KR20140094675A - 루이소체 치매 진단용 유전자 마커 - Google Patents

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KR20140094675A
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카트린 바이어
몬세라트 도밍고
아우렐리오 아리자
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유니버시타트 아우토노마 데 바르셀로나
푼다시오 인스티튜트 드인베스티가시오 엥 시엔시스 드 라 살루트 저만스 트리아스 아이 푸졸
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Abstract

루이소체 치매(DLB)를 앓고 있는 지를 결정하고 및 이것이 알츠하이머 질환과 구분할 수 있게하는 BChE 유전자에서의 특이적 다형성들을 발견하였다. 본 발명은 대상체로부터 나온 생물학적 시료에서, 부티릴콜린에스테라제(BChE) 유전자에서의 하기 다형성들의 유전자형을 결정하는 것을 포함하는, DLB의 시험관 내 진단 방법을 제공한다: NCBI 수탁 번호 NG_009031(즉, 서열 번호 1) 내의 위치 3687에 있는 다형성 부위, 서열 번호 1 내의 위치 4206에 있는 다형성 부위, 서열 번호 1 내의 위치 4443에 있는 다형성 부위, 및 NCBI 수탁 번호 NG_009031 내의 위치 68974(즉, 서열 번호 26 내의 위치 934)에 있는 다형성 부위.

Description

루이소체 치매 진단용 유전자 마커{Genetic marker for the diagnosis of dementia with lewy bodies}
본 발명은 의학 분야에 관한 것으로, 상세하게는 퇴행성 신경질환에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 루이소체(Lewy bodies)가 있는 치매 진단용 마커에 관한 것이다.
루이소체 질환은 루이소체(LB)로 불리우는 단백질성 신경 함유물(proteinaceous neuronal inclusions)의 존재를 특징으로 하는 질병 군을 포함한다. 임상적으로, 2가지 질환, 즉 파킨슨 병(PD)과 루이소체를 가진 치매(DLB)로 구분될 수 있다: PD가 노인들에게서 가장 흔한 진행성 운동 질환인 반면, DLB는 알츠하이머 병(AD) 다음으로 두 번째로 흔한 치매 원인이다. 거의 모든 뇌 영역에서의 LB가 광범위하게 분포된 것은 DLB의 전형적인 특징이고, 흑질이 PD에서는 가장 많이 영향을 받는다.
처음 설명되었을 때, DLB는 희귀한 질환으로 생각되었으나, 지난 수년간의 집중적인 조사에서는, 부검된 사건의 10-15%에 해당하는 것으로 나타났다. 주요 DLB 증상은 가변적인 인지 장애, 재발되는 시각성 환시 및 파킨슨 증상을 포함하나, 그럼에도 불구하고, 많은 AD과 겹치는 증상들은 DLB를 빈번하게 오진하게 한다. AD 및 DLB 환자들은 약물치료에 대한 반응 및 예후에서 다르기 때문에, DLB를 진단하는 데 정확성를 개선하는 것이 중요하다.
DLB 및 AD 간의 임상적 구별을 더 향상시키기 위해서, 다양한 종적 및 비교 연구를 지난 수년간 수행하였다. 루이소체(LB) 병리만을 가진 환자들은 AD만을 또는 AD/LB 복합 병리를 가진 환자에 비하여, 덜 심한 장애를 보였으나 실행 기능 및 주의력이 더 현저하게 악화되었다. 또한, DLB 환자들은 AD 환자보다 인지기억이 늦게 쇠퇴하는 것을 보이지만, 더 많은 정신 증상들을 가며, 여기서 이러한 종류의 증상학은 후기 질병 단계에서 관찰된다. 최종적으로, 초기 단계 치매에서의 시각성 환시의 존재는 DLB에 가장 특이적인 것으로 나타나고 있다. 비록 임상 진단의 높은 특이성(상이한 연구에서 90 내지 99%)이 성취된다고 하더라도, 이의 민감도는 여전히 상대적으로 낮다(18-83%)는 것을 언급하는 것은 주목할 만하다. 따라서, 확실하고 가능성 있는 DLB의 임상적 진단에 대하여 1996년에 설정된 첫 번째 합의 가이드라인을 개정하여 DLB 진단에 대한 민감도를 개선하였으나, 그럼에도 불구하고, 많은 AD와 겹치는 증상은 사건의 40-80%에서 빈번한 DLB 오진을 결과하게 된다.
DLB에 대한 낮은 진단 민감도의 주요 원인은 LB 관련 병리에 더하여 AD 특징적 변화를 나타내는 경우의 비율이 많아지기 때문이다. 이러한 유형의 복합 병리를 평가하기 위해, 세 번째 DLB 콘소시움은 AD-관련 병리를 LB 병리의 맥락에 두는 모델을 제시하였다. AD-유형 병리의 단계가 높을수록, DLB의 정확한 진단을 성취하는 민감도는 더 낮아진다. 따라서, 최근 연구 보고서는 DLB의 오진이 AD 관련 병리가 커짐에 따라 높아진다고 확인하였으나, 그렇다고 하더라도, 환자의 약 52% 만이 낮은 AD-병리 단계에서 DLB의 정확한 진단을 받았다.
DLB의 치료는 대증적이고, 제한된 수의 임상 시험 및 AD에서의 시험에서 나온 결과의 연장에 근거하고 있다. 이때, AD 치료는 콜린스테라제 저해체를 사용하여, 뇌에서의 아세틸콜린 수준을 높이거나 또는 이에 반응하는 신경세포를 강화시킴으로써 아세틸콜린의 유효성을 개선시키는 것으로 구성된다. 또한, 신경이완제 약물을 사용하여 질병의 과정 동안 정상적으로 존재하는 정신적 증상을 약화시킨다. 반대로, DLB를 사용하기 위해, 신경이완제를 사용하는 것은 DLB 환자의 약 50%에서 역반응을 야기하고, 사망을 야기할 수 있다.
따라서, AD와 DLB 사이를 구별되게 진단하는 능력은 치료되는 개별 환자에 대해서만 아니라, 공중 보건 체계의 경제적인 문제에도 주요 장점이 될 것이다. 하지만, 현재, AD 및 DLB의 정밀한 차이는 뇌조직의 부검에 의해서만 가능하다.
현재, DLB의 진단은 DLB 인터내셔날 워크샵에서 콘소시움에 의해 설정된 가이드라인을 따라, 증상과 특징의 임상 평가에 기반한다(I.G. McKeith, "Consensus guidelines for the clinical and pathologic diagnosis of dementia with Lewy bodies (DLB): report of the Consortium on DLB International Workshop", J. Alzheimer's Dis. 2006, vol. 9, pp. 417-23), 하지만, 전술한 바와 같이, 이는 DLB의 오진으로 이어진다. 양전자 단층촬영(PET) 및 단일광자 단층촬영(SPECT)과 같은 영상방법이 이용가능하나, 이들의 민감도는 매우 높지 않고, 통상적 임상 사용에 매우 비싸다. 초기에 분명한 진단이 있으면, 질병 진행을 감소시키거나 중지시키는 치료적 여유를 부여하게 될 것이다.
DLB 환자를 정밀하게 동정하기 위한 유전자 마커를 찾으려는 많은 노력이 있었다. 유전자 시험은 매우 유용한 기구가 될 수 있고 DLB이 생전의 진단에서 매일의 임상적 실행에서 쉽게 수행될 수 있을 것이다. 이러한 점에서, DLB와의 관계를 찾기 위해 연구된 특정 단백질 및 유전자는 알파-7 니코틴 아세틸콜린 수용체 서브유닛, 오스테오폰틴, 니트릭 옥사이드 신타제, 유니퀴틴 카르복시-터미널 하이드롤라제 L1 유전자, BDNF 유전자, 또는 베타-시누클레인 유전자이다. 이들 중 많은 것들이 실험 수준에서 뇌 샘플로 연구되었고, 환자 뇌 부검물을 얻는 것에 대한 어려움으로 인해 실제 임상 진단에 유용하지 못하였다.
부티릴콜린에스테라제(BChE)는 간에서 합성되는 당단백질 효소이다. 이는 인간의 뇌에서, 주로 교세포, 특히 피질 및 피질하부에서 발견되고, 또한 상기 신경, 인지 기능에 연루된 신경에서 발견된다. AD 환자에서, BChE는 아밀로이드 반 (plaques)에서는 물론 신경섬유 매듭(neurofibrillary tangles)에서도 또한 발견된다. 이러한 효소들은 유기인 및 카바메이트 화합물의 해독 효소로서 작용하며 석시닐콜린, 아스피린 및 코카인을 가수분해한다. 인간 뇌에서의 BChE 기능은 잘 알려져 있지 않지만, 아세틸콜린에스테라제(AChE)가 감소되거나 없을 때, 아세틸콜린(Ach)을 가수분해하는 것으로 알려져 있다. 이는 무호흡 민감도를 결정하는 마커이다. 현재까지, 65개 변이체들이 염색체 3에 위치한 BChE 유전자(3q26.1-q26.2)에서 확인되었다(참조 F. Parmo-Folloni 등, "Two new mutations of the human BCHE gene (IVS3-14T>C and L574fsX576)" Chemico - Biological Interactions 2008, vol. 175, pp. 135-7).
