KR20190043845A - 감각신경성 난청 진단을 위한 마커 tmem43 및 그의 용도 - Google Patents

감각신경성 난청 진단을 위한 마커 tmem43 및 그의 용도 Download PDF

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Abstract

감각신경성 난청 진단을 위한 마커 TMEM43 및 그의 용도에 관한 것으로, 구체적으로, TMEM43 유전자의 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단용 조성물, 및 진단에 관한 정보를 제공하기 위하여 유전체 DNA의 변이를 검출하는 방법에 관한 것으로, 일 양상에 따른 키트 또는 조성물을 이용하여 TMEM43 유전자의 변이를 높은 민감도와 정확도로 분석할 수 있으며, 이러한 분석 결과를 바탕으로 감각신경성 난청을 효율적으로 진단할 수 있다.

Description

감각신경성 난청 진단을 위한 마커 TMEM43 및 그의 용도 {Marker TMEM43 for diagnosing sensorineural hearing loss and uses thereof}
유전자 변이를 검출하기 위한 감각신경성 난청 질환의 진단용 조성물, 감각신경성 난청 질환의 진단에 관한 정보를 제공하기 위하여 유전체의 변이를 검출하는 방법, 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 조성물, 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 정보를 제공하기 위하여 유전체의 변이를 검출하는 방법, 및 감각신경성 난청 질환 모델에 관한 것이다.
선천성 난청(Congenital hearing loss)은 신생아 1,000명 중 3명 정도의 빈도로 발생하며, 50% 이상이 유전적 요인에 의한 것으로 알려져 있다. 유전성 난청은 선천성으로 출생 후부터 나타나는데 난청 형태는 여러 종류이나 이 중 감각신경성 난청(Sensorineural Hearing Loss: SNHL)이 가장 흔하다.
감각신경성 난청은 달팽이관의 소리를 감지하는 기능에 이상이 생기거나 소리에 의한 자극을 뇌로 전달하는 청신경 또는 중추신경계의 이상으로 발생하는 난청을 말한다. 감각신경성 난청은 증상에 따라서 증후군과 비증후군으로 분류되는데, 증후군 감각신경성 난청은 내이 기능 이상에 의한 것 이외의 다른 기관의 임상적 증상 또는 증후를 가지고 있는 경우를 의미한다. 이는 유전성 난청의 30%를 차지하고, 현재까지 300종류 이상의 증후군 난청이 보고되어 있다. 특징적인 증상이나 기형으로 쉽게 분류되므로 같은 원인을 갖는 환자들에서 원인 유전자를 용이하게 추적할 수 있다. 비증후군 감각신경성 난청은 내이 기능 이상 이외의 다른 기관의 이상 증상 또는 증후를 보이지 않는 경우를 의미하며, 청각 장애만을 나타낸다. 유전성 난청의 70%를 차지하고, 원인 유전자가 다양하여 난청의 유형, 유전 형태 등의 임상적 정보들을 토대로 전략적인 유전 진단이 요구된다. 비증후군 난청은 유전 형태에 의해서 80%가 열성 유전, 17%가 우성 유전, 2 내지 3%가 X-연관, 그리고 1%가 미토콘드리아 유전으로 발생하게 되는 것으로 알려져 있다. 감각신경성 난청은 와우의 외 유모 세포에 문제가 있는 일반적인 감각신경성 난청과 와우의 내 유모 세포나 신경자체 등에 문제가 있는 청각신경병증(auditory neuropathy)이 있다. 따라서, 청각신경병증은 이음향방출 또는 와우마이크로폰(cochlear microphonic: CM) 작용은 나타나지만, 청성뇌간반응은 나타나지 않거나 매우 비정상적인 소견을 보인다. 청각신경병증은 많은 환자에서 산발적(sporadic)으로 발생하지만 유전적인 경우도 있다. 상염색체 우성 유전(autosomal dominant inheritance pattern)인 경우 진행성 난청의 양상을 보이고 말초신경병증을 동반하는 경우가 많다. 상염색체 열성 유전(autosomal recessive inheritance pattern)의 경우 일반적으로 영아기에 고도난청을 보이고 말초신경병증을 동반하지 않는다. 알려진 원인 유전자 결함은 미엘린 단백질 제로(myelin protein zero: MPZ), 말단 미엘린 단백질 22(peripheral myelin protein: PMP22), 그리고 오토페를린(otoferlin: OTOF) 유전자 변이 등이 있다.
감각신경성 난청 질환은 실제로 상당한 유병률을 가지고 있을 것으로 예상되나 특히 성인의 경우 정확한 진단의 부재로 미진단 사례가 많을 것으로 예상된다. 또한, 현재까지 일부 난청 유전자가 연구되었으나, TMEM43의 변이와 감각신경성 난청과의 관계에 대하여는 보고된 바가 전혀 없다. 이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 감각신경성 난청 질환을 진단하기 위한 마커를 찾기 위해 노력한 결과, TMEM43의 변이를 이용하여 감각신경성 난청을 진단할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
일 양상은 TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단용 조성물을 제공한다.
다른 양상은 개체로부터 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계; 및 상기 유전체 DNA의 확인된 뉴클레오티드 서열을 표준 뉴클레오티드 서열과 비교하여, 상기 유전체 DNA의 변이를 확인하는 단계를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단에 관한 정보를 제공하기 위하여 유전체 DNA의 변이를 검출하는 방법을 제공한다.
다른 양상은 TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 조성물을 제공한다.
다른 양상은 개체로부터 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계; 및 상기 유전체 DNA의 확인된 뉴클레오티드 서열을 표준 뉴클레오티드 서열과 비교하여, 상기 유전체 DNA의 변이를 확인하는 단계를 포함하는 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 정보를 제공하기 위하여 유전체 DNA의 변이를 검출하는 방법을 제공한다.
다른 양상은 TMEM43 변이를 포함하는 감각신경성 난청 질환 모델을 제공한다.
일 양상은 TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단용 조성물을 제공한다.
막관통 단백질 43(transmembrane protein 43: TMEM43)은 내부 핵막에서 단백질 복합체를 조직함으로써 핵막 구조체를 유지하는 기능을 하는 단백질이다. 상기 TMEM43은 인간의 경우, TMEM43 유전자에 의해 암호화되는 단백질인 것일 수 있다. TMEM43은 인간의 경우, GenBank Accession No. NP_077310.1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드 또는 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드인 것일 수 있다. 상기 TMEM43 유전자는 인간의 경우, 상기 TMEM43의 아미노산 서열을 암호화하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드, 서열번호 1의 아미노산 서열을 암호화하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드, GenBank Accession No. NM_024334, NM_024334.2의 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드, 또는 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드인 것일 수 있다.
통상의 기술자라면 상기 등록번호를 이용하여 변이의 위치 및 서열을 용이하게 확인할 수 있을 것이다. UCSC genome browser 또는 GenBank에 등록되어 있는 번호에 해당하는 구체적인 서열은 시간이 지남에 따라 다소 변경될 수 있다. 본 발명의 범위가 상기 변경된 서열에도 미치는 것은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
상기 TMEM43은 내이에서 발현되는 것일 수 있다. 상기 TMEM43은 내이 내 내 유모 세포(inner hair cell) 또는 내 유모 주변의 지지세포(supporting cell)에서 발현되는 것일 수 있다. 상기 TMEM43은 발달되는(developing) 내이에서 자발적 활동(spontaneous activity)을 촉진시켜, 청각 발생 이전에 청신경원 세포의 생존과 성숙을 유도하는 것일 수 있다.
상기 감각신경성 난청은 달팽이관의 소리를 감지하는 기능에 이상이 생기거나 소리에 의한 자극을 뇌로 전달하는 청신경 또는 중추신경계의 이상으로 발생하는 난청을 의미한다. 상기 감각신경성 난청은 비증후군 감각신경성 난청(Non Syndromal sensorineural hearing loss: NS-SNHL)일 수 있다. 상기 비증후군 감각신경성 난청은 내이 기능 이상 이외의 다른 기관의 이상 증상 또는 증후를 보이지 않는 난청을 의미한다. 상기 감각신경성 난청은 청각신경병증인 것일 수 있다. 청각신경병증은 소리 자극에 대해 청신경 섬유에서 발생하는 활동 전위의 동시성(synchrony)에 장애가 발생하여 유발되는 난청 질환으로서, 이음향방출이나 와우마이크로폰 작용은 나타나지만, 청성뇌간반응은 나타나지 않거나 매우 비정상적인 소견을 보이며, 병리학적으로는 외 유모 세포의 기능은 보존되어 있으면서, 내 유모 세포와 제1형 청신경세포를 통한 청각 전달로의 이상에 기인한다.
용어 "폴리뉴클레오티드"는 임의의 길이를 지닌 뉴클레오티드 폴리머를 의미하며, 상기 폴리뉴클레오티드는 핵산, 또는 올리고뉴클레오티드와 상호교환적으로 사용할 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드는 표적 영역의 뉴클레오티드 서열과 특이적으로 결합하는 것일 수 있다. 이러한 폴리뉴클레오티드의 특이적 결합 특성을 이용하여, 혼합물로로부터 표적 영역을 포함하는 표적 유전자 또는 그의 단편을 효과적으로 분리할 수 있다.
상기 폴리뉴클레오티드는 단수개 또는 복수개인 것일 수 있고, 단일 가닥 또는 이중 가닥의 형태인 것일 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드는 또한, 상보적인 뉴클레오티드와 수소 결합에 의하여 혼성화될 수 있는 성질을 갖는 것이면, 천연 뉴클레오티드로 구성된 것뿐만 아니라, 천연 뉴클레오티드, 천연 뉴클레오티드의 유사체, 천연 뉴클레오티드의 당, 염기 또는 인산 부위가 변형되어 있는 뉴클레오티드 및 이들 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 뉴클레오티드를 포함하는 것일 수 있다(Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York(1980); Uhlman 및 Peyman, Chemical Reviews, 90:543-584(1990)). 상기 폴리뉴클레오티드는 DNA 또는 RNA인 것일 수 있다.
