KR20230138828A - A novel Charcot-Marie-Tooth disease diagnostic biomarker comprising a mutant of the histidyl-tRNA Synthetase 1 gene and Uses Thereof - Google Patents

A novel Charcot-Marie-Tooth disease diagnostic biomarker comprising a mutant of the histidyl-tRNA Synthetase 1 gene and Uses Thereof Download PDF

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KR20230138828A
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최병옥
남수현
권혜미
정기화
남다은
박진희
박환태
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 히스티딜-tRNA 합성효소 1(Histidyl-tRNA Synthetase 1, HARS1) 유전자의 c.1147A>G 돌연변이 및 이를 이용한 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT)의 진단 방법에 관한 것으로, 구체적으로 HARS1 유전자의 신규한 c.1147A>G 돌연변이를 확인하고, 상기 돌연변이가 CMT의 원인 유전자임을 규명한 것으로, 본 발명에 따른 HARS1 유전자 돌연변이는 CMT 진단에 유용하게 사용할 수 있다.The present invention relates to the c.1147A>G mutation of the Histidyl-tRNA Synthetase 1 ( HARS1 ) gene and a method for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) using the same. Regarding this, specifically, the novel c.1147A>G mutation of the HARS1 gene was identified and the mutation was identified as the causative gene of CMT, and the HARS1 gene mutation according to the present invention can be usefully used in the diagnosis of CMT.

Description

히스티딜-tRNA 합성효소 1 유전자의 돌연변이를 포함하는, 신규한 샤르코-마리-투스병 진단용 바이오마커 및 이의 용도{A novel Charcot-Marie-Tooth disease diagnostic biomarker comprising a mutant of the histidyl-tRNA Synthetase 1 gene and Uses Thereof}A novel Charcot-Marie-Tooth disease diagnostic biomarker comprising a mutant of the histidyl-tRNA Synthetase 1 gene and its use and Uses Thereof}

본 발명은 샤르코-마리-투스병 진단을 위한 신규한 히스티딜-tRNA 합성효소 1(Histidyl-tRNA Synthetase 1, HARS1) 유전자 원인 돌연변이 바이오마커, 이를 이용한 진단용 조성물, 진단용 키트 또는 이를 이용한 샤르코-마리-투스병 진단 방법에 관한 것이다.The present invention provides a novel Histidyl-tRNA Synthetase 1 ( HARS1 ) gene causal mutation biomarker for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease, a diagnostic composition using the same, a diagnostic kit, or Charcot-Marie-Tooth disease using the same. This is about the method of diagnosing Tooth disease.

샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT) 또는 유전운동감각신경병은 운동신경 및 감각 신경이 특정한 유전자 돌연변이에 의해 손상되는 질환을 말한다. 유전되는 말초신경병에는 유전운동감각신경병(Hereditary motor and sensory neuropathies, HMSN), 유전운동신경병(Hereditary motor neuropathies, HMN) 및 유전감각신경병(Hereditary sensory neuropathies; HSN)의 3개로 분류되며 유전운동감각신경병은 이중 하나이다. 1886년에 샤르코, 마리 및 투스에 의해 처음으로 보고된 후 이들의 이름을 따서 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease), 또는 첫글자를 따서 CMT라고 줄여서 부른다. 20세기 후반에 Dyck. 등이 CMT를 유전운동감각신경병으로 바꾸어서 명명하였으며, 현재는 CMT와 HMSN을 함께 사용하고 있다.Charcot-Marie-Tooth disease (CMT), or hereditary motor and sensory neuropathy, refers to a disease in which motor and sensory nerves are damaged by specific gene mutations. Inherited peripheral neuropathies are classified into three categories: Hereditary motor and sensory neuropathies (HMSN), Hereditary motor neuropathies (HMN), and Hereditary sensory neuropathies (HSN). Hereditary motor and sensory neuropathies are It is one of two things. It was first reported by Charcot, Marie, and Tooth in 1886, and is later called Charcot-Marie-Tooth disease, or CMT for short. Dyck in the second half of the 20th century. et al. changed the name from CMT to hereditary motor and sensory neuropathy, and currently, CMT and HMSN are used together.

상기 CMT의 발생빈도는 2500 명당 한 명으로 유전되는 희귀질환 가운데 높은 빈도를 보인다. CMT 환자들은 발과 손의 근육들이 점점 위축되어 힘이 약해지며, 발 모양과 손 모양이 변형되거나 안면 마비 및 청력장애 등이 발생한다. 발병은 주로 10 세 전후에 일어나나 드물게는 30 대 이후에도 일어난다. 환자들의 증상은 유전자 돌연변이의 종류에 따라 거의 정상에 가까운 가벼운 상태에서부터 아주 심하여 보행에 도움이 필요하거나 또는 휠체어에 의존해야 하는 정도까지 다양하다.The incidence of CMT is 1 in 2,500 people, which is the highest frequency among inherited rare diseases. In CMT patients, the muscles in the feet and hands gradually atrophy, resulting in weakened strength, deformed foot and hand shapes, facial paralysis, and hearing impairment. Onset usually occurs around the age of 10, but rarely occurs after the age of 30. Depending on the type of genetic mutation, patients' symptoms range from mild, almost normal, to very severe, requiring assistance with walking or relying on a wheelchair.