BChE 유전자의 엑소 4에서 변이 A539T의 존재는 Werner Kalow를 기념하여 K 변이체로 명명하고 있다. K-변이체는 DNA 서열(NCBI 기탁 번호 NG_009031)에서 위치 68974에 상응하는 mRNA에서의 염기 1615에서 구아닌을 아데닌으로 DNA 전이한 것과 연관이 있고, 이는 알라닌 539에서 트레오닌으로 아미노산 변화를 야기한다.
이러한 K-변이체는 단백질의 C-말단에 위치하고 있고, 한편으로는 단백질의 사량체화에 관계하고 있고, 다른 한편으로는 베타-아밀로이드 원섬유 형성의 약화를 담당한다. 혈액에서, BChE K 변이체는 혈액 BChE 활성 수준을 삼분의 일 감소시키는 것과 연관된다. 비록 뇌에서 주요 BChE 기능이 안 알려진 채 있지만, K-변이체는 베타-아밀로이드 원섬유 형성의 약화 속도를 약화시키고, AD 진행을 가속화시키는 것으로 나타난다. 반면, 다우 단백질은 적어도 하나의 K-대립 유전자를 가지는 AD 환자에서 덜 인산화되고, AD에 대한 보호 기작을 나타낸다.
많은 연구에서, BChE 유전자, 특히 BChE K 변이체와 AD 사이의 가능한 연관성을 조사하였다. AD에 대해 알려진 주요 유전적 위험 인자인, 아포지단백질 E 유전자(ApoE4)의 엡실론 4 대립유전자, 및 BChE 유전자 변이체들의 동시 발생은 AD 병리에 영향을 준다고 논의되어 왔다. 특정 보고서들은 BChE 야생형 및 ApoE4 유전자형의 조합을 가진 대상체에서 AD에 대하여 증가된 위험을 얘기한다. 다른 보고서에 따르면, BChE K 및 ApoE4의 조합은 AD에 대한 위험을 증가시킨다고 한다. AD에서 인지 감소의 진행은 BChE 유전자형에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 하지만, AD에 대한 위험 인자도 아니고 진행 마커도 아닌 것으로서, BChE K 변이체의 역할에 대한 뚜렷한 결론이 없다.
BChE K 유전자형과 DLB의 가능한 연계가 또한 연구되었다. Singleton 등. (A.B. Singleton 등, "Butyrylcholinesterase K: an association with dementia with Lewy bodies", Lancet 1998, vol. 351, pp. 1818)은 대조군에 비해, DLB에서 증가된 빈도의 동형접합성 BChE K 전달체를 보고하였다. 최근의 연구에서, PDD 환자에 비해, DLB 환자에서 증가된 BChE K 및 ApoE4 빈도가 발견되었다(R. Lane 등, "BuChE-K and APOE epsilon4 allele frequencies in Lewy body dementias, and influence of genotype and hyperhomocysteinemia on cognitive decline", Mov . Disord. 2009, vol. 24, pp. 392-400). PDD 대상체보다 더 높은 비율의 DLB 대상체가 추가의 AD-유형 병리를 가지며 및 추가의 AD 유형 병리는 더 빠른 인지 감쇄로 이어진다는 가정에 기반하여, 상기 저자들은 이러한 유전자형은 치매 발병 및 LBD에서의 진행에 중요할 수 있다고 결론을 내렸다. 그러나, 최근 연구에 따르면, BChE K 변이체 및 정신착란의 DLB 표현형 사이에는 유의한 연관이 없다는 것을 나타내고 있다(참조. W. Maetzler 등, "No differences of butyrylcholinesterase protein activity and allele frequency in Lewy body diseases" Neurobiol . Dis . 2009, vol. 35, pp. 296-301).
따라서, 루이소체의 치매를 겪고 있는 환자를 알츠하이머와 구변하여 정확히 판별하여, 통상적인 임상 실행에 사용될 수 있는 수단을 제공하는 것이 필요하다.
본 발명자들은 환자가 루이소체를 가진 치매로 이환된 것으로, 알츠하이머 병과는 구분되는 것임을 결정하게 하는, BChE 유전자에서의 특이적 다형성들 (polymorphisms)을 발견하였다.
BChE K 변이체과 DLB 간의 연관을 찾으려는 당해 분야의 상태에 대한 문서들이 있으나, 후술하는 바와 같이, 최근의 연구들은 유의한 연관이 없다는 것으로 나타나고 있다(참조 W. Maetzler 등, 전술됨). 놀랍게도, 본 발명자들은 DLB의 진단에 대한 특이적 정보는 BChE 유전자에서의 3가지 추가 다형성들의 유전자형과 동시 존재하는 K 변이체의 유전자형으로 얻는다는 것을 발견하였다. 이러한 유전자형들을 결정하는 것은 따라서 DLB를 AD와 구분하는 데에 유용한데, 이는 이러한 2개 유전자형들이 DLB에 대한 특이적 유전적 마커를 담당하기 때문이다.
따라서, 본 발명자들은 유전자들의 조합이 DLB를 앓고 있지만 AD와 구별되는 환자 군을 확인하게 한다는 것을 관찰하였다. 이러한 조합은 NCBI 수탁 번호 NG_009031 내의 위치 3687, 4206, 및 4443(즉, 각기 서열 번호 1에서의 위치 3687, 4206, 및 4443)에 있는 다형성 부위, 및 NCBI 수탁 번호 NG_009031 내의 위치 68974(즉 서열번호 26에서의 위치 934)에 있는 다형성 부위의 유전자형들에 의해 형성된다.
BChE 뉴클레오타이드 서열 내에서 다형성들의 위치는 프로모터및 그 유전자에 상응하는 NCBI 수탁번호 NG_009031의 뉴클레오타이드 서열로부터 주어진다. 이러한 서열은 2010년 1월 31일에 공개되었다.
상기 다형성 부위 3687, 4206, 4443은 상기 프로모터 부위에 있다. 이러한 부위들에 대하여는 서열번호 1을 참조할 수 있고, 이는 NCBI에 있는 BChE의 완전 서열의 뉴클레오타이드 1부터 뉴클레오타이드 5040까지의 서열에 상응한다. 종종 사용되는 뉴클레오타이드들의 가능한 숫자매김은 전사 개시점을 위치 1로 취하고, 따라서 이 위치 위의 뉴클레오타이드들은 음의 위치로 택하여 진다. 전사 개시 위치 1은 NG_0090031에서 위치 5001에 상응한다. 본 명세서에서는 본 명세서에서 사용된 숫자매김과 "음"의 것 사이의 일치를 제시한다:
A3687G는 A-1314G에 상응한다.
A4206G는 A-795G에 상응한다.
C4443T는 C-558T에 상응한다.
68974에서의 다형성 부위는 NG_009031의 알려진 부위에 있다. The region from position NG_009031의 위치 68041 내지 70020의 부위는 서열번호 26으로서 포함된다. 이러한 부위를 단독으로 취하면, 뉴클레오타이드를 다시 번호를 매겨서, 결국, 완전한 유전자 서열에서의 위치 68974는 서열번호 26에서의 위치 934가 된다. 이러한 다형성은 K 변이체를 결과하게 되는, BChE의 엑손 4에서의 아미노산 변화와 관련이 있다. 이러한 다형성에 대한 문헌에서 또한 사용된 위치는 1615인데 이는 상이한 서열 번호매김으로 인한 것이다(성숙한 BChE 단백질에 대하여 문서화하고 있는 mRNA 서열을 참조하지만, 신호 펩타이드는 제외하면).
하기 실시예에서 설명되는 바와 같이, 독립적으로 평가된 BChE 유전자에서의 4 개 다형성들 각각과 DLB 사이에 어떠한 특이적 관련도 발견되지 않았다; 하지만 놀랍게도, 이러한 다형성들이 조합적으로 있으면 DLB에 대한 특이적 정보를 제공한다.
따라서, 본 발명의 일 관점은 대상체로부터 나온 생물학적 시료에서, 부티릴콜린에스테라제(BChE) 유전자에서의 하기 다형성들의 유전자형을 결정하는 것을 포함하는, DLB의 시험관 내 진단 방법을 제공한다: NCBI 수탁 번호 NG_009031(즉, 서열 번호 1) 내의 위치 3687에 있는 다형성 부위, 서열 번호 1 내의 위치 4206에 있는 다형성 부위, 서열 번호 1 내의 위치 4443에 있는 다형성 부위, 및 NCBI 수탁 번호 NG_009031 내의 위치 68974(즉, 서열 번호 26 내의 위치 934)에 있는 다형성 부위.