용어 "연속 뉴클레오티드 서열(contiguous nucleotide sequence)"은 인접한 2개 이상의 뉴클레오티드 서열을 의미한다.
용어 "상보적(complementary)"은 어떤 특정한 혼성화(hybridization) 또는 어닐링 조건하에서 상기 뉴클레오티드 서열에 선택적으로 혼성화할 수 있을 정도의 상보성을 갖는 것을 의미한다.
상기 폴리뉴클레오티드는 프라이머 또는 프로브인 것일 수 있다. 상기 프라이머 또는 프로브는, 상기 뉴클레오티드 서열에 완전하게(perfectly) 상보적인 뉴클레오티드 서열이 이용될 수 있으나, 특이적으로 혼성화를 방해하지 않는 범위 내에서 실질적으로(substantially) 상보적인 뉴클레오티드 서열이 이용될 수도 있다. 또한, 상기 프라이머 또는 프로브는, 표적 영역의 뉴클레오티드 서열에 대하여 특이적으로 혼성화를 방해하지 않는 범위 내에서, 변형된 뉴클레오티드 서열을 갖는 것일 수 있다.
용어 "프라이머(primer)"는 중합효소에 의한 뉴클레오티드의 중합 반응에서, 개시점으로 작용할 수 있는 단일 가닥의 올리고뉴클레오티드를 의미한다. 예를 들면, 상기 프라이머는 적합한 온도 및 적합한 완충액 내에서 적합한 조건, 즉, 4종의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트 및 중합효소의 존재 하에서 주형-지시(template-directed) DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일 가닥의 올리고뉴클레오티드인 것일 수 있다. 프라이머의 적합한 길이는 다양한 인자, 예를 들면, 온도와 프라이머의 용도에 따라 달라질 수 있다. 상기 프라이머는 길이가 5 내지 100nt, 5 내지 70nt, 10 내지 50nt, 또는 15 내지 30nt인 것일 수 있다. 예를 들면, 프라이머의 길이가 짧을수록, 낮은 어닐링(annealing) 온도에서 주형과 충분히 안정된 혼성화 복합체를 형성할 수 있다. 상기 프라이머의 길이가 5nt 미만의 크기를 가질 경우 표적 영역을 캡처하기 위한 정확도가 낮으며, 100nt 초과의 크기를 가질 경우 합성 비용이 증가하는 단점을 갖는다. 따라서 상기 프라이머는 경제적이면서 유전자 변이 검출에 최적화된 크기를 갖는다. 프라이머의 설계는 주어진 증폭하고자 하는 표적 영역의 뉴클레오티드 서열을 참조하여 통상의 기술자에 의해 용이하게 실시할 수 있다. 예를 들면, 상업적으로 구입가능한 프라이머 설계용 프로그램을 사용하여 설계할 수 있다. 상기 상업적으로 구입가능한 프라이머 설계용 프로그램의 예는 PRIMER 3 프로그램이 포함된다.
상기 프라이머는 포스포로티오에이트(phosphorothioate), 알킬포스포로티오에이트와 같은 뉴클레오티드 유사체(analogue), 펩티드 핵산(peptide nucleic acid) 또는 삽입 물질(intercalating agent)을 더 포함하는 것일 수 있다. 또한, 형광, 인광 또는 방사성을 발하는 표지 물질을 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 형광 표지 물질은 VIC, NED, FAM, PET, 또는 이들의 조합인 것일 수 있다. 상기 표지 물질은 상기 폴리뉴클레오티드의 5' 말단에 표지되는 것일 수 있다. 또한, 방사성 표지 물질은, 32P 또는 35S와 같은 방사성 동위원소가 첨가된 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction: PCR)의 반응액을 이용한 PCR 반응을 통해 증폭 산물에 혼입되는 것일 수 있다.
상기 프라이머는 대립유전자 특이적인 PCR(allele specific PCR), PCR 연장 분석, PCR 단일 가닥 고차 구조 다형성(PCR-single strand conformation polymorphism: PCR-SSCP), TaqMan 방법 및 시퀀싱 등을 이용한 방법에 이용되는 것일 수 있다.
용어 "프로브(probe)"는 상보적인 폴리뉴클레오티드 가닥에 서열 특이적으로 결합할 수 있는 폴리뉴클레오티드를 의미한다. 상기 프로브는 길이가 5 내지 100nt, 10 내지 90nt, 15 내지 80nt, 20 내지 70nt, 또는 30 내지 50nt인 것일 수 있다. 상기 프로브의 길이가 10nt 미만의 크기를 가질 경우 표적 영역을 캡처하기 위한 정확도가 낮으며, 100nt 초과의 크기를 가질 경우 합성 비용이 증가하는 단점을 갖는다. 따라서 상기 프로브는 경제적이면서 유전자 변이 검출에 최적화된 크기를 갖는다. 상기 프로브는, 예를 들면, 표적 영역의 뉴클레오티드 서열에 완전 상보적인 서열로 이루어진 완전 매치 프로브(perfect match probe) 및 변이 위치를 제외한 모든 뉴클레오티드 서열에 대하여 완전 상보적인 서열을 갖는 프로브로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 프로브는 혼성화 방법, 예를 들면, 마이크로어레이(microarray), 서던 블로팅, 다이나믹 대립유전자 혼성화(dynamic allele-specific hybridization) 및 DNA 칩 등을 이용한 방법에 이용되는 것일 수 있다. 마이크로어레이는 당해 기술 분야에 알려진 의미로 사용되며, 예를 들면, 기판 상의 복수 개의 구분된 영역에 프로브 또는 프로브의 집단이 고정화되어 있는 것일 수 있다. 상기 기판은 적합한 견고성 또는 반-견고성 지지체로서, 예를 들면, 막, 필터, 칩, 슬라이드, 웨이퍼(wafer), 파이버(fiber), 자기성 비드 또는 비자기성 비드, 겔, 튜빙, 플레이트, 고분자, 미소입자 및 모세관을 포함하는 것일 수 있다. 상기 프로브 또는 그에 상보적인 프로브는 개체로부터 수득된 핵산과 혼성화되고 그로부터 얻어지는 혼성화 정도를 측정할 수 있는 방법에 이용되는 것일 수 있다.
용어 "유전자"는 유전 정보를 결정하는 구조 단위를 의미하며, 단백질의 아미노산 서열 또는 기능 RNA(tRNA, rRNA 등)의 염기 배열을 결정하는 정보를 가지는 구조 유전자, 및/또는 구조 유전자의 발현을 제어하는 조절 유전자, 예를 들면, 프로모터, 억제자(repressor), 작동유전자(operator) 등을 포함하는 것일 수 있다. 본 명세서에서 용어 "유전자"는 유전자의 산물을 생성하기 위해 전사되는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 단일 가닥 쪽을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들면 "유전자의 뉴클레오티드 서열"은 유전자의 산물을 생성하기 위해 전사되는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 단일 가닥에 포함된 뉴클레오티드 서열 및/또는 구조 유전자의 발현을 제어하는 뉴클레오티드 서열인 것일 수 있다.
용어 "엑손"은 DNA 서열 중 단백질의 합성 정보를 담고 있는 영역으로, 예를 들면 발현된 단백질의 일부 또는 전부를 암호화하는 핵산 분자를 의미한다.
상기 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 뉴클레오티드 서열의 변이를 갖는 것일 수 있다. 상기 뉴클레오티드 서열의 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 하나 이상의 뉴클레오티드 서열의 치환(substitution), 삽입(insertion), 중복(duplication), 결실(deletion)(삽입 및 결실을 Insertion and Deletion: 'InDel'이라고도 함), 전좌(translocation) 등을 포함하는 것일 수 있다. 상기 하나 이상의 뉴클레오티드 서열의 치환은, 예를 들면, 단일 뉴클레오티드 변이(single nucleotide variant: SNV)인 것일 수 있다.
상기 변이는 상염색체 우성 변이인 것일 수 있다. 상기 변이는 TMEM43 유전자의 엑손 영역, 예를 들면, 12번째 엑손 영역의 변이인 것일 수 있다. 상기 변이는 TMEM43 유전자의 뉴클레오티드 서열에서 c.C1114T 변이인 것일 수 있다. 상기 변이는 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열에서 c.C1114T 변이인 것일 수 있다. 상기 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열에서 c.C1114T 변이는 서열번호 2의 뉴클레오티드서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드에서 서열번호 2의 5' 말단으로부터 1114번째 뉴클레오티드인 시토신(C)이 티민(T)으로 치환된 변이인 것일 수 있다.
상기 변이는 TMEM43 단백질의 아미노산 서열에서 p.R372X 변이인 것일 수 있다. 상기 변이는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 p.R372X 변이인 것일 수 있다. 상기 서열번호 1의 아미노산 서열에서 p.R372X 변이는 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드에서 서열번호 1의 N 말단으로부터 372번째 아미노산인 아르기닌(R)이 종결 코돈에 의하여 소실된 변이인 것일 수 있다.
상기 TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드는, 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드에서 단일 뉴클레오티드 변이 위치인 서열번호 2의 5' 말단으로부터 1114번째 뉴클레오티드를 검출할 수 있는 폴리뉴클레오티드인 것일 수 있다. 또는, 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드에서 단일 뉴클레오티드 변이 위치인 서열번호 2의 5' 말단으로부터 1114번째 뉴클레오티드를 포함하는 폴리뉴클레오티드와 그 서열이 동일하거나 상보적인 것일 수 있다. 하나의 단일 가닥 폴리뉴클레오티드가 감각신경성 난청 질환의 발병 위험과 연관되어 있는 경우, 상기 단일 가닥 폴리뉴클레오티드에 상보적인 폴리뉴클레오티드도 당연히 감각신경성 난청 질환의 발병 위험과 연관되어 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 조성물은 하나의 특정한 뉴클레오티드 서열을 가진 감각신경성 난청 질환의 발병 위험과 연관되어 있는 단일 가닥 폴리뉴클레오티드 및/또는 그에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 가진 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것일 수 있다.
