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 ggtgatgcct gtgttgtcg 19 <110> CATHOLIC UNIVERSITY INDUSTRY ACADEMY COOPERATION FOUNDATION <120> Prediction methods for autism using copy number variation and          kits by using pretty <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 aaagggatct tgagaacaaa 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 gagagcagga gtggatatgt 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 ccagcccaga atatccttgg 20 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 ggtgatgcct gtgttgtcg 19  

Claims (6)

(1) 염색체 상의 유전체 다형성(copy number variation; CNV)을 관찰하는 단계; 및(1) observing genome polymorphism ( CnV ) on chromosomes; And (2) 표 1에서 정의된 자폐증 관련 CNV 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 CNV의 발현 변화를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자폐증 예측 방법.(2) Autism prediction method comprising the step of identifying the expression change of any one or more CNV selected from the group of CNV-related CNV defined in Table 1. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 CNV은 염색체 8p23.1 또는 염색체 17p11.2 상에 존재하는 것을 특징으로 하는 자폐증 예측 방법.Said CNV is present on chromosome 8p23.1 or chromosome 17p11.2. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 CNV은 염색체 8p23.1 상의 CNV-L(유전체 다형성 소실)인 것을 특징으로 하는 자폐증 예측 방법.Said CNV is CNV-L (dielectric polymorphism loss) on chromosome 8p23.1. (1) 염색체 상의 유전체 다형성(copy number variation; CNV)을 관찰하기 위하여 표 1에서 정의된 자폐증 관련 CNV 그룹을 관찰하기 위한 CNV 관찰 유전자 프로브를 포함하는 마이크로 어레이; 및 (1) a micro array comprising CNV observing gene probes for observing autism related CNV groups defined in Table 1 for observing genomic copy number variation ( CNV ) on chromosomes; And (2) 상기 CNV 상에 위치하는 특정 유전자의 발현 변화를 측정하는 광학측정 장치;를 포함하는 자폐증 예측 키트.(2) an autism prediction kit comprising a; optical measuring device for measuring the expression change of a specific gene located on the CNV. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 CNV 관찰 프로브는 염색체 8p23.1 또는 염색체 17p11.2 상의 CNV 관찰 프로브인 것을 특징으로 하는 자폐증 예측 키트.The CNV observation probe is autism prediction kit, characterized in that the CNV observation probe on chromosome 8p23.1 or chromosome 17p11.2. 자폐증 예측을 위한 디펜신 알파 5(defensin alpha 5; DEFA5 ) 유전자를 포함하는 진단키트.Diagnostic kit containing defensin alpha 5 ( DEFA5 ) gene for predicting autism.
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