하기 실시예에서 나타나는 바와 같이, AD(n=26), 순수 DLB(n=12), 공통적 DLB(n=24) 및 대조군(n=23)의 사후 시료를 분석하고, 또한 임상적으로 진단된 223명의 AD 및 160명의 대조군 대상체로부터 얻은 샘플을 또한 분석하였다. 그 결과, 2개의 연관된 유전자형 조합이 설명된다.
상기 유전적 마커들 중 하나는 유전자형 조합 AAAGCCK+이다. 이것은 위치 3687(이 위치에서 대립유전자는 둘다는 아데닌을 포함한다), 4206(하나 대립유전자는 아데닌을 다른 하나는 구아닌을 포함한다), 4443(양 대립 유전자가 시토신을 포함한다), 및 68974(2개 대립유전자 중 적어도 하나는 아데닌을 포함한다)에 있는 다형성 부위들의 특정 유전자형에 의해 구성된다. 치매 환자에서 이러한 유전자형 조합을 결정하는 것은 DLB의 임상적 진단을 제공하는 차별적인 진단 마커로서 역할을 할 뿐 아니라 무증상 개인에 대하여 DLB에 대한 조기 진단 마커로서 작용할 수도 있다.
다른 구체예에서, 본 발명은 유전자형 조합 AAAAC+KW인 유전형 마커에 관한 것이다. 이는 위치 3687(이 위치에서 대립 유전자 둘 다는 아데닌을 포함한다), 4206(이 위치에서 대립 유전자 둘 다는 아데닌을 포함한다), 4443(이 위치에서 두 개 대립 유전자 중 적어도 하나는 시토신을 포함한다), 및 68974(하나의 대립 유전자는 아데닌을 포함하고 나머지는 구아닌을 포함한다)에 있는 다형성 부위의 특이적 유전자형에 의해 구성된다. 치매 환자에서 이러한 유전자형 조합을 결정하는 것은 DLB의 임상적 진단을 제공하는 차별적인 진단 마커로서 역할을 할 뿐 아니라 무증상 개인에 대하여 DLB에 대한 조기 진단 마커로서 작용할 수도 있다.
유리하게는, DLB의 큰 이종성 내에서 및 실시예에 따라서, 본 발명의 방법은 다르게 되었다면 AD로 진단되었을, DLB 환자의 30% 내지 60%를 구별되게 검출하게 한다. 임상 실제에서 진단하기 어려운, 이러한 비율의 환자들은 병의 초기부터 정확한 진단을 받게 될 것이다. 이러한 질병에 대한 특이성은 96.8%이다. 이것은 DLB에 대한 제1의 특이적 마커를 나타낸다.
지금까지, 당해 분야의 상황에서 이용가능한 도구는 임상 실제에서 DLB를 특이적으로 확인하지 못하였다. 이러한 방식으로, 대상체가 AD로 진단되었을 때, 그는 신경이완제로 처치되고, 이는 AD에서의 정신병적 증상에 가장 적합한 치료이지만, DLB 환자의 50 %이상은 이러한 종류의 처치에 역반응을 나타내고, 많은 경우 죽음에 이른다. 본 발명의 방법은 중요한 데 이는 의학 집단이 DLB 환자에게 부적합한 요법의 위험 없이, 정확한 치료를 가할 수 있도록 하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 방법을 적용함으로써, DLB에 대한 진단 특이성은 증가할 뿐 아니라, 신경이완제로 처리하는 부작용으로 인한 죽음이 감소될 것이다.
더구나, 본 발명의 방법이 DLB 환자를 특이적으로 진단하게 됨에 따라, 환자의 일정군을 임상 시험에 포함시키는 것이 가능하게 된다.
의학에서 "진단"은 질병 또는 조건을 그 외부 신호, 증상 및 깔려있는 생리적/생화학적 원인(들)에 의해 인지하는 작용 또는 과정을 의미한다.
본 명세서에서 "유전자형을 결정하는 것"은 주어진 위치에서 뉴클레오타이드를 확인하는 것을 의미한다.
본 명세서에서, "하나의 대립유전자에서 주어진 뉴클레오타이드"는 대상체가 그 유전자에서 그 뉴클레오타이드에 대하여 이형접합성이라는 의미이고, "양쪽 대립유전자에서"는 그 뉴클레오타이드에 대하여 동형접합성이라는 의미이다.
본 발명에 따라서, 상기 방법은 BChE 유전자 상에 지시된 다형성을 결정하는 것은 물론, 동일한 정보를 제공할 수도 있는 동일한 다형성들과의 연관 비평형 (linkage disequilbrium)에 있는 다형성들을 결정하는 것을 포함한다. 집단 유전학에서, 연관 비평형은 동일한 염색체 상에서, 필수적이진 않지만, 2개 이상의 위치에서 대립유전자의 비무작위적 연계이다.
본 발명의 진단 방법에 따라서, DLB의 분석은 하기와 같다: 치매가 의심스러운 및/또는 명확하지 않은, 임상적 가족력을 가진 환자는 전술한 BChE 유전자의 다형성들을 결정하는 유전자 시험으로 진단될 수 있을 것이다. DLB 특이적 유전자형을 검출하는 경우, DLB를 정확히 진단하는 데 추가의 시험이나 시도가 필요 없을 것이다. 유전자형 결정을 직접적으로 적용하면, 일상의 임상 실제에서 경제적인 큰 절약이 될 것이다.
본 발명의 방법은 하기 의심스러운 진단에서 유용하다: 유력한 AD 대 가능한 DLB; 가능한 AD 대 유력한 DLB; 가능한 AD 대 가능한 DLB; 유력한 AD 대 유력한 DLB; 유력한 AD 대 가능한 AD; 가능한 DLB; 및 유력한 DLB. 의사들은 환자와의 문진에 근거하면서, 개인 및 가족 병력을 망라하고, 임의의 수행된 신경적, 정신적 및 실험실 시험의 결과를 종합하여, 가능한 AD를 진단한다. 의사들은 환자가 기억력 감퇴의 점진적 진행의 불만을 토로할 때, 및 상기 기억력 상실의 임의의 다른 조건을 찾기 힘들 때 AD를 예상하려고 한다. 의사들은 우울증이나 갑상선 기능저하증, 뇌졸증에 의해 야기된 신경 손상 또는, 기억력 감퇴에 기여할 수 있는 임의의 병과 같은 질환을 찾으려고 할 것이다. 임의의 원인적 질환을 찾는 데 실패하면 AD가 가능할 것이라는 결정에 다다르게 된다. 유력한 AD는 가능한 알츠하이머를 넘어선 다음 단계이고, 의사가 환자가 그러한 질병을 가진다고 "상대적으로 확신하는" 것을 의미한다.
유리하게도, 본 발명의 방법은 생검과 같은 공격적인 방법에 의해 샘플을 얻을 필요가 없이, DLB의 진단을 가능하게 한다; 이 경우, 뇌조직의 미세생검. 유전자 시험인, 본 발명의 방법은 대상체로부터 얻은 임의의 생물학적 시료 상에서 수행된는 데, 이는 신체의 임의의 세포 유형에도 적용할 수 있기 때문이다. 특히, 혈액, 상피 세포, 및 당해 분야에 공지된 세포 시료의 임의의 다른 가능한 원천을 본 발명의 방법 내에서 시료로 사용할 수 있다.
다른 구체예에서, 유전자형의 결정은 프리이머-특이성 PCR 멀티플렉스 후 검출, 멀티플렉스 대립유전자 특이성 프라이머 연장, 마이크로어레이에 기반한 방법, 및 역동적 대립유전자-특이성 하이브리드화로 구성되는 군으로부터 선택된 기술들의 하나로 수행된다. 특정 구체예에서, 이는 프라이머-특이성 PCR 멀티플렉스 후, 검출함으로써 수행된다. 대안적으로, 개별 PCR 증폭 반응을 상이한 다형성 부위 및 K 변이체의 유전자형을 증폭하는 데 수행할 수 있다.
폴리머라제 연쇄 반응(PCR)은 핵산을 시험관 내에서 증폭하기 위한 가장 널리 사용되는 방법이다. 상기 PCR은 실시간 PCR일 수 있고, 여기서 목표 유전자형들의 존재의 표지된 탐침자에 의한 검출은 증폭과 거의 동시적이 된다.
목표 다형성들의 증폭은 프라이머-특이성 PCR 멀티플렉스 후 폴리아크릴아미드 전기영동에 의해서, 유전적 분석기를 사용한 분석에 의해, 또는 특이적 탐침자와의 하이브리드화에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로, 다양한 PCR 반응을 수행한후, 아가로스 젤 전기영동, 시퀀싱 또는 특이적 탐침자와의 하이브리드를 실행할 수 있다. 바람직하게는, 특이적 탐침자는 마이크로어레이에 고정될 수 있다.