다른 양상은 TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43의 일부 아미노산이 소실된 폴리펩티드를 특이적으로 검출하기 위한 폴리펩티드를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단용 조성물을 제공한다.
상기 조성물은 TMEM43 단백질에서 아미노산 결실 위치를 검출할 수 있는 폴리펩티드를 포함하는 것일 수 있다. 상기 조성물은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드에서 아미노산 결실 위치인 상기 서열번호 1의 N 말단으로부터 372번째 아미노산을 검출할 수 있는 폴리펩티드를 포함하는 것일 수 있다.
아미노산 변이는 넌센스 변이(nonsense mutation) 변이에 의한 것일 수 있다. 넌센스 변이는 하나 이상의 뉴클레오티드가 바뀌어 종결코돈이 됨으로써, 아미노산을 더이상 생성하지 않는 변경을 의미한다.
상기 폴리펩티드는 상기 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드에서 아미노산 종결 및 소실되는 위치인 상기 서열번호 1의 N 말단으로부터 372번째 아미노산과 특이적으로 결합하는 것일 수 있다. 상기 372번째 아미노산은 서열번호 2의 5' 말단으로부터 1114번째 뉴클레오티드를 포함하는 폴리뉴클레오티드를 암호화한 것 일 수 있고, 상기 폴리펩티드는 서열번호 2의 5' 말단으로부터 1114번째 뉴클레오티드인 C가 T로 치환되어 생성된 아미노산 서열을 검출할 수 있는 것일 수 있다.
상기 폴리펩티드는 항체 또는 항원 결합 단편인 것일 수 있고, 단수개 또는 복수개인 것일 수 있다. 항체는 전체 항체 형태일 뿐 아니라 항체 분자의 기능적인 단편을 포함하는 것일 수 있다. 전체 항체는 2개의 전체 길이의 경쇄 및 2개의 전체 길이의 중쇄를 가지는 구조이며 각각의 경쇄는 중쇄와 다이설파이드 결합으로 연결되어 있다. 항체 분자의 기능적인 단편이란 항원 결합 기능을 보유하고 있는 단편을 의미한다.
상기 폴리펩티드는 면역세포화학 및 면역조직화학, 방사선 면역분석법(radio immunoassays), 효소 결합 면역분석법(Enzyme Linked Immunoabsorbent assay: ELISA), 면역블롯(immunoblotting), 파아르 분석법(Farr assay), 면역침강, 라텍스 응집, 적혈구 응집, 비탁계법, 면역확산법, 카운터-전류 전기영동법, 단일 라디칼 면역확산법, 면역크로마토그래피법, 단백질 칩 및 면역형광법 등을 이용한 방법에 이용되는 것일 수 있다. 즉 항원과 항체의 결합을 측정할 수 있는 방법에 이용될 수 있다.
다른 양상은 TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단용 키트를 제공한다. 상기 키트는 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드에서 단일 뉴클레오티드 변이 위치인 서열번호 2의 5' 말단으로부터 1114번째 뉴클레오티드를 검출할 수 있는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것일 수 있다. 또는, 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드에서 단일 뉴클레오티드 변이 위치인 서열번호 2의 5' 말단으로부터 1114번째 뉴클레오티드를 포함하는 폴리뉴클레오티드와 그 서열이 동일하거나 상보적인 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것일 수 있다.
상기 키트는, 예를 들면, 상기 폴리뉴클레오티드와 그의 특정 용도에 필요한 구성들을 포함하는 것일 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드와 함께 그의 사용 방법에 필요한 시약을 포함하는 것일 수 있다. 상기 키트는 상기 폴리뉴클레오티드가 핵산과 혼성화하는데 요구되는 알려진 물질을 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 키트는 표적 영역의 뉴클레오티드 서열을 특이적으로 증폭하고, 증폭 산물의 존재 유무를 통하여, 개체의 감각신경성 난청 질환을 진단하기 위한 키트인 것일 수 있다. 또는 상기 폴리뉴클레오티드 또는 그로부터 유래된 프로브를 시료 중의 핵산과 혼성화시키고, 그 혼성화 결과로부터 개체의 감각신경성 난청 질환의 발병 위험을 진단하기 위한 키트일 수 있다. 예를 들면, 상기 핵산의 혼성화에 필요한 시약, 버퍼, 버퍼, 보조인자, 및/또는 기질을 더 포함하는 것일 수 있다. 또한 상기 키트가 PCR 증폭 과정에 적용되는 경우 선택적으로, PCR 증폭에 필요한 시약, 예를 들면, 완충액, DNA 중합효소, DNA 중합효소보조인자 및 dNTPs를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 키트는 표적 영역을 증폭하기 위하여 사용하기 위한 설명서를 더 포함할 수 있으며, 상기한 시약 성분을 포함하는 다수의 별도 패키징 또는 컴파트먼트로 제작될 수 있다. 상기 사용 설명서는 예를 들면, 상기 특이적 프라이머를 사용한 증폭 반응에서 표적 영역이 증폭되고, 상기 비특이적 프라이머를 사용한 증폭 반응에서 표적 영역이 증폭되지 않는 경우, 증폭에 사용된 시료 중에서 감각신경성 난청 질환과 연관된 표적 영역 또는 변이가 존재하는 것으로 결정하고, 그 결과로부터 개체의 감각신경성 난청 질환의 발병 위험을 결정하는 것에 대한 설명을 포함한, 결과 판정에 대한 설명을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리뉴클레오티드 및 변이에 대하여는 전술한 바와 같다.
다른 양상은 TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43의 일부 아미노산이 소실된 폴리펩티드를 특이적으로 검출하기 위한 폴리펩티드를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단용 키트를 제공한다.
상기 키트는 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드 또는 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드에서 372번째 아미노산이 소실된 폴리펩티드의 발현 수준을 측정하기 위한, 폴리펩티드의 분석 방법에 적합한 하나 또는 그 이상의 다른 구성 성분 또는 장치가 포함되는 것일 수 있다. 상기 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드의 발현 수준을 측정하는 것은 유전자에서 발현되는 폴리펩티드 또는 단백질의 존재 여부와 발현 정도를 확인하는 과정으로서, 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드와 특이적으로 결합하는 폴리펩티드를 이용하여 유전자의 발현양 또는 단백질의 양을 확인할 수 있다. 상기 키트가 면역 분석에 적용되는 경우, 선택적으로, 이차 항체 및 표지의 기질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리펩티드 및 변이에 대하여는 전술한 바와 같다.
다른 양상은 TMEM43의 p.R372X 변이를 암호화하는 뉴클레오티드 서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 제공한다. 상기 벡터는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 p.R372X 변이를 암호화하는 뉴클레오티드 서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것일 수 있다. 벡터는 폴리뉴클레오티드의 운반체를 의미한다. 상기 폴리뉴클레오티드는 적합한 발현 시스템인 벡터, 예를 들면, 발현 벡터 내에 존재하는 것일 수 있다. 상기 벡터에서, 서열번호 1의 아미노산 서열에서 p.R372X 변이를 암호화하는 뉴클레오티드 서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드는 프로모터에 동작 가능하게 연결되어 있는 것일 수 있다. 용어 "동작 가능하게 연결된"은 핵산 발현 조절 서열, 예를 들면, 프로모터, 시그널 서열, 또는 전사 조절인자 결합 위치의 어레이와 다른 핵산 서열 사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사 및/또는 해독을 조절하게 된다. 상기 발현 벡터에서 이용 가능한 프로모터는 동물세포, 예를 들면, 포유동물세포에서 작동하여 뉴클레오티드 서열의 전사를 조절할 수 있는 것으로서, 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 및/또는 포유동물 세포의 유전체로부터 유래된 프로모터를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들면, 사이토메갈로 바이러스 프로모터(cytomegalo virus: CMV) 프로모터, 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, HSV의 tk 프로모터, RSV 프로모터, EF1 알파 프로모터, 메탈로티오닌 프로모터, 또는 베타-액틴 프로모터인 것일 수 있다. 상기 벡터는 이용 가능한 폴리아데닐화 서열을 포함하는 것일 수 있다. 상기 벡터에서 백본은 상기 폴리뉴클레오티드의 발현에 적합한 다양한 벡터로부터 필요에 따라 선택된 것일 수 있다. 예를 들면, pCMV6-Entry, pHY92 벡터, pRC CMV 벡터, pIRES2-EGFP 벡터, SV40 벡터, 파필로마 바이러스 벡터, YIp5 벡터, YCpl9 벡터, 엡스테인-바 바이러스 벡터, pMSG 벡터, pMAMneo-5 벡터, 배큘로바이러스 pDSVE 벡터, pSecTag2B 벡터 또는 yT&A 벡터인 것일 수 있다. 예를 들면, pCMV6-Entry 벡터에 삽입되어 있는 TMEM43의 p.R372X 변이를 암호화하는 뉴클레오티드 서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드는 위치 지향 돌연변이와 중합효소 연쇄 반응과 같은 당해 기술분야에 공지된 방법으로 제작되는 것일 수 있다.
다른 양상은 TMEM43 변이를 포함하는 감각신경성 난청 질환 모델을 제공한다.
상기 모델은 TMEM43 변이를 갖는 형질전환체인 것일 수 있다.
용어 "형질전환체"는 하나 이상의 목적 단백질을 암호화하는 유전자가 도입된 형질전환된 세포 또는 형질전환된 동물을 의미한다. 상기 형질전환된 동물은 p.R372X 변이를 갖는 TMEM43를 지속적으로 발현하는 동물을 의미한다. 상기 형질전환된 동물은 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열의 변이를 포함하는 것일 수 있다. 상기 형질전환된 동물은 TMEM43 유전자의 뉴클레오티드 서열에서 c.C1114T 변이를 포함하는 것일 수 있다.