CMT는 유전되는 양상에 따라 상염색체 우성 및 열성유전을 하는 수초결손형(CMT1), 축삭형(CMT2), 중간형(IntCMT) 및 X-염색체 연관유전을 하는 CMTX형으로 나누어진다. 그리고 같은 CMT 1형인 경우에는 유전자 변이 등이 보고된 순서에 따라 1A, 1B, 1C 등의 차례로 명명되었다. 현재까지 CMT의 발병 원인으로 100 여개 이상의 원인 유전자가 보고되었으며, 원인 유전자의 단일 유전자 돌연변이(single gene mutation)에 의해 발병하여, 증상의 정도는 차이가 있으나 멘델의 법칙을 따라 유전된다. 또한, 유전적 결함 및 발병이 직접적으로 연관되므로, CMT 원인 유전자 진단의 결과는 단순한 경향성 또는 발병의 가능성 제시가 아닌 확진의 의미를 가지므로, 유전자 진단 시스템을 활용하기에 매우 적절하다.Depending on the pattern of inheritance, CMT is divided into myelin defect type (CMT1), axonal type (CMT2), intermediate type (IntCMT) with autosomal dominant and recessive inheritance, and CMTX type with X-chromosome-linked inheritance. In the case of CMT type 1, it was named 1A, 1B, 1C, etc. in the order in which genetic mutations were reported. To date, more than 100 causative genes have been reported as the cause of CMT. It is caused by a single gene mutation in the causative gene, and although the severity of symptoms varies, it is inherited according to Mendel's laws. In addition, since genetic defects and onset are directly related, the results of genetic diagnosis of the cause of CMT have the meaning of confirmation rather than a simple tendency or possibility of onset, making it very appropriate to utilize a genetic diagnosis system.

기존의 CMT 치료는 주로 재활치료, 보조기구, 통증조절 등에 국한되었으나 관련된 유전자들의 발견은 유전상담과 가족계획을 가능하게 하였고, 이와 함께 과학적인 근거에 기반을 둔 임상치료의 시도는 점차 발전하고 있다. 현재 유전운동감각신경병의 진행을 바꿀 수 있는 실질적인 치료나 보조는 아직 부족하나 최근의 동물실험에서는 가능성 있는 결과를 보였다. Existing CMT treatments were mainly limited to rehabilitation treatment, assistive devices, and pain control, but the discovery of related genes made genetic counseling and family planning possible, and clinical treatment attempts based on scientific evidence are gradually developing. . Currently, there is still a lack of practical treatment or support that can change the progression of inherited motor-sensory neuropathy, but recent animal experiments have shown promising results.

CMT 치료를 위한 약물들 가운데 프로게스테론 수용체의 길항제인 오나프리스톤(onapristone)을 투여한 형질전환 마우스에서 Pmp22 mRNA의 과발현을 감소시키고 부작용이 없이 유전운동감각신경병의 표현형을 호전시킨 보고가 있었고, 말초신경에서 수초형성에 필수적인 물질인 아스코르빈산(ascorbic acid)은 CMT1A 형질전환 마우스에서 수초 재형성 및 유전 운동감각신경병의 표현형을 개선하였고, 뉴트로핀-3(neurotrophin-3, NT-3)은 CMT1A 환자군에서 수초화된 신경섬유를 증가시켜 감각 증상 개선효과를 나타냈다고 보고되었다. 따라서, CMT의 정확한 유전적 진단에 따라 발병의 억제 및 유전적 원인에 적합한 맞춤 치료가 가능하게 되었으나, 아직까지 효율적인 유전성 신경 질환의 진단 방법 개발은 미흡한 실정이다. 유전적으로 매우 이질적인 특성을 가진 운동감각신경병의 맞춤 치료를 위하여 먼저 정확한 유전적 진단법이 확립이 요구되고 있다.Among the drugs for CMT treatment, there was a report that administration of onapristone, a progesterone receptor antagonist, reduced overexpression of Pmp22 mRNA in transgenic mice and improved the phenotype of hereditary motor-sensory neuropathy without side effects, and in peripheral nerves. Ascorbic acid, an essential substance for myelin formation, improved myelin remodeling and the phenotype of hereditary motor-sensory neuropathy in CMT1A transgenic mice, and neurotrophin-3 (NT-3) improved the phenotype in CMT1A patient groups. It was reported that it improved sensory symptoms by increasing myelinated nerve fibers. Therefore, accurate genetic diagnosis of CMT has made it possible to suppress its onset and provide customized treatment appropriate for the genetic cause, but the development of efficient diagnostic methods for hereditary neurological diseases is still insufficient. In order to provide customized treatment for motor-sensory neuropathy, which has genetically very heterogeneous characteristics, an accurate genetic diagnosis method is first required to be established.