유전자형의 결정은 대립유전자 특이성 프라이머 연장(ASPE)에 의해 수행될 수 있다. 이것은 단일 튜브에서 다중 SNP들을 검정하는 데 사용될 수 있는 서열 특이성 효소성 반응이다. 상기 ASPE 방법은 두 개의 상, 목표 유전자형을 결정하는 효소 반응 후 검출용 고형 미세구 표면 상에서 포획하는 것을 포함한다. 용액 상 역학을 이용하기 때문에, 이 기술은 서열 표지된 미세구가 새로운 주형을 검출하는 데 사용될 수 있게 한다. 이것은 대립유전자 특이적 올리고 뉴클레오타이드에 부착된 적절한 포획 서열의 도움으로 행하여 진다.
조건적으로, 검출은 임의의 기작에 의해 침적된 올리고뉴클레오타이드로 만들어진 DNA 바이오칩/마이크로어레이, 포토리소르개피로 인시튜 합성된 올리고뉴클레오타이드로 만들어진 DNA 바이오칩, 또는 다른 기작으로 수행될 수 있다. 목표물 증폭 또는 복합성 감소에 대한 필요성 없이, 전체 인간 게놈성 DNA에서 멀티플렉스 SNP 유전자형 결정을 가능하게 하는 마이크로어레이-기반 방법을 또한 사용하여 BChE 다형성들의 유전자형을 결정할 수 있다. 이러한 직접적인 SNP 유전자형 결정 방법은 어떠한 효소도 요구하지 않고, 및 금 나노입자 탐침자의 높은 민감도에 의존한다. 특이성은 목표물에 대한 두개의 순차적 올리고뉴클레오타이드 하이브리드화로부터, 대립유전자-특이성 표면-고정화된 포획 탐침자 및 유전자-특이성 올리고뉴클레오타이드-기능화 금 나노입자 탐침자에 의해 유도된다. 분석 포맷은 간단하고, 빠르며 강고해서, '현장 진단(point of care)'에 멀티플렉스 SNP 프로파일링에 대한 적합함을 나타낸다.
또한, 유전자형의 결정은 역동적 대립유전자-특이성 하이브리드화 (DASH)로 수행될 수 있고, 이는 특정 연구실에서 SNP 유전자형 결정 처리량에 대한 기초를 나타낸다. DASH의 중심 반응 원리는 DNA 변성과정에서, 대립유전자-특이성 차이의 실시간 (역동적)으로 추적하는 것이다. 이를 위해, 먼저 올리고뉴클레오타이드 탐침자를 모든 유전자 결정 방법에 기본적으로 필요한 성분인 목표 DNA와 하이브리드화 시킨다. 상기 목표 DNA는 고형 표면상에 고정된 PCR 생성물의 일 본쇄를 포함하고, 상기 목표 대립유전자들 중 하나와 상보적인 단일 탐침자를 사용한다. 이러한 분석 개념은 매우 정밀한 것으로 나타난다(>99.9% 정확도).
제2 관점에서, 본 발명은 BChE 유전자에서 상기 다형성들의 유전자형을 결정하는 적절한 수단을 포함하는, 상기 정의한 바와 같은 방법을 수행하는 키트를 제공한다.
특히, 상기 키트는 서열번호 1의 위치 3687, 4206 및 4443에서의 상기 다형성들 및 서열번호 26의 위치 934에서 상기 다형성을 포함하는 증폭절(amplicon)을 생성할 수 있는 프라이머를 포함한다. 특히, 실시예에서 설명되는 바와 같이(표 2), 서열 번호 8-19로 구성된다. 이러한 프라이머를 사용하여, 모세관 전기영동에 의해 크기별로 분리될 수 있는 4개 증폭절을 얻는다.
특정 구체예에서, 상기 키트는 프라이머-특이적 PCR 멀티플렉스에 의한 증폭을 수행할 수 있는 적절한 수단을 포함한다. 프라이머들은 생성된 네 개 증폭적을 확인하게 하는 상이한 형광물로 표지된다.
본 발명에 의해 제공되는 키트를 통상적인 임상 실제에 사용하여 DLB 환자를 확인할 수 있고, 따라서 AD 환자로부터 구별하게 한다. 본 발명의 키트를 사용하여, 임상의들은 DLB 환자에게 개인화되고 위험-적응된 치료 전략을 적용할 수 있게한다.
다른 관점에서, 본 발명은 DLB 진단에 대하여, 상술한 바와 같은 키트의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 BChE 유전자에서 전술한 다형성들의 유전자형을 분석함으로써, 대상체가 신경이완제 치료에 반응할 것인가를 결정하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법이 환자가 DLB에 또는 AD에 이환된 것인가를 결정하게 함에 따라, 적절한 치료를 제공하는 것이 가능하다.
BChE 과발현은 DLB에서 예측되고, 따라서 통상적인 치료는 콜린에스테라제 저해체의 투여이다. 상승된 BChE 수준을 가진 환자에서, 이러한 치료는 성공적이 될 것이다. 반대로, 유전자형 조합 AAAGCCK+ 또는 AAAAC+KW을 가진 환자는 이러한 치료에 반응하지 않을 것이다.
본 명세서 및 청구범위를 통틀어, 용어 "포함한다" 및 이의 파생어, 예를 들어, "포함하는"은 다른 기술적 특징, 첨가, 성분, 또는 단계를 배제하는 것을 의도하지 않는다. 본 발명의 추가적 목적, 장점 및 특징은 본 명세서 조사시 당해 분야의 숙련자에게 명백해 질 것이고 또는 본 발명의 실행으로 알 수 있게 될 것이다. 또한, 본 발명은 설명된 특정 및 바람직한 구체예의 모든 가능한 조합을 망라한다. 하기 실시예 및 도면들은 예증의 방식으로 제공되며, 본 발명의 제한점으로 의도되지 않는다.
도 1은 DLB 샘플의 전두엽 피질에서의 BChE 발현 수준을 나타낸다. 1 근처의 발현 수준 (EL)은 유전자형 조합 AAAGCCK+에 대하여 관찰되는 바와 같이, 대조군에서의 발현 수준과 유사하다. 유전자형 조합 AAAAC+KW의 부분으로서, KW 유전자형을 가지는 DLB 뇌는 전두엽 피질에서 훨씬 낮은 BChE 발현 수준을 나타낸다. 유전자형 조합 AAAGCCK+도 유전자형 조합 AAAAC+KW도 가지지 않는 모든 DLB 뇌는 전두엽에서 BChE을 과발현한다.
실시예
사후 샘플
임상적 및 신경병리적 진단을 받은 사후 전두엽 피질 시료들은 바르셀로나 신경 조직 뱅크의 대학 및 신경 병리 뇌 뱅크의 벨비지 연구소(BrainNet Europe)로부터, 윤리 위원회의 설정된 규칙에 따라 이용가능하였다. 이것들은 공통적 루이소체 질병(cLBD)을 가진 24 개 뇌(사망시 나이: 79.9, 나이 분포 64 부터 90 살; 여성 : 남성 비율 1.5:1), 루이소체를 가진 순수 치매(pDLB)의 12 개 뇌(사망시 나이: 74.4, 나이 분포 60 내지 80 살; 여성:남성 비율 1:2), 26개 AD 뇌(사망시 나이: 78.1, 나이 분포 61 내지 95살; 여성:남성 비율 1:1.1) 및 23개 대조군 뇌(사망시 나이: 68.5, 나이 분포 54 내지 83 살; 여성:남성 비율 1:1.1)에 해당하였다.
신경병리 조사로, 모든 AD 뇌는 AD Braak and Braak 단계 VI를 나타낸 것으로 밝혀졌다. Braak and Braak은 뇌에서 AD를 평가/정량하는 단계이다. 이는 신경병리학자가 아밀로이드 반점 및 신경섬유 다발의 밀도를 평가하는 데 사용된다. Braak 및 Braak에 따른 AD 단계, I-VI: 신경섬유 다발; A-C: 아밀로이드 반점. cLBD 샘플 2개는 Braak and Braak 단계 III에 해당하며, 3개는 Braak and Braak 단계 IV에 및 나머지 19 시료는 단계 V 및 VI에 해당하였다. pDLB 뇌에서, Braak and Braak 단계 0 내지 II이 검출되며, 대조군 시료에서는, AD 관련 변화가 없었다. AD나 대조군 뇌 어느 것도 PD-연관 병리를 나타내지 않은데 반해, 모든 pDLB는 물론 cLBD 시료들은 Braak and Braak의 분류에 따른, PD-연관 변화에 상응하는 단계 5 및 6을 나타냈다.
임상적으로 진단된 샘플
혈액 시료를 NINCDS-ADRDA 및 DSM-IV 기준에 따라, 병원 Germans Trias i Pujol의 신경과에서 진단된 223 명의 AD 환자로부터 얻었다(나이: 71.1; 나이 분포 49부터 86 살; 여성:남성 비율 1:1.6). 또한, 59명의 나이가 필적된 대조군 대상체를 얻었다(나이: 68.8; 나이 분포 46부터 91 살; 여성:남성 비율 1:1.5).