상기 형질전환된 동물은 p.R372X 변이를 갖는 TMEM43를 암호화하는 동물의 유전자를 수정란에 주입하여 동물의 염색체 내로 통합되어 p.R372X 변이를 갖는 TMEM43를 지속적으로 발현하는 동물인 것일 수 있다. 상기 p.R372X 변이를 갖는 TMEM43를 암호화하는 유전자는 형질전환된 동물의 체세포 또는 생식세포, 또는 체세포 및 생식세포의 유전체에 삽입된 것일 수 있다. 상기 형질전환된 동물은 상기 벡터를 수정난 또는 배아줄기세포(Embryonic Stem Cell, ES 세포)에 미세주입법(Capecchi, M.R., Cell, 22:479(1980)), 칼슘 포스페이트 침전법(Graham, F.L. et al., Virology, 52:456(1973)), 전기천공법(Neumann, E. et al., EMBO J., 1:841(1982)), 리포좀-매개 형질감염법(Wong, T.K. et al., Gene, 10:87(1980)), DEAE-덱스트란 처리법(Gopal, Mol. Cell Biol., 5:1188-1190(1985)), 레트로바이러스 감염(retroviral infection) 및 유전자 밤바드먼트(Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 87:9568-9572(1990)) 등의 방법으로 전달하여 제작되는 것일 수 있다.
상기 형질전환된 동물은 유전자 가위 (programmable nuclease), 예를 들면, 징크 핑거 뉴클레아제 (zinc finger nuclease : ZFN), TALEN (transcriptional activator-like effector nuclease), CRISPR/ Cas, 또는 CRISPR/ Cpf1 등의 방법으로 전달하여 제작되는 것일 수 있다. 상기 형질전환된 동물은 상기 TMEM43의 p.R372X 변이를 암호화하는 뉴클레오티드 서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 수정란 또는 배아줄기세포에 전달하는 단계에 이어, 가임신된 동물을 준비하는 단계, 상기 수정란을 가임신된 동물의 자궁에 이식하는 단계, 상기 수정란이 새끼로 태어나도록 동물을 기르는 단계, 자손을 수득하여 TMEM43의 p.R372X 변이의 발현 여부를 선별하는 단계를 수행하여 수득할 수 있다. 상기 형질전환된 동물은 인간을 제외한 다양한 포유류를 포함하며, 이에 제한되는 것인 아니나, 마우스, 래트, 소, 말, 돼지, 양, 염소, 개, 고양이 등일 수 있다.
상기 형질전환된 세포는 p.R372X 변이를 갖는 TMEM43를 지속적으로 발현하는 세포를 의미한다. 상기 세포는 체세포 또는 생식세포, 또는 체세포 및 생식세포인 것일 수 있다. 상기 형질전환된 세포는 상기 벡터를 세포 내로 도입하기 위한 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 당해 기술 분야에서 공지된 바와 같이 적합한 표준 기술, 예들 들면, 미세주입법, 칼슘 포스페이트 침전법, 전기천공법, 리포좀-매개 형질감염법, DEAE-덱스트란 처리법, 레트로바이러스 감염 및 유전자 밤바드먼트 등을 이용할 수 있으며, 이로 제한되지 않는다. 이 때 원형의 벡터를 적절한 제한효소로 절단하여 선형의 벡터 형태로 도입할 수 있다.
상기 형질전환체는 p.R372X 변이를 갖는 TMEM43를 지속적으로 발현하므로, 감각신경성 난청 치료제 또는 치료 방법을 스크리닝하는데 이용되는 것일 수 있다. 상기 감각신경성 난청 치료제를 스크리닝하는 것은, p.R372X 변이를 갖는 TMEM43를 지속적으로 발현하는 형질전환체에 분석하고자 하는 시험 물질을 가하는 단계, 상기 형질전환체에서 감각신경성 난청의 치료 또는 경감 정도를 분석 및 평가하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 형질전환된 세포 또는 형질전환된 동물에 분석하고자 하는 시험 물질을 가하는 것은, 통상의 기술자에게 공지된 다양한 방법으로 실시할 수 있다.
다른 양상은 개체로부터 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계; 및 상기 유전체 DNA의 확인된 뉴클레오티드 서열을 표준 뉴클레오티드 서열과 비교하여, 상기 유전체 DNA의 변이를 확인하는 단계를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단에 관한 정보를 제공하기 위하여 유전체 DNA의 변이를 검출하는 방법을 제공한다.
상기 방법은 개체로부터 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계를 포함한다.
상기 개체는 감각신경성 난청 질환의 발병 위험을 예측하기 위한 대상을 의미한다. 상기 개체는 감각신경성 난청 질환이 발병하거나 또는 발병한 것으로 의심되는 대상인 것일 수 있다. 상기 개체는 척추동물, 포유동물, 인간(Homo sapiens), 마우스, 래트, 소, 말, 돼지, 양, 염소, 개, 고양이 등을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 인간은 아시아계 인, 또는 한국인일 수 있다. "개체" 및 "환자"는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다.
상기 방법에서 개체로부터 분리된 유전체 DNA는 생물학적 시료로부터 분리된 유전체 DNA 또는 그의 단편일 수 있다. 상기 생물학적 시료는 혈액, 조직, 소변, 점액, 타액, 눈물, 혈장, 혈청, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액, 양수액 또는 이들의 조합인 것일 수 있다. 생물학적 시료는 순수하게 분리된 핵산, 조 분리된 핵산, 핵산을 포함하는 세포 파쇄물, 또는 세포 유리 핵산을 포함하는 것일 수 있다. 생물학적 시료로부터 유전체 DNA를 분리하는 방법은 통상의 핵산 분리 방법에 의하여 수행될 수 있다.
상기 방법에서 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계는 염색체 내 표적 영역 또는 각 위치에서의 뉴클레오티드를 결정하는 것을 의미한다. 예를 들면, 알려진 핵산의 뉴클레오티드 시퀀싱 방법(sequencing method)에 의하여 염색체 내 표적 영역 또는 각 위치에서의 뉴클레오티드를 직접적으로 결정할 수 있다. 뉴클레오티드 서열 결정 방법은 생거(또는 디데옥시) 시퀀싱 방법 또는 막삼-길버트(화학 절단) 방법을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 프로브를 대상 폴리뉴클레오티드와 혼성화시키고, 혼성화 결과를 분석함으로써, 표적 영역의 뉴클레오티드 서열을 결정할 수 있다. 혼성화 정도는 예를 들면, 검출 가능한 표지를 대상 핵산에 표지하고, 혼성화된 대상 핵산을 검출함으로써 확인되거나, 전기적 방법 등에 의하여 확인될 수 있다. 또한, 단일 염기 연장(single base primer extension: SBE) 방법이 이용될 수 있다. 뉴클레오티드 서열 결정 방법은 또한, 차세대 염기 시퀀싱을 포함하는 것일 수 있다. 용어 "차세대 염기시퀀싱(next generation sequencing: NGS)은 칩(Chip)기반 그리고 PCR 기반 쌍-말단(paired end) 형식으로 전장 유전체를 조각내고, 상기 조각을 화학적인 반응(hybridization)에 기초하여 초고속으로 시퀀싱을 수행하는 기술을 의미한다. 차세대 염기시퀀싱에 의해 짧은 시간 내에 분석 대상이 되는 시료에 대해 대량의 염기서열 데이터를 생성할 수 있다.
상기 방법은 분리된 유전체 DNA를 임의의 크기로 단편화(fragmentation)하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 단편화는 통상의 기술자에게 알려져 있는 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 초음파의 사용에 의해 유전체 DNA를 단편화할 수 있다. 상기 방법은 상기 유전체 DNA를 단편화한 후, 단편화된 유전체 DNA의 양 말단에 증폭을 위한 서열을 리게이션(ligation)시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 증폭을 위한 서열, 예를 들면, 쌍-말단 태그(paired-end tag), 유니버설 태그(universal tag) 등의 리게이션 방법은 통상의 기술자가 적절히 선택하여 수행할 수 있다.
상기 방법은 분리된 유전체 DNA와 상기 조성물 중의 상기 폴리뉴클레오티드의 혼성화 산물을 얻는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 방법은 상기 조성물 중에 포함된 폴리뉴클레오티드와 상기 폴리뉴클레오티드가 표적으로 하는 표적 영역의 뉴클레오티드 서열을 갖는 유전체 DNA의 단편의 혼성화 산물을 얻는 것일 수 있다. 상기 혼성화는 상기 조성물을 분리된 유전체 DNA과 접촉시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 혼성화는 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 핵산의 혼성화에 적절한 것으로 알려진 버퍼 중에서 상기 폴리뉴클레오티드와 분리된 유전체 DNA를 인큐베이션함으로써 수행될 수 있다. 혼성화는 적절한 온도에서 수행될 수 있다. 혼성화에 적절한 온도는 예를 들면, 약 40℃ 내지 약 80℃, 약 50℃ 내지 약 75℃, 약 60℃ 내지 약 70℃, 또는 약 62℃ 내지 약 67℃인 것일 수 있다. 또한, 혼성화 온도는 이에 제한되지 않고, 상기 조성물 중에 포함된 폴리뉴클레오티드의 뉴클레오티드 서열 및 길이에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 혼성화 시간은 예를 들면, 1 시간 내지 12시간(밤새) 동안일 수 있다.
상기 방법은 분리된 유전체 DNA와 상기 조성물 중의 상기 폴리뉴클레오티드의 혼성화 산물을 얻는 단계 후, 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계 전에, 상기 분리된 유전체 DNA와 상기 폴리뉴클레오티드의 혼성화 산물을 분리하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 분리는 폴리뉴클레오티드에 부착된 분리 또는 정제를 위한 모이어티를 이용하는 것일 수 있다. 상기 분리 또는 정제는 모이어티에 특이적으로 결합하는 물질 또는 자기장에 의해 이루어질 수 있다.
상기 방법은 상기 분리된 혼성화 산물 또는 분리된 유전체 DNA를 주형으로 하고, 상기 주형의 양 말단에 증폭을 위한 서열을 리게이션하고, 상기 증폭을 위한 서열에 상보적인 유니버설 프라이머(universal primer)를 프라이머로서 사용하여 PCR하여, 상기 분리된 혼성화 산물 또는 분리된 유전체 DNA를 증폭하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 증폭된 산물을 이용하여 뉴클레오티드 서열을 확인할 수 있다.