본 발명자들은 샤르코-마리-투스병의 원인 유전자에 대해 연구하던 중 특정 유전자의 돌연변이를 확인하고, 상기 돌연변이가 샤르코-마리-투스병의 원인 유전자임을 확인하여 본 발명을 완성하였다.While researching the causative gene of Charcot-Marie-Tooth disease, the present inventors identified a mutation in a specific gene, confirmed that the mutation was the causative gene of Charcot-Marie-Tooth disease, and completed the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT) 진단용 바이오마커 조성물을 제공하는 것이다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a biomarker composition for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease (CMT).

본 발명의 다른 목적은 샤르코-마리-투스병 진단용 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a composition for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease.

본 발명의 또 다른 목적은 샤르코-마리-투스병 진단용 키트를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a kit for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease.

본 발명의 또 다른 목적은 샤르코-마리-투스병의 진단 또는 발병 위험도 예측을 위한 정보 제공 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of providing information for diagnosing or predicting the risk of developing Charcot-Marie-Tooth disease.

본 발명의 또 다른 목적은 샤르코-마리-투스병 치료제의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a screening method for a treatment for Charcot-Marie-Tooth disease.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 히스티딜-tRNA 합성효소 1(Histidyl-tRNA Synthetase 1, HARS1) 유전자의 유전적 원인 돌연변이를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT) 진단용 바이오마커 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention treats Charcot-Marie-Tooth disease, which includes genetic causative mutations in the Histidyl-tRNA Synthetase 1 ( HARS1 ) gene. CMT) provides a diagnostic biomarker composition.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT) 진단용 바이오마커 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for treating Charcot -Marie-Tooth disease (Charcot- A biomarker composition for diagnosing Marie-Tooth disease (CMT) is provided.

또한 상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 검출할 수 있는 제제를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease; CMT) 진단용 조성물을 제공한다.In addition, in order to achieve the above other objects, the present invention provides an agent capable of detecting a HARS1 mutant gene containing the 1,147th mutation site in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene. Provided is a composition for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease (CMT), including.

또한 상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 진단용 조성물을 포함하는 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease) 진단용 키트를 제공한다.In addition, in order to achieve the above other object, the present invention provides a diagnostic kit for Charcot-Marie-Tooth disease containing the diagnostic composition according to the present invention.

또한 상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대상으로부터 분리된 생물학적 시료에서, HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 검출하는 단계를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease)의 진단 또는 발병 위험도 예측을 위한 정보 제공 방법을 제공한다.In addition, in order to achieve the above other object, the present invention provides a method for treating Charcot-Marie-Tooth disease, comprising the step of detecting a HARS1 mutant gene or a HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene in a biological sample isolated from a subject. Provides a method of providing information for diagnosing or predicting the risk of developing (Charcot-Marie-Tooth disease).

또한 상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 샤르코-마리-투스병 치료제의 스크리닝 방법을 제공한다: (a) 대상 세포에 샤르코-마리-투스병 치료제 후보물질을 처리하는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 세포에서 HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질의 검출 여부를 측정하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 측정된 세포에서의 HARS1 변이 유전자 또는 HARS1 변이 단백질이 검출되지 않은 경우 샤르코-마리-투스병 치료제로 판단하는 단계.In addition, in order to achieve the above other object, the present invention provides a screening method for a treatment for Charcot-Marie-Tooth disease comprising the following steps: (a) treating target cells with a candidate for the treatment of Charcot-Marie-Tooth disease; step; (b) measuring whether a HARS1 mutant gene or a HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene is detected in the cells of step (a); and (c) determining the treatment as a treatment for Charcot-Marie-Tooth disease when the HARS1 mutant gene or HARS1 mutant protein is not detected in the cells measured in step (b).

본 발명에 따른 히스티딜-tRNA 합성효소 1(Histidyl-tRNA Synthetase 1, HARS1) 유전자의 c.1147A>G 돌연변이는 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease; CMT)의 신규한 바이오마커로서, 상기 HARS1 돌연변이 유전자 또는 HARS1 돌연변이 유전자에 의해 코딩된 단백질을 이용한 진단은 샤르코-마리-투스병에 대하여 유전자 검사를 통한 정확한 조기 진단을 가능하게 하며, 그에 따라 최근 개발되고 있는 치료 방법을 조기에 적용하여 치료 효과를 극대화할 수 있다.The c.1147A>G mutation of the Histidyl-tRNA Synthetase 1 ( HARS1 ) gene according to the present invention is a novel biomarker for Charcot-Marie-Tooth disease (CMT). As such, diagnosis using the HARS1 mutant gene or the protein encoded by the HARS1 mutant gene enables accurate early diagnosis of Charcot-Marie-Tooth disease through genetic testing, and accordingly, treatment methods that have recently been developed can be applied at an early stage. The treatment effect can be maximized by applying it.