추가 실험에서, 160명의 나이가 필적된 대조군 대상체의 샘플(나이: 68.8; 나이 분포 46부터 91 살; 여성:남성 비율 1:1.5)을 취하였다. 이 연구는 상기 병원의 윤리 위원회 승인 후 동의 서명함으로써 수행되었다.
DNA 추출
TRI 시약을 제조자 방식에 따라 사용하여 냉동 뇌 샘플로부터 DNA를 추출하였다. TRI 시약 용액은 단상 용액내에서 페놀과 구아니딘이 함유된 것으로 동일한 시료로부터 RNA, DNA 및 단백질을 연속 추출하는 데 사용된다. 순도 및 농도의 분광분석 결정 후, DNA 시료를 4℃에서 사용시까지 보관하였다. 혈액으로부터의 DNA 추출은 유리-필터 막상에서의 DNA-결합에 근거한 표준 방식으로 수행되었다.
BChE 프로모터 서열분석
BChE 프로모터 서열은 약 5000 bp로 구성되기 때문에, 3개의 중첩 PCR 단편을 증폭하여 서열 분석하였다. PCR1(프라이머 BChEprom1UA 및 BChEprom1L; 표 1)은 위치 -1869부터 위치 -1031까지를 관통하는 838 bp 단편을 담당하였다. PCR2(프라이머 BChEprom2UA 및 BChEpromS6; 표 1)에서 위치 -1152부터 -315까지 관통하는 837 bp 단편이, 및 PCR3(프라이머 BChEprom2UB 및 BChEprom2L; 표 1)에서, 위치 -473부터 위치 +231까지 관통하는 688 bp 단편을 얻었다. 15㎕의 최종 부피를 가지는 PCR 반응물은 1.7mM MgCl2, 200μM의 각 dNTP(Ecogen), 2 pmol의 각 프라이머, 1 유닛의 EcoTaq DNA 폴리머라제(Ecogen) 및 약 300ng의 DNA를 포함하였다. PCR1에 대하여 58℃의 어닐링 온도 및 PCR 2 및 3에 대하여는 60℃의 어닐링 온도를 사용한 표준 PCR 프로그램을 PCR1에 대하여 30회 PCR 2 및 3에 대하여 35회 실시하였다.
BChE 프로모터 시퀀싱에 사용된 프라이머
프라이머 명 프라이머 서열 (5'→3') 서열번호
BChEprom1UA TGATAGGCTGACCGTATGCT 서열 번호 2
BChEprom1L ACCTCATCAGATGAGAAAGC 서열 번호 3
BChEprom2UA TCTCTTGGAAGCAGTTGACAT 서열 번호 4
BChEpromS6 CCATTATAGCTTCAATCTGTGC 서열 번호 5
BChEprom2UB AGATACATATCAGAGACATCCATT 서열 번호 6
BChEprom2L GAAGAGATCACTCTCATCCC 서열 번호 7
PCR 생성물을 ExoSap-IT 키트(GE Healthcare)를 사용하여 정제하였다. 시퀀싱 반응을 BigDye(BigDyeTM Terminator vs 1.1 Cycle Sequencing Kit, Perkin Elmer), 10pmol/㎕의 상기 반응성 프라이머 및 3.5㎕의 정제된 PCR 생성물을 사용하여 수행하였다. 순환 시퀀싱 및 DNA 침전후, 서열들을 ABI PRISMTM3100(Perkin Elmer) 상에서 얻었다.
BChE 프로모터 다형성들의 분석
4개의 신규 다형성들이 BChE 유전자의 프로모터 부위에서 발견되었다. 이들 중 3개는 물론 공지된 K-변이체 다형성을 변이-특이성-PCR(MS-PCR)을 사용하여 연구하였다: A3687G, A4206G, C4443T 및 BChE-K. 최종 부피 15㎕를 가진 각 PCR 반응물은 1.7mM MgCl2, 각각 200μM의 dNTP (Ecogen), 각각 2pmol의 상기 3개 프라이머들(표 2), 1 유닛 EcoTaq DNA 폴리머라제(Ecogen) 및 300ng의 DNA를 포함하였다. A3687G, BChE-K의 경우 62 ℃, 및 A4206G, C4443T 증폭의 경우 57℃의 어닐링 온도를 가지는 35회의 표준 PCR 프로그램을 수행하였다. 수득된 PCR 단편들을 고 해상도 아가로즈 젤 상에서 분리하였다. BChE A3687G 다형성의 A-대립유전자는 153 bp로 나타났고 G-대립유전자는 133 bp 단편으로 나타났다. K-대립유전자는 149 bp 단편으로 나타났고 및 K-변이체 다형성으로부터 나온 대립유전자에 상응하는 야생형은 169 bp 밴드로 나타났다. BChE A4206G 다형성의 A-대립유전자는 124 bp 크기이고, G-대립유전자는 104 bp이었다. 마지막으로, C4443T 다형성의 경우, 상기 T-대립유전자는 145 bp 단편에 상응하고, 상기 C-대립유전자는 125 bp 단편에 상응하였다.
BChE 프로모터 유전자형 결정에 사용된 프라이머
Polymorp1 프라이머 명 프라이머 서열 (5'→>3') 서열번호
A3687G BChE-1314U TCTTGAACTCCCAGACTGAAGCA 서열 번호 8
BChE-1314G TACACAAAAGGTACAGAATACAC 서열 번호 9
BChE-1314A TTATGTAATAACAAGTTAGTTACACAAAAGGTACAGAATACAT 서열 번호 10
A4206G BChE-795U AAGTGCTCCACCTGCAAATATTA 서열 번호 11
BChE-795G TAATCTTCTGTAAGTGATAGCC 서열 번호 12
BChE-795A TTCTCAATGCAATATATTCTTAATCTTCTGTAAGTGATAGCT 서열 번호 13
C4443T BChE-558L TGTCTCTGATATGTATCTCCTT 서열 번호 14
BChE-558CS TCTTGACCAGAAAATTGTGGC 서열 번호 15
BChE-558TL TATTCATTTTATTTTTCCTGTCTTGACCAGAAAATTTGTGGT 서열 번호 16
BchE-K BchE-4U CTGTACTGTGTAGTTAGAGAAATTGGC 서열 번호 17
BchE-K ATGGAATCCTGCTTTCCACTCCCATTCCGT 서열 번호 18
BchE-W ATCATGTAATTGTTCCAGCGTAGGAATCCTGCTTTCCACTCCCATTCTCC 서열 번호 19
Polymorp1 : 다형성 명
통계 분석
상응성 분석(CORRESPONDENCE, Version 1.1, Data Theory Scaling System Group (DTSS), Faculty of Social and Behavioral Sciences, 레이든 대학, 네덜란드)으로, 신경병리적으로 진단된 환자 군의 경우 상응하는 표를 얻을 수 있었다. 양 쪽 환자 군(신경병리적으로 및 임상적으로 진단된)의 유전자형 조합들의 분포를 SSPS version 11.0을 사용하여 계산하였다.
임상적 및 신경병리적 진단
먼저, 임상적 및 신경병리적 진단 사이의 필적됨을 Neurological Tissue Bank로부터 얻은 샘플에서 분석하였다. AD 환자들의 100%가 임상적 및 신경병리적 진단과 일치하고 pDLB 환자의 42%가 DLB의 진단을 받은 반면, cDLB 환자의 17% 만이 DLB의 임상 진단을 받았다. 그 대신, 이들의 62%가 AD로서 진단 받았고, 21%가 다른 치매 관련 질환에 상응되었다. 이러한 관찰은 cDLB에 대한 진단적 기준이 없는 것과 완전히 상관관계가 있다.
결과
BChE K- 변이체의 특성화 및 질병 연계
BChE K-변이체는 위치 68974에서 g로부터 a로의 단일 뉴클레오타이드 치환으로 구성되고, g-대립유전자는 W(야생형)으로 지칭되고 a-대립유전자는 K(변이된)로 지칭된다. 이러한 분석에서 흥미로운 발견은 대조군과 비교시, cLBD에서는 물론 pDLD 및 AD에서 K-대립유전자를 포함하는 유전자형의 과도 발현이다(cLBD에서 0.62, pDLB에서 0.42, 및 AD에서 0.38 대 대조군에서 0.13, p<0.001, p=0.090 및 p=0.058, 각각). 추가로 유전자형 분석하여, 상기 KW 유전자형은 AD 및 대조군에서 유사한 빈도를 보이고, pDLB에서 약간 증가하였으나, cLBD 시료의 약 1/3은 KW-유전자형 을 가지고 있다는 것이 밝혀졌다(표 3). 상기 H- 또는 J-변이체 어느 것도 연구된 시료에는 없는 반면, A-변이체를 가진 유전자형들은 상이한 질병에서 매우 적은 빈도로 발견된다(cLBD에서 0.04, pDLB에서 0.08 및 AD에서 0.04 대 대조군에서 0; 각각 p=1, p=0,34 및 p=1).