상기 방법은 유전체 DNA의 확인된 뉴클레오티드 서열을 표준 뉴클레오티드 서열과 비교하여, 상기 유전체 DNA의 변이를 확인하는 단계를 포함한다. 용어 "표준 뉴클레오티드 서열(reference neucleotide sequence)"은 변이 확인을 위해 참조가 되는, 변이를 포함하지 않는 인간 유전체 서열인 것일 수 있다. 표준 뉴클레오티드 서열은, 참조 유전체의 뉴클레오티드 서열, 예를 들면, 미국 국립보건원 산하 생물공학정보연구소의 데이터베이스에 게시된 인간 유전자의 뉴클레오티드 서열, 구체적으로, NCBI37.1 또는 UCSC hg19(GRCh37)인 것일 수 있다. 상기 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열과 표준 뉴클레오티드 서열 간의 비교는 공지된 다양한 서열 비교 분석프로그램, 예를 들면 Maq, Bowtie, SOAP, GSNAP 등을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 방법은 상기 유전체 DNA의 변이가 확인된 경우, 상기 개체를 감각신경성 난청 질환 발병의 확률이 높은 위험군에 속하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 개체가 감각신경성 난청 질환을 갖는 것으로 진단할 수 있다. 상기 위험군은 표준 뉴클레오티드 서열을 갖고 있는 군 또는 정상인 군에 비하여 감각신경성 난청 질환 발병의 확률이 증가되어 있는 것으로 예측 또는 진단된 군을 의미한다.
상기 변이에 대하여는 전술한 바와 같다.
다른 양상은 TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 조성물을 제공한다.
상기 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후는 예측하는 것은, 와우 이식수술 시 말소리를 이해할 수 있을 것인지 또는 와우 이식수술 후에 말소리를 더 잘 이해할 수 있을 것인지 예측하는 것을 의미한다. 예를 들면, 청성뇌간반응이 정상적으로 나타나게 될 것인지를 예측하는 것일 수 있다. 상기 변이를 갖는 감각신경성 난청 환자는 내 유모 세포 또는 내 유모 세포 주변의 지지세포에 이상을 갖는 것이고, 청신경 전도에 문제가 없을 것이므로, 와우 이식수술 시 예후가 긍정적일 것으로 예측될 수 있다.
상기 변이, 폴리뉴클레오티드, 감각신경성 난청에 대하여는 전술한 바와 같다.
다른 양상은 개체로부터 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계; 및 상기 유전체 DNA의 확인된 뉴클레오티드 서열을 표준 뉴클레오티드 서열과 비교하여, 상기 유전체 DNA의 변이를 확인하는 단계를 포함하는 감각신경성 난청 환자의 와우이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 정보를 제공하기 위하여 유전체 DNA의 변이를 검출하는 방법을 제공한다.
개체로부터 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계; 및 상기 유전체 DNA의 확인된 뉴클레오티드 서열을 표준 뉴클레오티드 서열과 비교하여, 상기 유전체 DNA의 변이를 확인하는 단계는 전술한 바와 같다.
상기 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 정보를 제공하는 것은, 와우 이식수술 시 말소리를 이해할 수 있을 것인지 또는 와우 이식수술 후에 말소리를 더 잘 이해할 수 있을 것인지 예측하는 것을 의미한다. 예를 들면, 청성뇌간반응이 정상적으로 나타나게 될 것인지를 예측하는 것일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다.
일 양상에 따른 조성물 또는 키트를 이용하여 TMEM43 유전자의 변이를 높은 민감도와 정확도로 분석할 수 있으며, 이러한 분석 결과를 바탕으로 감각신경성 난청을 효율적으로 진단할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 코호트(SB162)의 구성원이 속한 가계도 및 TMEM43 변이를 확인한 과정을 나타낸다.
도 2는 마우스에서 TMEM43이 발현되는 기관을 확인한 결과이다.
도 3은 4 내지 5일령, 및 20일령 마우스의 내이에서 TMEM43이 발현되는 것을 확인한 결과이다.
도 4는 4일령, 15일령, 및 20일령 마우스의 내이에서 TMEM43의 발현 양상을 확인한 결과이다.
도 5는 TMEM43의 p.R372X 변이를 갖는 형질전환된 동물을 제작하는 과정을 나타낸다. Auditorin은 TMEM43를 의미한다.
도 6은 2, 7, 및 13 개월령 TMEM43+/+ 및 TMEM43+/ tm1Cby 마우스 유모 세포의 세망판(reticular lamina)에서 내부 경계 세포(inner border cell) 및 경계 세포(border cell)를 나타낸 주사 전사 현미경 이미지이다. 여기서, 녹색 및 연녹색은 내부 경계 세포를 나타내고, 주황색 및 노랑색은 각각 경계 세포를 나타낸다.
도 7은 6 및 9개월령의 TMEM43+/+ 및 TMEM43+/ tm1Cby 마우스에서 4, 8, 16, 및 32 kHz에 대한 평균 ABR 임계값을 나타낸다. Auditorin은 TMEM43를 의미한다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 감각신경성 난청 환자로부터 TMEM43의 p. R372X 변이 검출 및 TMEM43의 p.R372X 변이를 갖는 동물 모델에서 감각신경성 난청 확인
1. 실험 개체 선택
본 연구는 분당 서울대학교 병원의 심의위원회로부터 승인을 받아 수행하였다(IRB-B-1007-105-402 및 IRBYH-0905-041-281).
청각신경병증의 유전적 원인을 조사하기 위해, 표준화된 청력검사 또는 가족력 데이터를 바탕으로 성인 발병형 진행성 청각신경병증을 상염색체 우성 유전 방식으로 분리한 가계도(SB162)을 확인하였다. 정상 피험자(290)와 비교했을 때, 청각신경병증의 영향을 받는 피험자(291, 284, 304)는, 순음 청력도(Pure Tone Average: PTA)에서 소리에 대한 감수성이 감퇴하고, 언어 구별 점수 (Speech discrimination Score: SDS)에서 손상 인식되고, 청성뇌간반응(Auditory Brainstem Respons: ABR)의 완전한 부재를 갖고, 변조 이음향방출(distortion product otoacoustic emissions: DPOAE) 또는 달팽이관 마이크로폰(Cochlea microphonic potential: CM)은 정상이었다.
구체적으로, 난청 가계 780 가계, 총 1100명에서, 15 가계의 성인 청각신경병증 가계를 1차적으로 선별하였다. 성인 청각신경병증의 경우, 발병 연령이 언어 습득기 이후인 가계를 2차적으로 선별하였다. 이어서, 임상 양상, 전기생리학적 소견, 및 후보 유전자 풀(pool)에서 유전진단을 토대로, 성인 청각신경병증을 하기의 3가지 유형으로 분류하였다.
- 유형 1: 기 알려진 난청 유전자가 원인인 경우(예를 들면, DIAPH3)
- 유형 2: 기 알려진 난청 유전자에서 원인 유전자를 찾지 못하고, 전기자극 청성뇌간반응(Electrically evoked auditory brainstem response:E-ABR)이 존재하는 경우
- 유형 3: 기 알려진 난청 유전자에서 원인 유전자를 찾지 못하고, 전기자극 청성뇌간반응이 존재하지 않는 경우
2. 분자 유전 스크리닝
감각신경성 난청과 연관된 후보 변이를 스크리닝하기 위하여, 다음과 같이 수행하였다.
4명의 피험자(SB162-284, 289, 290, 291)에 대한 연계 분석으로부터 3p25-26 영역에 대하여 표적 엑솜 시퀀싱을 수행하고, 후보 변이체를 나열하였다. ESP6500과 1000G에서 1 % 미만의 소수 대립 유전자 빈도를 갖는 변이를 확인하였다. 유전 패턴이 일치하는 변이를 남겨두고, 플래깅(flagged) dbSNP 아닌 dbSNP는 필터링하였다. 이어서, 622종의 정상 대조군을 이용하여, 한국인 특이적인 공통 변이를 제거하였다. 염색체 3에 대한 게놈 수준 log2 비율을 조사하였다.
동시에, 표적 엑솜 시퀀싱에서 변이가 발견되지 않거나 가계 내의 환자수가 많아서 멘델 유전으로 예상되는 경우를 분석하기 위하여, 4명의 피험자(SB162-284, 289, 290, 291)에 대하여 전체 엑솜 시퀀싱(Whole exome sequencing: WES)을 수행하였다. 감각신경성 난청을 보인 피험자로부터 전혈을 추출하고, SureSelect Human All Exon 키트 V3(Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 사용하여 전체 엑솜 시퀀싱을 수행하였다. 또한 101 염기쌍 말단 판독을 갖는 HiSeq 2000(Illumina, San Diego, CA, USA)를 사용하여 시퀀싱하였다. 바이오인포매틱스 분석은 Whole-exome sequencing reveals diverse modes of inheritance in sporadic mild to moderate sensorineural hearing loss in a pediatric population. Genet Med 17: 901-911에 기재된 바와 같이 수행하였다. 시퀀싱 리드는 BWA v 0.7.5 및 SAMTOOLS v 0.1.18을 이용하여 인간 참조 유전체(hg19)에 정렬하였고, CATK v 2.4-7 및 Picard v 1.93을 이용하여 정렬, 색인화, 재배치, 및 중복을 표시하였다. GATK Unified Genotyper를 이용하여 변이를 명명하였고, 변이를 재확인하였다. ANNOVAR를 이용하여 변이를 어노테이션하였다. 이 후, 상기 가계의 최종 후보 변이를 생거 시퀀싱(Sanger sequencing)으로 확인하였다.