도 1은 본 발명에서 확인한 ARS 유전자 돌연변이를 가진 CMT 환자 가족의 가계 및 유전자형을 나타낸 결과로, A.는 GARS1 유전자 돌연변이를 가진 CMT 환자 가족의 결과이고, B.는 HARS1(Histidyl-TRNA Synthetase 1) 유전자 돌연변이를 가진 CMT 환자 가족의 결과이며, C.는 WARS1(Tryptophanyl-TRNA Synthetase 1) 유전자 돌연변이를 가진 CMT 환자 가족의 결과이고, D.는 YARS1(Tyrosyl-TRNA Synthetase 1) 유전자 돌연변이를 가진 CMT 환자 가족의 결과이다. 상기 도 1에 있어서, □, ○은 영향을 받지 않은 구성원을 나타내며, ■, ●는 영향을 받은 구성원을 나타내며 ^는 쌍둥이를 나타낸다. 회색원은 병원성 돌연변이가 있지만 증상이 매우 경미한 사례를 나타내고, 화살표는 계보발단자(proband)를 나타낸다.
도 2는 ARS 유전자 돌연변이의 시퀀싱 및 보존분석(conservation analysis) 결과이다. WES(whole exome sequencing)에 의해 확인된 원인 돌연변이는 생거(Sanger) 시퀀싱을 통해 확인하였다. 수직 화살표는 돌연변이 부위를 나타내며, WT는 야생형 대립유전자를 나타내고, Mut는 돌연변이 대립유전자를 나타낸다.
도 3은 ARS 단백질의 도식적 구조(Schematic structure)를 나타낸 결과로, A.는 GARS1 단백질의 결과이고, B.는 HARS1 단백질의 결과이며, C.는 WARS1 단백질의 결과이고, D.는 YARS1 단백질의 결과이다(DHHA1(DHH 서브패밀리 1 구성원(DHH subfamily 1 member)), RNA 결합 기능(RNA binding function), MTS(미토콘드리아 표적화 서열(mitochondria targeting sequence)), SAD(tRNA 합성효소 제 2 추가 도메인(tRNA synthetase second additional domain)), TRBD(tRNA 결합 도메인(tRNA binding domain)), WHEP(tRNA와 고친화성 상호작용을 나타내는 도메인)). 본 발명에서 확인된 병원성 돌연변이는 다이어그램 하단에 빨간색으로 표시되고 일부 보고된 돌연변이는 다이어그램 하단에 검은색으로 표시하였다.
도 4는 ARS 단백질의 병원성 돌연변이를 둘러싼 3D 형태 변화를 예측한 결과로, HARS1의 p.S383G에 대한 결과이다. 야생형 ARS 단백질 잔기(위쪽)과 돌연변이 아미노산(아래쪽)은 분홍색으로 표시하였으며, 수소 결합은 점선으로 표시하였고, 탄소, 수소, 질소 및 산소는 각각 녹색, 흰색, 파란색 및 빨간색으로 표시하였다.
Figure 1 shows the pedigree and genotype of a CMT patient family with an ARS gene mutation identified in the present invention. A. is the result of a CMT patient family with a GARS1 gene mutation, and B. is the result of HARS1 (Histidyl-TRNA Synthetase 1). C. is the result of a family of CMT patients with a gene mutation, C. is the result of a family of CMT patients with a WARS1 (Tryptophanyl-TRNA Synthetase 1) gene mutation, and D. is a result of a CMT patient with a YARS1 (Tyrosyl-TRNA Synthetase 1) gene mutation. It is a result of family. In Figure 1, □ and ○ represent unaffected members, ■ and ● represent affected members, and ^ represents twins. Gray circles represent cases with pathogenic mutations but very mild symptoms, and arrows represent probands.
Figure 2 shows the results of sequencing and conservation analysis of ARS gene mutations. The causative mutation identified by whole exome sequencing (WES) was confirmed through Sanger sequencing. Vertical arrows indicate mutation sites, WT indicates the wild-type allele, and Mut indicates the mutant allele.
Figure 3 shows the schematic structure of the ARS protein, where A. is the result of the GARS1 protein, B. is the result of the HARS1 protein, C. is the result of the WARS1 protein, and D. is the result of the YARS1 protein. This is the result (DHHA1 (DHH subfamily 1 member), RNA binding function, MTS (mitochondria targeting sequence), SAD (tRNA synthetase second additional domain (tRNA synthetase second additional domain), TRBD (tRNA binding domain), WHEP (domain showing high affinity interaction with tRNA)). Pathogenic mutations identified in the present invention are indicated in red at the bottom of the diagram, and some reported mutations are indicated in black at the bottom of the diagram.
Figure 4 shows the results of predicting 3D conformational changes surrounding pathogenic mutations in the ARS protein, for p.S383G of HARS1 . Wild-type ARS protein residues (top) and mutant amino acids (bottom) are shown in pink, hydrogen bonds are shown as dotted lines, and carbon, hydrogen, nitrogen, and oxygen are shown in green, white, blue, and red, respectively.