BChE K-변이체 다형성의 대립유전자 및 유전자형 분포
표 3: BChE K-변이체 다형성의 대립유전자 및 유전자형 분포
유전자형 빈도
질병 n1 WW KW KK p2
cLBD 24 0.38 0.29 0.33 0.003
pDLB 12 0.58 0.17 0.25 0.145
AD 26 0.62 0.08 0.30 0.047
C 23 0.87 0.09 0.04
1n: 시료 수; 2p: 각 질병과 대조군 사이의 유전자형 비교용 정확한 시험 p 값.
BChE 프로모터 다형성들의 특성화 및 질병 연계
상기 3개 BChE 프로모터 다형성들은 단일 뉴클레오타이드 변이들이다: 위치 3687에서, A는 G로 변이; 위치 4206에서 A는 G로 치환 및 위치 4443에서 C는 T로 변이.
다형성이 질병-특이적 연관성을 나타내는 지를 확인하기 위해, 프로모터 다형성에 대한 대립형질적 및 유전자형적 빈도를 cLBD, pDLB, AD 및 대조군을 위시한 신경병리적으로 진단된 뇌 시료에서 결정하였다. 먼저, 상기 다형성들을 독립적으로 분석한 후, 유전자형 조합의 존재를 또한 시험하였다.
A3687G 다형성을 연구하여, cLBD, pDLB 및 대조군에 비하여, AA 유전자형이 AD에서 약 세배 증가하는 것을 밝혔다 (AD에서 0.54 대 cLBD에서 0.21, p= 0.152; pDLB에서 0.16, p=0.298 및 대조군에서 0.13, p<0.001). 반면, A4206G 다형성에 상응하는 G-대립유전자를 가진 유전자형들은, 대조군에 비해, cLBD, pDLB은 물론 AD에서 축적되었다 (cLBD에서 0.33, pDLB에서 0.17 및 AD에서 0.23 대 대조군에서 0.04, 각각 p=0.023, p=0.262 및 p=0.105). 비록 G-대립유전자를 가지는 유전자형의 축적이 질병 특이성이 아니라 하더라도, G-대립유전자를 가지는 유전자형이 대조군에서는 거의 없기 때문에, 이러한 축적은 일정한 중요성을 가지는 것으로 보인다. 상기 C4443T 다형성에 상응하는 CC-유전자형은 cLBD은 물론 대조군과 비교할 때, pDLB에서 매우 낮은 빈도로 존재한다. 역으로, TC-유전자형의 빈도는 AD에 비해, pDLB 및 cLBD 둘 다에서 거의 2배로 증가되었고, 또한 대조군에서 보다 유의하게 더 높았다.
유전자형 조합의 분석
상응성 분석
3가지 BChE 프로모터 다형성들: (1) 위치 3687에서의 1314AA(다형성: A3687G), (2) 위치 4206에서의 795AG(다형성: A4206G), (3) 위치 4443에서의 558CC(다형성: C4443T)로부터 결과된 유전자형 조합들(GenComb), 및 BChE-K(위치 68974에서의 KW 또는 KK(엑손 4 에서의 공통적 다형성 KW)를 상응성 분석으로 연구하였다. 상응성 표(표 4)에서의 결과 표시는 유전자형 조합을 용이하게 검출할 수 있게 하였다.
3개 질병 및 대조군 군을 위시한 신경병리적 시료에서의 BChE 유전자형 조합들의 상응성 표.
  AD pDLB cDLB 대조군
1 AAAACCKK 2 0 0 0
2 AAAACCKW 0 0 1 1
3 AAAACCWW 0 1 0 0
4 AAAATCWW 0 0 0 2
5 AAAATCKK 0 1 0 0
6 AAAATCWW 1 0 0 0
7 AAAATTKK 1 0 0 0
8 AAAATTWW 5 0 0 0
9 AAAGCCKK 0 0 3 0
10 AAAGCCKW 0 0 1 0
11 AAAGTTKK 1 0 0 0
12 AGAACCKK 0 0 0 1
13 AGAACCWW 0 0 0 1
14 AGAATCKK 2 0 2 0
15 AGAATCKW 0 1 2 0
16 AGAATCWW 0 2 2 5
17 AGAATTKW 0 0 1 0
18 AGAATTWW 5 1 3 5
19 AGAGTCKK 2 1 3 0
20 AGAGTCKW 2 0 1 0
21 GGAACCWW 1 0 0 0
22 GGAATCWW 0 0 1 2
23 GGAATTKW 0 1 1 0
24 GGAATTWW 3 3 3 5
25 GGAGCCKW 0 0 0 1
26 GGAGTCKK 0 1 0 0
27 GGAGTTWW 1 0 0 0
    26 12 24 23
공통적 유전자형 조합
첫 번째의 전체적인 분석은 27개의 상이한 GenComb의 존재를 밝혔다(표 3). 이들 대부분(59%)이 하나 또는 두 개 샘플에만 존재하기 때문에, 이들의 빈도는 매우 낮았다(0.01 및 0.02). 가장 빈번한 GenComb(N°18 및 24) 둘 다는 전체 시료의 32.9%를 점하고, 모든 군에서 유사한 빈도로 존재하였다.
질병 특이적 유전자형 조합
질환별로 분석시, 두 개 중요한 질병-특이적 GenComb를 검출할 수 있었다. 한편으로 GenComb AAAATTWW는 0.19의 비교적 높은 빈도로 AD 시료에만 존재하였다.
유전자형 조합 9 및 10을 비교하고 이들을 공통 GenComb AAAGCCK+로서 정의할 때, 이러한 GenComb는 LBD에서 발견된 가장 빈번한(0.17) 질병-특이성 GenComb이다.
임상적 샘플에서의 유전자형 조합의 분석
사후 샘플의 연구로 얻은 데이터를 확인하기 위해, 223명의 AD 환자의 군 및 160개의 대조군 개인 군으로 구성되는 임상 샘플을 또한 연구하였다. 이 AD 환자들은 1998년 및 2002 년 사이에 진단되었으나, 임상적 DLB 진단에 대한 최근 가이드라인이 2005년에 설정되었기 때문에, 이러한 AD 환자의 20% 내지 40%가 DLB 환자로서 오진되었을 것으로 예상될 수 있다.
상응성 분석
결과된 GenComb의 분포가 상응성 표에 나타나 있다(표 5). 상기 GenComb는 4 개 다형성들로 구성된다는 점을 고려하면, 383명의 개인에 의해 구성된 샘플에서 오직 25개의 상이한 GenComb 만을 발견한다는 것은 매우 놀라운 것이다(표 5). 모든 검출된 GenComb의 63.6%는 양쪽 샘플에서 일치하였다.
알츠하이며 병과 대조군을 포함하는 임상 시료에서의 BChE 유전자형 조합들의 상응성 표.
    AD C
1 AAAACCKK 1 0
2 AAAACCKW 7 2
3 AAAACCWW 2 3
4 AAAATCKW 4 0
5 AAAATCWW 5 1
6 AAAATTKK 1 0
7 AAAATTWW 5 5
8 AAAGCCKK 6 2
9 AAAGCCKW 5 1
10 AAAGCCWW 0 1
11 AAAGTCKW 4 6
12 AGAACCKK 0 1
13 AGAACCKW 2 2
14 AGAACCWW 0 1
15 AGAATCKK 0 1
16 AGAATCKW 24 27
17 AGAATCWW 24 20
18 AGAATTKW 2 1
19 AGAATTWW 32 25
20 AGAGTCKW 19 8
21 AGAGTCWW 0 1
22 AGAGTTKW 1 0
23 AGAGTTWW 1 0
24 GGAATTKW 2 4
25 GGAATTWW 76 49
    223 161
공통 유전자형 조합
상기 4개의 가장 빈번한 GenComb 중 3개가 양쪽 샘플에서 동일하였다: 조합 25(표 4에서는 24)는 0.33 대 사후 시료에서의 0.16의 빈도를 가지며, 조합 19(표 4에서는 18)은 0.15 대 사후 시료에서 0.16의 빈도를 가지며, 조합 17(표 4에서는 16)은 0.11 대 사후 시료에서 0.11의 빈도를 가지며, 및 조합 16(표 4에서는 15)은 0.13 대 사후 시료에서 0.03의 빈도를 가진다(표 5).
질병-특이성 유전자형 조합
사후 시료에서 DLB- 및 AD-특이적으로 검출된 GenComb의 분포를 분석하면, GenComb AAAATTWW는 AD 환자의 2%에서는 물론, 대조군 개인의 3.1% 만에서 검출되었다(표 5). 이러한 빈도들은 AAAATTWW는 질병 마커로서 간주되기에 적합하지 않다고 나타낸다.
GenComb AAAGCCK+는 AD에서 0.05 및 대조군에서 0,02의 빈도로 발견되었다(표 5).