후보 변이는 코딩 영역의 동의 변이(synonymous variant)와 비코딩 영역의 변이로 필터링하였다. 1 % 미만의 소수 대립 유전자 빈도를 갖는 변이를 엑솜 시퀀싱 프로젝트 Exome Sequencing Project 6500 : ESP6500), 1000 게놈 프로젝트(1000 Genome Project: 1000G), 엑솜 집합 컨소시움(The Exome Aggregation Consortium : ExAC), 및 81 명의 한국인 개체의 엑솜에 대한 데이터 베이스에 기초하여 선별하였다. 이어서, 리드 뎁스가 10X 이상이면서 유전형 품질 점수가 20 이상인, 동형 접합형 변이 및 복합 이형 접합형 변이(homozygous variants and compound heterozygote variants)를 선별하였다. 최종적으로, 임상적으로 의미가 없는 dbSNP ID의 변이를 제외하고, ANSD 표현형과 공-분리(co-segregation)된 20 종의 후보 변이를 확인하였다. 4명의 가족에 대하여 WES를 수행한 후, 14명의 다른 가족에 대하여 분리 분석(segregation study)을 수행하고, TMEM43의 p.R372X를 최종적으로 선별하였다.
유전자
GenbankID
Chr 엑손 뉴클레오 티드 아미노산 SB162
-284*
289* 290* 291* 304 305 306 307 308
+ + - + + - + + -
DTX3L
NM_138287
chr3 1 c.G83A p.S28N + + - + - // - + + -
MAP2K1
NM_002755
chr15 10 c.A1062C p.Q354H + + - + -// - - - -
KIAA1614
NM_020950
chr1 5 c.G2514T p.E838D + + - + + - + -// -
PARD3B
NM_057177
chr2 11 c.A1594C p.I532L + + - + -// - + - +
HDLBP
NM_001243900
chr2 21 c.G2728A p.G910S + + - + + - -// - -
CILP
NM_003613
chr15 5 c.C448G p.R150G + + - + -// - - - -
CRYAB
NM_001885
chr11 1 c.T79A p.F27I + + - + -// - - - -
ZFPM1
NM_153813
chr16 10 c.C1645G p.L549V + + - + -// - + - +
MIDN
NM_177401
chr19 5 c.C401T p.S134L + + - + + - + -// +
INO80
NM_017553
chr15 6 c.A623G p.K208R + + - + -// - - - -
DOK3
NM_001144875
chr5 2 c.C8T p.P3L + + - + -// + - - -
TBCE
NM_001079515
chr1 9 c.T794C p.I265T + + - + -// - + - -
TMEM43
NM_024334
chr3 12 c.C1114T p.R372X + + - + + - + + -
MAML1
NM_014757
chr5 5 c.C2338T p.H780Y + + - + -// + - - -
ADCK3
NM_020247
chr1 6 c.C818T p.A273V + + - + -// - + - -
MYO5C
NM_018728
chr15 29 c.A3620C p.E1207A + + - + -// - - - -
EPC1
NM_001272004
chr10 4 c.T572C p.I191T + + - + + - + + -
P4HA2
NM_001017973
chr5 2 c.T80C p.I27T + + - + -// - + + -
KIAA1024L
NM_001257308
chr5 1 c.T160G p.S54A + + - + -// - + + -
ARID1B
NM_017519
chr6 1 c.1029_1030
insGCG
p.A343del
insAA
+ + - + -// + - - -
유전자
GenbankID
Chr 엑손 뉴클레오티드 아미노산 309 310 324 325 331 332
333 355 369
- - - - + + + - -
DTX3L
NM_138287
chr3 1 c.G83A p.S28N + + - - + + - - -
MAP2K1
NM_002755
chr15 10 c.A1062C p.Q354H - - + + - - + - -
KIAA1614
NM_020950
chr1 5 c.G2514T p.E838D + - - - + + - - -
PARD3B
NM_057177
chr2 11 c.A1594C p.I532L - - + + - - - - -
HDLBP
NM_001243900
chr2 21 c.G2728A p.G910S - - - - - - - - -
CILP
NM_003613
chr15 5 c.C448G p.R150G - - + + - - + - -
CRYAB
NM_001885
chr11 1 c.T79A p.F27I - - - - - - - - -
ZFPM1
NM_153813
chr16 10 c.C1645G p.L549V - - - - - - + - -
MIDN
NM_177401
chr19 5 c.C401T p.S134L + - + - + - - - -
INO80
NM_017553
chr15 6 c.A623G p.K208R - - - - - - + - -
DOK3
NM_001144875
chr5 2 c.C8T p.P3L + + - - + - + - -
TBCE
NM_001079515
chr1 9 c.T794C p.I265T + - + + + + + - -
TMEM43
NM_024334
chr3 12 c.C1114T p.R372X - - - - + + + - -
MAML1
NM_014757
chr5 5 c.C2338T p.H780Y + + - - + - + - -
ADCK3
NM_020247
chr1 6 c.C818T p.A273V + - - - + + - - -
MYO5C
NM_018728
chr15 29 c.A3620C p.E1207A - - - - - - + - -
EPC1
NM_001272004
chr10 4 c.T572C p.I191T - - - - + + -// - -
P4HA2
NM_001017973
chr5 2 c.T80C p.I27T + - - - + + - - -
KIAA1024L
NM_001257308
chr5 1 c.T160G p.S54A + - - - + + - - -
ARID1B
NM_017519
chr6 1 c.1029_1030
insGCG
p.A343del
insAA
- - - - - - + - -
(+: 질병의 영향을 받음)
도 1a 및 도 1b는 코호트(SB162)의 구성원이 속한 가계도 및 TMEM43 변이를 확인한 과정을 나타낸다. dbSNP 데이터베이스, 대립 유전자 빈도, 및 유전 패턴에 기초한 필터링 과정 이후, 및 TMEM43에서 R372X의 변이가 이형접합체로 검출되었으며, 유전자의 변이를 선별하는 과정에서 확인된 변이의 수를 하기 표 3에 나타내었다.
번호 단계 변이의 수
1 Raw SNV 1296327
2 Annotated variants 1296327
3 Exonic and splicing variants 32705
4 After elimination of synonymous SNV 16118
5 With allele frequency of<1% 3818
6 Not registered in dbSNP+ Flagged SNP 1037
7 Inheritance pattern matched 21
8 Phase or segregation checked 1
상기 p.R372X 변이는 상염색체 우성으로 유전된 것으로 추정된다. 또한, 상기 p.R372X 변이는 정상 청력을 갖는 한국인 대조군의 염색체에서는 검출되지 않았다.
3. TMEM43의 발현 위치(localization) 분석
(3.1) 다양한 마우스조직에서의 TMEM43 발현 확인
129Sv/Ev 마우스를 펜토바르비탈 소듐(pentobarbital sodium)으로 마취하였다(50 mg/kg). 표적 인자의 mRNA 발현 수준을 확인하기 위하여, 제조사의 지시에 따라, TRIZOL®(Gibco BRL, Gaithersburg, MD, USA) 및 RNeasy 키트(Qiagen, Valencia, USA)를 이용하여, 전체 달팽이관(cochlea)(P1), 심장(P120), 눈(P42), 뇌(P28), 신장(P28), 및 간(P28)에서 총 RNA를 추출하였다. 이어서, 올리고 dT 프라이머 및 추출된 RNA를 이용하여 cDNA를 합성하였다. 합성된 cDNA와 TMEM43 및 Gapdh에 특이적인 프라이머 세트를 이용하여, 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction: PCR)을 수행하였으며, 이 때의 PCR 조건은 다음과 같다: 95℃에서 2분, 이어서, 95℃에서 20초, 55℃에서 10초, 및 70℃에서 10초로 35회, 72℃에서 5분. 증폭 산물(15 ㎕)를 2%의 아가로스 젤에서 전기영동하고 에티디움 브로미드(ethidium bromide)로 가시화하였다. 이 때, TMEM43 및 Gapdh 특이적인 프라이머 서열은 다음과 같다: TMEM43 정방향 프라이머 : 5'-CTTCCTGGAACGGCTGAG-3' (서열번호 3) 및 TMEM43 역방향 프라이머 5'-CACCAGCCTTCCTTCATTCT-3' (서열번호 4), Gapdh 정방향 프라이머: 5'- ACCACAGTCCATGCCATCAC-3') (서열번호 5) 및 Gapdh 역방향 프라이머: 5'-CACCACCCTGTTGCTGTAGCC-3' (서열번호 6).
도 2는 마우스에서 TMEM43이 발현되는 기관을 확인한 결과이다. 도 2에 나타난 바와 같이, TMEM43은 내이 내 달팽이관에서 발현되는 것을 알 수 있다.
(3.2) 마우스 내이에서 TMEM43 발현 분석
마우스 TMEM43의 NH2-말단에 대하여 지시되는 래빗 폴리클로날 항혈청(AbClon)을 제작하였다. 펩티드 서열은 NH2-SRKEHVKVTSE-COOH (서열번호 7)와 같다. 1차 항체는 래빗 항-TMEM43 모노클로날 항체(1:500, Abcam, Ab184164), 래빗 항-TMEM43 폴리클로날 항체(1:100, Novus, Cat#NBP1-84132, Littleton, USA 80120), 마우스 항-mCherry 모노클로날(1:500, Abcam, ab125096), 마우스 항-칼레티닌(calretinin) 모노클로날 항체(1:500, Millipore, MAB1568), 고트 폴리클로날 항-Na+, K+-ATPase-α3 항체(NKA, 1:250, Santa Cruz, SC-16052), 및 마우스 모노클로날 항-CtBP2 항체(1:500, BD Transduction Laboratories, 612044)를 사용하였다. 이차 항체는 돈키 또는 고트(life technologies)에서 제작된 것을 1:1000으로 희석하여 사용하였다.
마우스 내이(C57BL/6, P9 및 P15)를 차가운 4%의 파라포름알데히드에서 약 1시간 동안 고정하였다. 달팽이관(Cochlear turns)을 절개하고 5%의 고트 혈청 및 0.25%의 트리톤(Triton)X-100를 함유하는 인산염 완충 식염수를 포함하는 블로킹/투과 버퍼(blocking/permeabilizing buffer)에서 인큐베이션하여, 조직 샘플을 제작하였다. 이어서, 상기 조직 샘플을 1차 항체와 4 oC에서 밤새 인큐베이션하고, 3회 세척한 후, 형광 물질이 결합된 2차 항체와 1시간 동안 실온에서 인큐베이션하였다. 이어서, 상기 조직 샘플을 블로킹/투과 버퍼로 세척하고, 인산염 완충 식염수로 세척하였다. Fluorsave 시약(Calbiochem, 345789)을 이용하여 상기 조직 샘플을 유리 슬라이드에 마운팅하고, 커버슬립(coverslip)으로 덮은 뒤, 현미경 샘플을 제작하였다. 도립 형광(epifluorescence) 현미경 및 공초점 레이저 주사(a confocal laser scanning) 현미경(LSM710, Zeiss)을 사용하여 현미경 샘플에서 이미지를 수득하였다.