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

본 발명은 히스티딜-tRNA 합성효소 1(Histidyl-tRNA Synthetase 1, HARS1) 유전자의 유전적 원인 돌연변이를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT) 진단용 바이오마커 조성물을 제공한다.The present invention provides a biomarker composition for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease (CMT), which includes a genetic causal mutation in the Histidyl-tRNA Synthetase 1 ( HARS1 ) gene. to provide.

본 발명에 있어서, “돌연변이”란 유전자 또는 염색체의 이상에 의해 유전자에 질적 또는 양적인 변화가 생겨 유전형질에 변화를 유발하는 현상을 의미한다. 상기 돌연변이는 바람직하게는 유전자 단위의 돌연변이일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 치환, 삽입 및 결실로부터 선택된 점돌연변이 (point mutation) 또는 다중 돌연변이(multiple mutation)일 수 있다. 또한 상기 돌연변이는 침묵 돌연변이, 중성 돌연변이, 미스센스 돌연변이, 넌센스 돌연변이, 프레임시프트 돌연변이 등 일 수 있으며, 그 종류를 제한하지 않는다.In the present invention, “mutation” refers to a phenomenon that causes a qualitative or quantitative change in a gene due to an abnormality in a gene or chromosome, causing a change in genetic characteristics. The mutation may preferably be a gene-level mutation, and more preferably may be a point mutation or multiple mutation selected from substitution, insertion, and deletion. Additionally, the mutation may be a silent mutation, a neutral mutation, a missense mutation, a nonsense mutation, a frameshift mutation, etc., and the types thereof are not limited.

본 발명에 있어서, 상기 “히스티딜-tRNA 합성효소 1(Histidyl-tRNA Synthetase 1, HARS1) 유전자”는 아미노아실-tRNA 합성효소(aminoacyl-tRNA synthetase) 중 하나이며, 히스티딘을 단백질로 통합(incorporation)하는데 필수적인 히스티딜 전달 RNA(histidyl-transfer RNA)의 합성을 담당하는 효소를 암호화하며, 바람직하게는 서열번호 1로 표시되는 염기서열을 포함하는 것일 수 있으며, NCBI Accession number: NM_002109.6에 기재된 일부 서열일 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 서열번호 1로 표시되는 염기서열은 NCBI Accession number: NM_002109.6에 기재된 염기서열 중 개시코돈인 ATG의 A(67번째)를 첫 번째 염기로 하는 것일 수 있다.In the present invention, the “Histidyl-tRNA Synthetase 1 ( HARS1 ) gene” is one of aminoacyl-tRNA synthetase and incorporates histidine into a protein. encodes an enzyme responsible for the synthesis of histidyl-transfer RNA, which is essential for It may be a ranking. More preferably, the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 may have A (67th) of ATG, the start codon, as the first base among the base sequences listed in NCBI Accession number: NM_002109.6.

본 발명의 일실시예에 따르면, 보다 구체적으로 서열번호 1로 표시되는 HARS1 유전자에서 신규한 c.1147A>G 돌연변이 즉, 1,147번째 염기가 A(아데닌)에서 G(구아닌)으로 치환된 변이가 확인되었다. 더불어 상기 돌연변이가 샤르코-마리-투스병의 원인 유전자임이 확인된 바, 이를 샤르코-마리-투스병 진단을 위한 마커로써 유용하게 활용할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, more specifically, a novel c.1147A>G mutation, that is, a mutation in which the 1,147th base was substituted from A (adenine) to G (guanine), was confirmed in the HARS1 gene represented by SEQ ID NO: 1. It has been done. In addition, it has been confirmed that the above mutation is the causative gene of Charcot-Marie-Tooth disease, so it can be usefully used as a marker for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease.