AD 환자들이 DLB 진단에 대한 새로운 가이드라인이 설정되기 훨씬 전인, 약 8 년 전에 임상적으로 진단되었다는 것을 고려하면, GenComb AAAGCCK+를 가진 11 명 환자들의 임상적 병력을 개정하였다. 11명 모두는 DLB와 비견될 만한 증상들 중 적어도 하나를 나타냈고, AAAGCCK+를 가능한 DLB 마커로서 확인하였다.
AD 환자 군의 20-40%가 DLB 환자로 오진될 수 있었다는 것을 또한 고려하면, AAAGCCK+의 질병-특이적 빈도는 증가하며 15% 내지 30% 범위일 수 있다. AAAGCCK +의 특이성은 98.1% 였고 , 민감도는 15 내지 30%였다.
상대적 BChE 발현의 의존하는 유전자형 조합
DLB-AAAGCCK+-보유자들에 대한 가능한 특이적 특징을 검출하기 위해, 13개 AD 및 12개 대조군 시료에 비교하여 22개 DLB 시료의 전두엽 피질에서의 BChE 발현 수준을 결정하였다.
RNA 분리 및 역전사
TRI-시약(MRC, 신시내티 주, USA)을 제조사 방식에 따라 사용하여 RNA를 분리하였다. 상세하게, 100mg 조직 시료들을 1.0㎖의 TRI-시약을 함유한 1.5㎖ 튜브에서 멸균 피스톤으로 균질화하였다. 균질물들을 5 분간 실온에서 항온처리한 후, 12,000g에서 10분간 4℃에서 원심분리하여 불용성 물질 및 고분자량 DNA를 펠렛으로 만들었다. 상 분리후, RNA를 이소프로판올로 침전시키고, 적절한 부피의 DEPC-처리수에 재현탁시켰다. RNA 양은 A260에서 분광분석적으로 결정되었고, RNA 순도는 260nm 및 280nm에서의 광학 밀도 비율로부터 확인하였다. RNA 온전성은 Agilent 2100 Bioanalyzer(Agilent Technologies, Santa Clara, USA)를 사용하여 확인하였다. 6 보다 큰 RIN 값을 가진 시료만을 사용시까지 -80℃에 보관하였다.
제1 본쇄 cDNA 합성은 Ready-to-goTM You-Prime First-Strand Beads (Amersham Pharmacia Biotech, Uppsala, Sweden)를 사용하여 수행되었다. 2mg의 RNA를 랜덤 헥사머 및 First-Strand Beads로 37℃에서 1 시간 처리하였다. 결과된 cDNA를 즉시 PCR에 사용하거나 사용시까지 -20℃에서 보관하였다.
실시간 PCR
BChE mRNA의 상대적 발현을 Rotor-Gene 6000(Corbett Life Science, Sydney, Australia)을 사용하여 결정하였다. QuantiTect SYBR Green PCR 키트(QiaGen, Hilden, Germany)를 사용하여 프라이머-다이머 함량을 최소화하였다. 15㎖ 반응물에 16pmol의 각 프라이머(BChE 2U GAGTAGATCCATAGTGAAACGG, 서열 번호 20, 및 BChE 6LRNA CAGCGATGGAATCCTGCTTT, 서열 번호 21) 및 1㎖의 cDNA를 더 포함시켰다. 상대적 BChE 양을 연구하기 위해, 2개의 하우스키핑 유전자를 또한 분석하였다, 베타 액틴(프라이머: 베타-액틴 U2 TCTACAATGAGCTGCGTGTG, 서열 번호 22, 및 베타-액틴 L3 TAGATGGGCACAGTGTGGGT, 서열 번호 23) 및 베타 글루쿠로니다제(GUS; 프라이머: GUS-U1 ATGTGGTTGGAGAGCTCATT, 서열 번호 24 및 GUS-L2 TGTCTCTGCCGAGTGAAGAT, 서열 번호 25)(M. Barrachina 등, "TaqMan PCR assay in the control of RNA normalization in human post-mortem brain tissue", Neurochem Int 2006, vol. 49, pp. 276-84).
15 분간의 변성 단계 후, 56℃에서 30초간의 어닐링을 모든 BChE, GUS 및 베타-액틴에 대해 실시하여, 표준 72℃ 연장 동안에 최종 형광 데이터를 얻었다. 모든 생성물에 대하여 최종 용융 분석을 수행하여 특이적 증폭을 결정하였다. 상대적 발현 데이터는 유사한 PCR 효율이라는 가정에 근거하여 델타델타 Ct 방법으로 얻어 상대적 유전자 발현을 분석하였다(T.D. Schmittgen 등, "Analyzing real-time PCR data by the comparative C(T) method", Nat Protoc 2008, vol. 3, pp 1101-8). 따라서, 각 유전자 및 이소폼의 상이한 프라이머 쌍들은 시험하여 유사한 효율로 증폭된 100 내지 150개 염기 쌍의 길이를 가진 단편을 얻었다. PCR 효율들은 각 실행마다 변할 수 있기 때문에, 표준 곡선은 처음 실행만이 아니라 각 실행마다 포함되었다. 유사한 효율을 가진 실행만이, 정확한 표준 곡선(R>0.99 및 R^2>0.99)과 함께, 추가 분석에 적합하였다. 동일한 연속 희석 cDNA 대조군 시료를 증폭시킴으로써 표준 곡선을 만들었다. 모든 분석을, 각 분석마다 음성 대조군을 추가로 포함하여, 독립적으로, 두 번씩 수행하여 이들의 재현성을 확인하고 및 가능한 오차를 최소화하였다.
결과
주요 상대적 발현 분석은, 대조군과 비교시, BChE 발현이 DLB에서 약간의, 그러나 유의한 증가: 1.53(1.13 - 2.07)를 밝혔고, 그러나 AD에서는 아니었다: 1.26(1.17 - 1.36). 특히, DLB 환자들은 넓은 범위의 분산 추정(variance estimate)을 나타냈다. BChE 발현을 독립적으로 GenComb 상에서 분석할 때, DLB-AAAGCCK+-보유자(n=3) 및 대조군 시료는 유사한 BChE 발현 수준을 제공하는 것이 발견되었다(도 1). KW 유전자형을 가진 DLB 시료(n=7)는 또한 대조군과 유사한 BChE 발현 수준을 나타냈다.
반대로, 나머지 모든 DLB 시료(n=12)들은 뚜렷한 BChE 과발현을 보였다(도 1). 분산 추정의 범위가 모든 3개의 DLB군, 즉 AAAGCCK+-보유자의 군, KW-보유자의 군, 및 나머지 시료의 군에서 매우 낮다는 것을 언급하는 것이 중요하다.
DLB는 AD보다 훨씬 높은 콜린성 결핍을 특징으로 한다는 것이 설명되어 있기 때문에, BChE 발현이 특히 DLB에서 증가되었다는 것이 예상될 수 있다. 사실, 현재 연구는 모든 DLB 환자의 60%가 3배 이상의 BChE 과발현을 나타낸다는 것을 밝히고 있다. 대신에, 나머지 환자들은 BChE 유전자형 조합/ 더 낮은 BChE 발현 수준과 연계된 유전자형의 보유자들이다(도 1).
이차 DLB -특이성 BChE -유전자형 조합의 확인
BChE 발현 분석의 결과로 인하여, 모든 유전자형 조합들을 임상 시료에서 재분석 하였다. 상기 KW 유전자형의 보유자들은 AD 및 대조군 둘 다에서 유사한 빈도를 가지는 것으로 발견되었다. 대신에, GenComb AAAAC+KW은 AD 군의 11 명 환자에 (빈도 0.05) 및 대조군의 2 개인에 (빈도 0.012) 존재하였다. 임상 병력의 수정으로, 그들 모두에서 또한 DLB과 양립가능한 증상이 밝혀졌다.
AD 군의 20-40%가 실제 DLB 환자라는 것을 고려하면, GenComb AAAGCCK +과 유사하게, AAAAC + KW -빈도는 15% - 30% 범위일 것이다. AAAAC +77 KW 의 특이성은 98.7%이고, 이의 민감도는 15% 내지 30%일 것이다.
다음 양 쪽 GenComb 를 조합하여 BChE 유전자형 조합 AAAGCCK + 및 AAAAC + KW 을 시험하면 96.8%의 특이성을 가지고, DLB 환자의 30%-60%를 검출할 수 있을 것이다.