도 3은 4 내지 5일령, 및 20일령 마우스의 내이에서 TMEM43이 발현되는 것을 확인한 결과이다. 도 3에 나타난 바와 같이, TMEM43은 내유모 세포 주변의 지지세포에서 발현되는 것을 알 수 있다. 도 4는 4일령, 15일령, 및 20일령 마우스의 내이에서 TMEM43의 발현 양상을 확인한 결과이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 마우스에서 TMEM43은 내이에서 발현되고, 시간이 경과하는 경우에도 내이 내 내유모 세포 주변의 지지세포에서 지속적으로 발현되는 것을 알 수 있다. 또한, TMEM43의 발현 양상은 자발적 활동의 양상과 일치하는 소견을 보였다 (미도시).
4. TMEM43이 결핍된 마우스 및 TMEM43의 p. R372X 변이를 갖는 형질전환 마우스(transgenic mouse) 제작 및 표현형 분석
(4.1) CRISPR / Cas9 기술을 이용한 TMEM43이 결핍된( TMEM43 knockin ) 마우스 및 TMEM43의 p. R372X 변이를 갖는 마우스 제작
TMEM43-R372X 넉-인(Knock-in)(C57BL/6J;129S-TMEM43tm1Cby) 마우스 모델을 크리스퍼(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats: CRISPR) 방법을 이용하여 제작하였다.
도 5는 TMEM43의 p.R372X 변이를 갖는 형질전환된 동물을 제작하는 과정을 나타낸다. 상기 모델에서, TMEM43 단백질(유전자 ID: NM_028766)의 372 위치에서 아르기닌(Arginine: R)을 종결코돈으로 치환하였다. 오프 타겟 프로파일(off-target profile) 및 변이 위치까지의 거리를 기준으로, gRNA를 제작하였다. 변이 위치에 근접하게 위치한 두 gRNA 후보(TMEM43 gRNA1: 5’- TTAGAGCAGCCCACAGCGGTCGG -3’ (서열번호 8); TMEM43 gRNA2: 5’- CCGATTAGAGCAGCCCACAGCGG -3’ (서열번호 9))를 평가하였다. CCG는 PAM(Protospacer Adjacent Motif) 서열을 나타낸다.
gRNA 활성을 측정하기 위하여, 제조사의 지시에 따라, SURVEYOR 변이 검출 키트(IDT)를 사용하여, SURVEYOR 분석을 수행하였다. 확인된 gRNAs에 근거하여, 단일 가닥 올리고 데옥시 뉴클레오티드 공여체(single stranded oligodeoxynucleotide donor: ssODN)를 설계하고 합성하였다. 160bp의 공여체 DNA는 TMEM43 유전자의 1114 위치에 상응하는 엑손 12에 도입된 변이(C->T)에 인접(flanking)하는 두 상동성 암(arm)을 포함한다. 또한, 수선된 게놈이 Cas9 복합체에 의해 재표적화되는 것을 방지하기 위해, 두번째 종결 코돈에 상응하는 추가적인 변이를 도입하였다. 62개의 C57BL/6J 배아에 ssODN 공여체, gRNA 전사 TMEM43, 및 Cas9 mRNA를 포함하는 CRISPR 칵테일을 세포질을 통해 주입하였다. 62개의 배아 중에서 49개의 배아를 스크리닝하여 선별하고, 2 마리의 CD1 마우스에 이식하였다. 모든 암컷은 임신하여, 9마리의 새끼 F0을 출산하였다. 암컷 F0를 야생형 수컷 C57BL/6J 마우스와 교배시키고, F1를 얻은 후, 생식세포의 유전전달 (germline transmission) 여부를 확인하였다. 모든 마우스에서 대하여, 표적 위치에서 점 돌연변이(point mutation)가 존재하는지 여부를 PCR 및 시퀀싱을 통하여 분석하였다. 유전형을 확인하기 위하여, DNeasy® 혈액 & 조직 키트(Qiagen, Hilden, Germany)를 이용하여 약 1mm 내지 약 2mm의 꼬리에서 게놈 DNA를 추출하였다. 게놈 DNA(5 ㎕), 25 mM의 MgCl2,2 mM의 dNTPs, 10 pM의 프라이머, 및 0.02 U의 TOYOBO KOD Hot Start DNA 중합효소(Invitrogen/Life Technologies, Billerica, Massachusetts, USA)를 이용하여, PCR을 수행하였으며, 이 때의 PCR 조건은 다음과 같다: 95℃에서 2분, 이어서, 95℃에서 20초, 59℃에서 10초, 및 72℃에서 10초로 35회, 72℃에서 10분. 이 때, 넉-인 대립인자의 존재를 확인하기 위한, 프라이머 서열은 다음과 같다: 정방향 프라이머 5'-ccacagTGGACTGGTTTCCT-3' (서열번호 10), 및 역방향 프라이머 5'-GGCTTCACTCCAGCTTTTTG-3' (서열번호 11). 상기 프라이머 서열에 의한 증폭 산물의 크기는 약 213bp이다. 증폭된 산물은 생거 시퀀싱으로 재확인하였다(Macrogen Inc., Seoul, KOR).
(4.2) TMEM43의 p. R372X 변이를 갖는 형질전환 마우스 SEM 분석
2, 7 및 13개월령의 TMEM43+/+ 및 TMEM43+/ tm1Cby 마우스에서 달팽이관(cochleae)을 분리하고, 2.5%의 글루타르알데히드(glutaraldehyde)를 함유하는 0.1 M의 소듐 카코딜레이트 버퍼(sodium cacodylate buffer)(pH 7.4)에 희석된 2%의 파라포름알데히드 용액에서, 상온에서 1시간 동안 고정시켰다. 골 낭(bony capsule)을 절개하고, 외측벽(lateral wall), 라이스너 막(Reissner's membrane) 및 덮개막(tectorial membrane)를 제거하였다. 코르티 기관을 절개하고, 0.1 M의 소듐 카코디레이트(sodium cacodylate) 버퍼(pH 7.4), 2mM의 칼슘 클로리드, 2.5%의 글루타르알데히드 및 3.5%의 수크로스를 함유하는 용액에서, 4℃에서 밤새 고정시켰다. 조직을 고정시킨 후, 오스뮴 테트록시드-티오카보하이드라지드(osmium tetroxide - thiocarbohydrazide) 방법을 이용하여 조직 샘플을 제작하고 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 이어서, 상기 조직 샘플을 농도 구배를 갖는 에탄올 용액에서 탈수(dehydrate) 시키고, 건조시키고, 스퍼터 코팅 장치(sputter coater)를 사용하여 백금 코팅하였다(E1030; Hitachi, Tokyo, Japan). 코르티 기관의 표면을 10 또는 15 kV로 작동하는 냉전계방출 주사 전사 현미경(cold-field emission SEM)(SU8220, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 캡쳐하였다. 현미경 이미지는 ImageJ 소프트웨어(National Institutes of Health, http://rsbweb.nih.gov/ij/)를 이용하여 수득하였다.
도 6은 2, 7, 및 13 개월령 TMEM43+/+ 및 TMEM43+/ tm1Cby 마우스 유모 세포의 세망판(reticular lamina)에서 내부 경계 세포(inner border cell) 및 경계 세포(border cell)를 나타낸 주사 전사 현미경 이미지이다. 여기서, 녹색 및 연녹색은 내부 경계 세포를 나타내고, 주황색 및 노랑색은 각각 경계 세포를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, TMEM43+/ tm1Cby 마우스의 내부 경계 세포 및 경계 세포의 면적이 야생형 마우스의 내부 경계 세포 및 경계 세포의 면적에 비하여 감소되어 있음을 알 수 있다. 내부 경계 세포 및 경계 세포가 수축 및 감소됨에 따라, 청신경 전위가 억제되어 있는 것으로 예상된다.
(4.3) TMEM43의 p. R372X 변이를 갖는 형질전환 마우스 ABR 분석
ABR는 무향실(anechoic room)에서 수행하였다. 마우스에 레보테프로마진 클로히드레이트(levomepromazin chlorhydrate) 0.1 mg을 투여하고, 케타민 클로히드레이트(ketamine chlorhydrate) 약 3.5mg를 15g의 마우스에 복강주사(intraperitoneal injection)로 투여하여 마취시켰다. ABR은 4 내지 32 kHz의 범위에서 교정된 짧은 톤 버스트(short tone burst)에 대한 응답을 수집하여 분석하였다. 뇌전도(electroencephalogram)는 표준 디지털 평균 시스템(standard digital averaging system)을 이용하여 정수리(vertex)와 동측성 꼭지돌기(ipsilateral mastoid)의 피하에서 스테인레스 스틸 전극을 통해 기록하였다. 모든 사운드 레벨에서, 톤 버스트에 대한 500 응답을 동기적 평균화(synchronous averaging)하였다. 임계값보다 큰 ABR은 규칙적인 간격의 파동으로 구성되었다 (I 내지 IV). 톤 버스트 수준은 10dB 내지 120dB SPL 피크 등가(peak-equivalent)에서 변화하는 반면, ABR 임계값은 적어도 하나의 반복가능한 파동(wave) IV 40.3 mV를 생성하는데 필요한 최소 자극 수준으로 수득하였다. 도 7은 6 및 9개월령의 TMEM43+/+ 및 TMEM43+/tm1Cby 마우스에서 4, 8, 16, 및 32 kHz에 대한 평균 ABR 임계값을 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, TMEM43+/ tm1Cby 마우스는 ABR 임계값이 야생형의 ABR 임계값에 비하여 높은 것을 알 수 있다.