본 발명에 있어서, “진단”이란 질병유무, 질병의 상태 및 질병의 예후를 확인하는 것을 포함하며, 질병상태 및 결정을 도출시키는데 사용되는 모든 유형의 분석을 말한다. 본 발명에서 확인된 HARS1 유전자의 신규한 유전적 원인 돌연변이는 샤르코-마리-투스병의 발병과 밀접한 관련성을 나타내는 유전자 돌연변이로서 상기 HARS1 유전자의 돌연변이 여부 확인은 샤르코-마리-투스병의 진단에 유용하게 사용될 수 있다.In the present invention, “diagnosis” includes confirming the presence or absence of a disease, the state of the disease, and the prognosis of the disease, and refers to all types of analysis used to derive the disease state and decision. The novel genetic causative mutation in the HARS1 gene identified in the present invention is a genetic mutation that is closely related to the onset of Charcot-Marie-Tooth disease, and confirmation of the mutation in the HARS1 gene is useful in diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease. can be used

유의성 있는 진단 마커의 선택과 적용은 진단 결과의 신뢰도를 결정할 수 있다. 유의성 있는 진단 마커란 진단하여 얻은 결과가 정확하여 타당도(validity)가 높고, 반복 측정 시에도 일관된 결과를 나타내도록 신뢰도(reliability)가 높은 마커를 의미할 수 있다. 상기 진단 마커로서 HARS1 유전자의 c.1147A>G 돌연변이는 샤르코-마리-투스병 환자의 원인 돌연변이로 확인된 바, 상기 HARS1 유전자의 c.1147A>G 돌연변이의 존재 여부를 검출하여 얻은 결과를 토대로 진단된 결과는 타당하게 신뢰할 수 있다.The selection and application of meaningful diagnostic markers can determine the reliability of diagnostic results. A meaningful diagnostic marker may mean a marker that has high validity because the results obtained from diagnosis are accurate and has high reliability so that it shows consistent results even when measured repeatedly. As the diagnostic marker, the c.1147A>G mutation of the HARS1 gene has been confirmed as the causative mutation in patients with Charcot-Marie-Tooth disease, and diagnosis is made based on the results obtained by detecting the presence of the c.1147A>G mutation of the HARS1 gene. The results obtained are reasonably reliable.

더불어 본 발명은 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT) 진단용 바이오마커 조성물을 제공한다.In addition, the present invention relates to Charcot-Marie-Tooth disease (CMT), which includes a HARS1 mutant protein encoded by a HARS1 mutant gene containing the 1,147th mutation site in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. ) Provides a diagnostic biomarker composition.

상기 HARS1 변이 단백질은 서열번호 1로 표시되는 HARS1 유전자의 1,147번째 염기가 (아데닌)에서 G(구아닌)으로 치환되어 변이된 유전자(c.1147A>G)에 의해 코딩되는 변이 단백질(p.S383G)인 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 변이 단백질은 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열 중 383번째 아미노산이 S(세린)에서 G(글리신)으로 치환된 단백질을 의미하는 것일 수 있다.The HARS1 mutant protein is a mutant protein (p.S383G) encoded by a gene (c.1147A>G) in which the 1,147th base of the HARS1 gene, shown in SEQ ID NO: 1, is substituted from (adenine) to G (guanine). It is characterized by being. In other words, the mutant protein may mean a protein in which the 383rd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is substituted from S (serine) to G (glycine).

상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열은 NCBI Accession number: NP_002100.2일 수 있다.The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 may be NCBI Accession number: NP_002100.2.

더불어 본 발명은 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 검출할 수 있는 제제를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease; CMT) 진단용 조성물을 제공한다.In addition , the present invention provides a Charcot -Marie- A composition for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) is provided.

보다 바람직하게는 상기 HARS1 유전자의 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위가 구아닌(Guanine)일 경우, 샤르코-마리-투스병인 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다. 또는 상기 HARS1 단백질의 아미노산 서열 중 383번째 아미노산이 G(글리신)일 경우, 샤르코-마리-투스병인 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.More preferably, when the 1,147th mutation site in the base sequence of the HARS1 gene is guanine, Charcot-Marie-Tooth disease is diagnosed. Alternatively, if the 383rd amino acid in the amino acid sequence of the HARS1 protein is G (glycine), Charcot-Marie-Tooth disease is diagnosed.

상기 제제는 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자 mRNA에 특이적으로 결합하는 프라이머(primer), 프로브 (probe) 및 안티센스 (anti-sense) 뉴클레오티드로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The agent is a group consisting of a primer, a probe, and an anti-sense nucleotide that specifically binds to the HARS1 mutant gene mRNA containing the 1,147th mutation site in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. It may be one or more types selected from, but is not limited thereto.