[선행기술문헌]
명세서에서 인용된 참조문헌
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SEQUENCE LISTING <110> Fundaci?Institut d'Investigaci?en Ci?cies de la Salut Germans Trias i Pujol Universitat Aut?oma de Barcelona <120> Genetic marker for the diagnosis of dementia with Lewy bodies <130> P1589EP00 <160> 26 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 5040 <212> DNA <213> Homo sapiens <220> <221> variation <222> (3687)..(3687) <223> single nucleotide polymorphism at position 3687 of NCBI Accession Number NG_009031 (A3687G) <220> <221> variation <222> (4206)..(4206) <223> single nucleotide polymorphism at position 4206 of NCBI Accession Number NG_009031 (A4206G) <220> <221> variation <222> (4443)..(4443) <223> single nucleotide polymorphism at position 4443 of NCBI Accession Number NG_009031 (C4443T) <400> 1 tccattttta tgttactatt tccaggaaaa atttaaaata gccttcatat acaataaaag 60 caagttagat aaattatatt gtacttatac aaataattaa tacataggca tataaatgaa 120 gttaaaaaaa tattcgatag cattattttg gaaaaactta agataggtta tatgaaagta 180 ggctaccaaa gactatgtat gatgtatttc caaattagct tgaagcaaaa 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<213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for genotyping BchE-K: BchE-4U <400> 17 ctgtactgtg tagttagaga aattggc 27 <210> 18 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for genotyping BchE-K: BchE-K <400> 18 atggaatcct gctttccact cccattccgt 30 <210> 19 <211> 50 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for genotyping BchE-K: BchE-W <400> 19 atcatgtaat tgttccagcg taggaatcct gctttccact cccattctcc 50 <210> 20 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer BChE 2U for real time PCR <400> 20 gagtagatcc atagtgaaac gg 22 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer BChE 6LRNA for real time PCR <400> 21 cagcgatgga atcctgcttt 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer beta-actin U2 for real time PCR <400> 22 tctacaatga gctgcgtgtg 20 <210> 23 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer beta-actin L3 for real time PCR <400> 23 tagatgggca cagtgtgggt 20 <210> 24 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer GUS-U1 for real time PCT <400> 24 atgtggttgg agagctcatt 20 <210> 25 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer GUS-L2 for real time PCR <400> 25 tgtctctgcc gagtgaagat 20 <210> 26 <211> 1980 <212> DNA <213> Homo sapiens <220> <221> variation <222> (934)..(934) <223> single nucleotide polymorphism corresponding to position 68974 of the NCBI Accession Number NG_009031 (G68974A). It is the K variant polymorphism. This SEQ ID NO: 28 represents the region from position 68041 to 70020 of this Accession Number. <400> 26 ggaggcagag gttgcggtga gccaagatgg cgccattgca ctccagcctg ggtggcaaga 60 gtgaactctg tctcaaaaaa aaataaataa ataaaataaa acattgtatt ataataaggg 120 taaaatctat gtggaatgat aattaaaaag ttatccttat gcattaataa atacagtatg 180 acctttgtat ttgcgggtta cacatccatg gatttaacca accacgagtc aaaaacattt 240 gataaataaa tacatctata ctaaacatat acagaccttt ttttcttatc attattcctt 300 aaacaatata atataataaa catttacaca gcactttcat tatattaggt atgaattatc 360 tagggatgtg catggcttat gtgaaaatgt tatgctattt tacattaggg acttgagtat 420 gagaggattt tggtatccct gagaggtcct agaaccaact ccccacaaat actaaggatg 480 actgtagtca tatataattt tcatcagaaa taattatctg ttatataact atatatgtaa 540 atgagaccat taaatgaaat ttgtgttatt ttaaagtggg tcaagaaaag agcataatat 600 ctacatatcc tcttgaaaac taaagaaaat atatgtaatg taattataca taatacaata 660 tataaactca ttttccattt tatatgttat acgttatata aattatatat acattatttg 720 cattttcaca taatctgtaa agattttatt aaaatctctt ttcaggcaaa gcgagctaat 780 aacaaataat aaagaataaa taaagaaaat aatgctgtac tgtgtagtta gagaaaatgg 840 cttttgtatt cgaaattatt tttcagttaa tgaaacagat aaaaattttg attaatacaa 900 cttattccat attttacagg aaatattgat gaagcagaat gggagtggaa agcaggattc 960 catcgctgga acaattacat gatggactgg aaaaatcaat ttaacgatta cactagcaag 1020 aaagaaagtt gtgtgggtct ctaattaata gatttaccct ttatagaaca tattttcctt 1080 tagatcaagg caaaaatatc aggagctttt ttacacacct actaaaaaag ttattatgta 1140 gctgaaacaa aaatgccaga aggataatat tgattcctca catctttaac ttagtatttt 1200 acctagcatt tcaaaaccca aatggctaga acgtgtttaa ttaaatttca caatataaag 1260 ttctacagtt aattatgtgc atattaaaac aatggcctgg ttcaatttct ttctttcctt 1320 aataaattta agtttttccc cccaaaatta tcagtgctct gcttttagtc acgtgtattt 1380 tcattaccac tcgtaaaaag gtatcttttt taaatgaatt aaatattgaa acactgtaca 1440 ccatagttta caatattatg tttcctaatt aaaataagaa ttgaatgtca atatgagata 1500 ttaaaataag cacagaaaat cattggtctc tttgtttttt atataaaggc aagaaagaat 1560 cttaaaatga gaggctcagc cactttaaaa caccttataa tagaaacaga atgctgctac 1620 caagaaacaa aatataaaat aatgtaatta tttatgtaat gccttcaaat tatattcttc 1680 atttgactct tgctctccct cacctcctct atcctcaaat caccacaaac atgtacatat 1740 gtgaattacc tttccgtaat tcaaaaattt ttaaaaagtg ggtgcataga agtctaaagt 1800 taggttgtgt accatctggg acagggcaac ccttgcctgg acccagaaat attaacatat 1860 taataggaaa attgttcaat tccagaagag aaatggttgt actttctgta gacaaactgt 1920 cttatttttg caattaaaaa aattacagag ctgcatttat tagcatgctt ggcaagggag 1980

Claims (14)

  1. 대상체로부터 나온 생물학적 시료에서, 부티릴콜린에스테라제 (BChE) 유전자에서의 하기 다형성들의 유전자형을 결정하는 것을 포함하는, DLB의 시험관 내 진단 방법:
    NCBI 수탁 번호 NG_009031(즉, 서열 번호 1) 내의 위치 3687에 있는 다형성 부위,
    서열 번호 1 내의 위치 4206에 있는 다형성 부위,
    서열 번호 1 내의 위치 4443에 있는 다형성 부위, 및
    NCBI 수탁 번호 NG_009031 내의 위치 68974(즉, 서열 번호 26 내의 위치 934)에 있는 다형성 부위.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유전자형은:
    위치 3687에서 대립유전자 둘 다 에 대하여 아데닌,
    위치 4206에서 하나의 대립유전자에 대하여 아데닌 및 다른 대립유전자에 대하여 구아닌,
    위치 4443에서 대립유전자 둘 다에 대하여 시토신, 및
    위치 68974에서 하나의 대립 유전자에 대하여 아데닌이고,
    이러한 유전자형은 알츠하이머 질환과 구별되는 루이소체 치매를 나타내는, 진단방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유전자형은:
    위치 3687에서 대립유전자 둘 다에 대하여 아데닌,
    위치 4206에서 대립유전자 둘 다에 대하여 아데닌,
    위치 4443에서 하나의 대립유전자에 대하여 시토신 및
    위치 68974에서 하나의 대립유전자에 대하여 아데닌 및 다른 대립유전자에 대하여 구아닌이고;
    이러한 유전자형은 알츠하이머 질환과 구분되는 루이소체 치매를 나타내는, 진단방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 임의의 항에 있어서, 개별 PCR 증폭 반응, 검출이 뒤따르는 프라이머-특이성 PCR 멀티플렉스, 멀티플렉스 대립유전자 특이성 프라이머 연장, 마이크로어레이 기반 방법, 및 역동적 대립유전자-특이적 하이브리드화로 구성되는 군으로부터 선택된 기술 중 하나에 의해 수행되는, 진단 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 결정은 프라이머-특이성 PCR 멀티플렉스에 의한 증폭 후 검출에 의해 수행되는, 진단 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출은 특이적 탐침자와의 하이브리드화에 의해 수행되는, 진단 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 특이적 탐침자는 마이크로어레이에 고정되는, 진단 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 임의의 항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 혈액 시료인, 진단 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 임의의 항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 상피세포 시료인, 진단 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 임의의 항에서 설정된 진단 방법을 수행하는 키트에 있어서, BChE 유전자에서 상기 다형성들의 유전자형을 결정하는 적절한 수단을 포함하는, 키드.
  11. 제8항에 있어서, 증폭절(amplicon)을 생성할 수 있는 프라이머를 포함하고, 상기 증폭절은 서열번호 1의 위치 3687, 4206 및 4443에서의 상기 다형성들 및 서열번호 26의 위치 934에서 상기 다형성을 포함하는, 키트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프라이머들은 서열 번호 8-19로 구성되는 키트.
  13. 제10항 내지 제12항 중 임의의 항에 있어서, 프라이머들은 형광체들 (fluorophore)로 표지되고, 및 상기 키트는 프라이머-특이성 PCR 멀티플렉스를 수행하는 시약을 포함하는, 키트.
  14. 루이소체 치매를 진단하기 위한, 제10항 내지 제13항 중 임의의 항에서 정의된 키트의 용도.
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