<110> SEOUL NATIONAL UNIVERSITY HOSPITAL <120> Marker TMEM43 for diagnosing sensorineural hearing loss and uses thereof <130> PN117550 <160> 13 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 400 <212> PRT <213> homo sapiens <400> 1 Met Ala Ala Asn Tyr Ser Ser Thr Ser Thr Arg Arg Glu His Val Lys 1 5 10 15 Val Lys Thr Ser Ser Gln Pro Gly Phe Leu Glu Arg Leu Ser Glu Thr 20 25 30 Ser Gly Gly Met Phe Val Gly Leu Met Ala Phe Leu Leu Ser Phe Tyr 35 40 45 Leu Ile Phe Thr Asn Glu Gly Arg Ala Leu Lys Thr Ala Thr Ser Leu 50 55 60 Ala Glu Gly Leu Ser Leu Val Val Ser Pro Asp Ser Ile His Ser Val 65 70 75 80 Ala Pro Glu Asn Glu Gly Arg Leu Val His Ile Ile Gly Ala Leu Arg 85 90 95 Thr Ser Lys Leu Leu Ser Asp Pro Asn Tyr Gly Val His Leu Pro Ala 100 105 110 Val Lys Leu Arg Arg His Val Glu Met Tyr Gln Trp Val Glu Thr Glu 115 120 125 Glu Ser Arg Glu Tyr Thr Glu Asp Gly Gln Val Lys Lys Glu Thr Arg 130 135 140 Tyr Ser Tyr Asn Thr Glu Trp Arg Ser Glu Ile Ile Asn Ser Lys Asn 145 150 155 160 Phe Asp Arg Glu Ile Gly His Lys Asn Pro Ser Ala Met Ala Val Glu 165 170 175 Ser Phe Met Ala Thr Ala Pro Phe Val Gln Ile Gly Arg Phe Phe Leu 180 185 190 Ser Ser Gly Leu Ile Asp Lys Val Asp Asn Phe Lys Ser Leu Ser Leu 195 200 205 Ser Lys Leu Glu Asp Pro His Val Asp Ile Ile Arg Arg Gly Asp Phe 210 215 220 Phe Tyr His Ser Glu Asn Pro Lys Tyr Pro Glu Val Gly Asp Leu Arg 225 230 235 240 Val Ser Phe Ser Tyr Ala Gly Leu Ser Gly Asp Asp Pro Asp Leu Gly 245 250 255 Pro Ala His Val Val Thr Val Ile Ala Arg Gln Arg Gly Asp Gln Leu 260 265 270 Val Pro Phe Ser Thr Lys Ser Gly Asp Thr Leu Leu Leu Leu His His 275 280 285 Gly Asp Phe Ser Ala Glu Glu Val Phe His Arg Glu Leu Arg Ser Asn 290 295 300 Ser Met Lys Thr Trp Gly Leu Arg Ala Ala Gly Trp Met Ala Met Phe 305 310 315 320 Met Gly Leu Asn Leu Met Thr Arg Ile Leu Tyr Thr Leu Val Asp Trp 325 330 335 Phe Pro Val Phe Arg Asp Leu Val Asn Ile Gly Leu Lys Ala Phe Ala 340 345 350 Phe Cys Val Ala Thr Ser Leu Thr Leu Leu Thr Val Ala Ala Gly Trp 355 360 365 Leu Phe Tyr Arg Pro Leu Trp Ala Leu Leu Ile Ala Gly Leu Ala Leu 370 375 380 Val Pro Ile Leu Val Ala Arg Thr Arg Val Pro Ala Lys Lys Leu Glu 385 390 395 400 <210> 2 <211> 1203 <212> DNA <213> homo sapiens <400> 2 atggccgcga attattccag taccagtacc cggagagaac atgtcaaagt taaaaccagc 60 tcccagccag gcttcctgga acggctgagc gagacctcgg gtgggatgtt tgtggggctc 120 atggccttcc tgctctcctt ctacctaatt ttcaccaatg agggccgcgc attgaagacg 180 gcaacctcat tggctgaggg gctctcgctt gtggtgtctc ccgacagcat ccacagtgtg 240 gctccggaga atgaaggaag gctggtgcac atcattggcg ccttacggac atccaagctt 300 ttgtctgatc caaactatgg ggtccatctt ccggctgtga aactgcggag gcacgtggag 360 atgtaccaat gggtagaaac tgaggagtcc agggagtaca ccgaggatgg gcaggtgaag 420 aaggagacga ggtattccta caacactgaa tggaggtcag aaatcatcaa cagcaaaaac 480 ttcgaccgag agattggcca caaaaacccc agtgccatgg cagtggagtc attcatggca 540 acagccccct ttgtccaaat tggcaggttt ttcctctcgt caggcctcat cgacaaagtc 600 gacaacttca agtccctgag cctatccaag ctggaggacc ctcatgtgga catcattcgc 660 cgtggagact ttttctacca cagcgaaaat cccaagtatc cagaggtggg agacttgcgt 720 gtctcctttt cctatgctgg actgagcggc gatgaccctg acctgggccc agctcacgtg 780 gtcactgtga ttgcccggca gcggggtgac cagctagtcc cattctccac caagtctggg 840 gataccttac tgctcctgca ccacggggac ttctcagcag aggaggtgtt tcatagagaa 900 ctaaggagca actccatgaa gacctggggc ctgcgggcag ctggctggat ggccatgttc 960 atgggcctca accttatgac acggatcctc tacaccttgg tggactggtt tcctgttttc 1020 cgagacctgg tcaacattgg cctgaaagcc tttgccttct gtgtggccac ctcgctgacc 1080 ctgctgaccg tggcggctgg ctggctcttc taccgacccc tgtgggccct cctcattgcc 1140 ggcctggccc ttgtgcccat ccttgttgct cggacacggg tgccagccaa aaagttggag 1200 tga 1203 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TMEM43 F-primer <400> 3 cttcctggaa cggctgag 18 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TMEM43 R-primer <400> 4 caccagcctt ccttcattct 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Gapdh F-primer <400> 5 accacagtcc atgccatcac 20 <210> 6 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Gapdh R-primer <400> 6 caccaccctg ttgctgtagc c 21 <210> 7 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> partial TMEM43 <400> 7 Ser Arg Lys Glu His Val Lys Val Thr Ser Glu 1 5 10 <210> 8 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> guide RNA1 <400> 8 uuagagcagc ccacagcggu cgg 23 <210> 9 <211> 23 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> guide RNA2 <400> 9 ccgauuagag cagcccacag cgg 23 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> F-primer for detecting the presence of the knock-in allele <400> 10 ccacagtgga ctggtttcct 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R-primer for detecting the presence of the knock-in allele <400> 11 ggcttcactc cagctttttg 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target of gRNA1 <400> 12 accgctgtgg gctgctctaa 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> target of gRNA2 <400> 13 ctgtgggctg ctctaatcgg 20

Claims (21)

  1. TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단용 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 뉴클레오티드 서열의 변이를 포함하는 것인 진단용 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 뉴클레오티드 서열의 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 하나 이상의 뉴클레오티드 서열의 치환, 삽입, 결실, 또는 전좌를 포함하는 것인 진단용 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 변이는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 p.R372X, 또는 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열에서 c.C1114T인 것인 진단용 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드는 길이가 10 내지 100개의 뉴클레오티드인 것인 진단용 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 감각신경성 난청 질환은 청각신경병증(auditory neuropathy)인 것인 진단용 조성물.
  7. 개체로부터 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계; 및
    상기 유전체 DNA의 확인된 뉴클레오티드 서열을 표준 뉴클레오티드 서열과 비교하여, 상기 유전체 DNA의 변이를 확인하는 단계를 포함하는 감각신경성 난청 질환의 진단에 관한 정보를 제공하기 위하여 유전체 DNA의 변이를 검출하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 유전체 DNA의 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 뉴클레오티드 서열의 변이를 포함하는 것인 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 뉴클레오티드 서열의 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 하나 이상의 뉴클레오티드 서열의 치환, 삽입, 결실, 또는 전좌를 포함하는 것인 방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 변이는 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열에서 c.C1114T인 것인 방법.
  11. TMEM43 변이를 검출하기 위하여 TMEM43 유전자의 엑손 영역의 뉴클레오티드 서열로부터 선택된 연속 뉴클레오티드 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 그의 상보적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 조성물.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 뉴클레오티드 서열의 변이를 포함하는 것인 진단용 조성물.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 뉴클레오티드 서열의 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 하나 이상의 뉴클레오티드 서열의 치환, 삽입, 결실, 또는 전좌를 포함하는 것인 진단용 조성물.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 변이는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 p.R372X, 또는 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열에서 c.C1114T인 것인 진단용 조성물.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드는 길이가 10 내지 100개의 뉴클레오티드인 것인 진단용 조성물.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 감각신경성 난청 질환은 청각신경병증(auditory neuropathy)인 것인 진단용 조성물.
  17. 개체로부터 분리된 유전체 DNA의 뉴클레오티드 서열을 확인하는 단계; 및
    상기 유전체 DNA의 확인된 뉴클레오티드 서열을 표준 뉴클레오티드 서열과 비교하여, 상기 유전체 DNA의 변이를 확인하는 단계를 포함하는 감각신경성 난청 환자의 와우 이식수술에 대한 예후를 예측하기 위한 정보를 제공하기 위하여 유전체 DNA의 변이를 검출하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 유전체 DNA의 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 뉴클레오티드 서열의 변이를 포함하는 것인 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 뉴클레오티드 서열의 변이는 표준 유전체 DNA에 대하여 하나 이상의 뉴클레오티드 서열의 치환, 삽입, 결실, 또는 전좌를 포함하는 것인 방법.
  20. 청구항 17에 있어서, 상기 변이는 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열에서 c.C1114T인 것인 방법.
  21. TMEM43 변이를 포함하는 감각신경성 난청 질환 동물 모델.
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