본 발명에서 용어, "프라이머 (primer)"는 짧은 자유 3말단 수산화기 (free 3'-hydroxyl group)를 가지는 핵산 서열로 상보적인 주형(template)과 염기쌍 (base pair)을 형성할 수 있고 주형 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능을 하는 짧은 핵산 서열을 의미한다. 프라이머는 적절한 완충용액 및 온도에서 중합반응(즉, DNA 폴리머레이즈 또는 역전사효소)을 위한 시약 및 상이한 4가지 뉴클레오사이드 트리포스페이트의 존재 하에서 DNA 합성을 개시할 수 있다. 본 발명에서는 HARS1 폴리뉴클레오티드의 센스 및 안티센스 프라이머를 이용하여 PCR 증폭을 실시하여 원하는 생성물의 생성 여부를 통해 CMT를 진단 또는 예후를 예측할 수 있다. PCR 조건, 센스 및 안티센스 프라이머의 길이는 당업계에 공지된 것을 기초로 하여 적절하게 변형할 수 있다.In the present invention, the term "primer" refers to a nucleic acid sequence with a short free 3'-hydroxyl group that can form a base pair with a complementary template and copies the template strand. refers to a short nucleic acid sequence that serves as a starting point for Primers can initiate DNA synthesis in the presence of four different nucleoside triphosphates and reagents for polymerization (i.e., DNA polymerase or reverse transcriptase) in an appropriate buffer and temperature. In the present invention, CMT can be diagnosed or predicted by determining whether the desired product is produced by performing PCR amplification using sense and antisense primers of HARS1 polynucleotide. PCR conditions and lengths of sense and antisense primers can be appropriately modified based on those known in the art.

본 발명에서 용어, "프로브 (probe)" 란 mRNA와 특이적 결합을 이룰 수 있는, 짧게는 수 염기 내지 길게는 수백 염기에 해당하는 RNA 또는 DNA 등의 핵산 단편을 의미하며, 라벨링 (labeling) 되어 있어 특정 mRNA의 존재 유무를 확인할 수 있다. 프로브는 올리고 뉴클레오타이드 (oligonucleotide) 프로브, 단일 사슬 DNA(single stranded DNA) 프로브, 이중 사슬 DNA(double stranded DNA) 프로브, RNA 프로브 등의 형태로 제작될 수 있다.In the present invention, the term "probe" refers to a nucleic acid fragment such as RNA or DNA that can bind specifically to mRNA, ranging from a few bases to several hundred bases in length, and is labeled. Therefore, the presence or absence of a specific mRNA can be confirmed. Probes may be manufactured in the form of oligonucleotide probes, single stranded DNA probes, double stranded DNA probes, RNA probes, etc.

본 발명의 프라이머 또는 프로브는 포스포르아미다이트 고체 지지체 방법, 또는 기타 널리 공지된 방법을 사용하여 화학적으로 합성할 수 있다. 이러한 핵산서열은 또한 당해 분야에 공지된 많은 수단을 이용하여 변형시킬 수 있다. 이러한 변형의 비-제한적인 예로는 메틸화, 캡화, 천연 뉴클레오타이드 하나 이상의 동족체로의 치환, 및 뉴클레오타이드 간의 변형, 예를 들면, 하전되지 않은 연결체 (예: 메틸 포스포네이트, 포스소트리에스테르, 포스포로아미데이트, 카바메이트 등) 또는 하전된 연결체 (예: 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트 등)로의 변형이 있다.Primers or probes of the present invention can be chemically synthesized using the phosphoramidite solid support method or other well-known methods. These nucleic acid sequences can also be modified using many means known in the art. Non-limiting examples of such modifications include methylation, capping, substitution of a native nucleotide with one or more homologs, and modifications between nucleotides, such as uncharged linkages (e.g., methyl phosphonate, phosphosotriester, phosphatase). phoramidate, carbamate, etc.) or charged linkages (e.g. phosphorothioate, phosphorodithioate, etc.).

상기 프라이머 또는 프로브는 8개 또는 그 이상의 뉴클레오티드를 포함하는 것이 바람직하며, 하이브리드화 방법은 본 발명의 HARS1 유전자의 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위에 상기 프라이머 또는 프로브를 노출 또는 접촉시킴으로써 달성될 수 있다. 바람직하게 이들 서열은, 비특이적 결합을 최소화하도록 적절히 조절된 조건에서 혼성화 되며, 예를 들면 약 80% 내지 90%의 동일한 서열의 검출을 위한 적절한 조건은, 0.25M Na2HPO4, pH 7.2, 6.5% SDS, 10% 덱스트란 설페이트 내, 42℃에서 밤새 (overnight) 혼성화시키고, 0.1 Υ SSC, 0.1% SDS 내, 55℃에서 최종 세척하는 것을 포함한다. 또한 약 90% 이상의 동일한 서열의 검출을 위한 적절한 조건은 0.25M Na2HPO4, pH 7.2, 6.5% SDS, 10% 덱스트란 설페이트 내, 65℃에서 밤새 혼성화시키고, 0.1 Υ SSC, 0.1% SDS 내, 60℃에서 최종 세척하는 것을 포함할 수 있다.The primer or probe preferably contains 8 or more nucleotides, and the hybridization method can be achieved by exposing or contacting the primer or probe to the 1,147th mutation site in the base sequence of the HARS1 gene of the present invention. . Preferably, these sequences are hybridized under conditions appropriately controlled to minimize non-specific binding; for example, suitable conditions for detection of about 80% to 90% identical sequences are 0.25M Na 2 HPO 4 , pH 7.2, 6.5. % SDS, overnight hybridization at 42°C in 10% dextran sulfate, and a final wash at 55°C in 0.1 Υ SSC, 0.1% SDS. Additionally, suitable conditions for detection of about 90% or more identical sequences are hybridization overnight at 65°C in 0.25M Na 2 HPO 4 , pH 7.2, 6.5% SDS, 10% dextran sulfate, and 0.1 Υ SSC in 0.1% SDS. , which may include a final wash at 60°C.

또는 상기 제제는 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 올리고펩타이드, 모노클로날 항체, 폴리클로날 항체, 키메릭(chimeric) 항체, 리간드, PNA(Peptide nucleic acid) 및 앱타머(aptamer)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Alternatively, the agent is an oligopeptide, monoclonal antibody, polyclonal antibody, or chimeric that specifically binds to the protein encoded by the HARS1 mutant gene containing the 1,147th mutation site in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. It may be one or more types selected from the group consisting of (chimeric) antibodies, ligands, PNA (peptide nucleic acid), and aptamers, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 "항체"란 당해 분야에서 공지된 용어로서 항원성 부위에 대해 지시되는 특이적인 단백질 분자를 의미한다. 본 발명의 목적상, 항체는 본 발명의 마커인 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 단백질에 대해 특이적으로 결합하는 항체를 의미하며, 이러한 항체는, 각 유전자를 통상적인 방법에 따라 발현벡터에 클로닝하여 상기 마커 유전자에 의해 코딩되는 단백질을 얻고, 얻어진 단백질로부터 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 여기에는 상기 단백질에서 만들어질 수 있는 부분 펩티드도 포함되며, 본 발명의 부분 펩티드로는, 최소한 7개의 아미노산, 바람직하게는 9개 아미노산, 더욱 바람직하게는 12개 이상의 아미노산을 포함한다. 본 발명의 항체의 형태는 특별히 제한되지 않으며 폴리클로날 항체, 모노클로날 항체 또는 항원 결합성을 갖는 것이면 그의 일부도 본 발명의 항체에 포함되고 모든 면역 글로불린 항체가 포함된다. 나아가, 본 발명의 항체에는 인간화 항체 등의 특수 항체도 포함된다. 이러한 본 발명의 HARS1 단백질에 대한 항체는 당업계의 공지된 방법으로 제조될 수 있는 모든 항체를 포함한다.In the present invention, the term “antibody” is a term known in the art and refers to a specific protein molecule directed to an antigenic site. For the purpose of the present invention, an antibody refers to an antibody that specifically binds to a protein encoded by the HARS1 mutant gene, which is a marker of the present invention, and such antibody is produced by cloning each gene into an expression vector according to a conventional method. The protein encoded by the marker gene can be obtained and produced from the obtained protein by a conventional method. This also includes partial peptides that can be made from the above proteins, and the partial peptides of the present invention include at least 7 amino acids, preferably 9 amino acids, and more preferably 12 or more amino acids. The form of the antibody of the present invention is not particularly limited, and as long as it is a polyclonal antibody, monoclonal antibody, or has antigen binding properties, a portion thereof is also included in the antibody of the present invention, and all immunoglobulin antibodies are included. Furthermore, the antibodies of the present invention also include special antibodies such as humanized antibodies. The antibodies against HARS1 protein of the present invention include all antibodies that can be produced by methods known in the art.

본 발명의 샤르코-마리-투스병 마커의 검출에 사용되는 항체는 2개의 전체 길이의 경쇄 및 2개의 전체 길이의 중쇄를 가지는 완전한 형태뿐만 아니라 항체 분자의 기능적인 단편을 포함한다. 항체 분자의 기능적인 단편이란 적어도 항원 결합 기능을 보유하고 있는 단편을 뜻하며, Fab, F(ab'), F(ab') 2 및 Fv 등이 있다.Antibodies used for detection of Charcot-Marie-Tooth disease markers of the present invention include intact forms with two full-length light chains and two full-length heavy chains as well as functional fragments of the antibody molecule. A functional fragment of an antibody molecule refers to a fragment that possesses at least an antigen-binding function and includes Fab, F(ab'), F(ab') 2, and Fv.

또한 본 발명은 본 발명에 따른 진단용 조성물을 포함하는 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease) 진단용 키트를 제공한다.Additionally, the present invention provides a kit for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease containing the diagnostic composition according to the present invention.

본 발명에 있어서, 상기 키트는 PCR 키트, DNA 칩 키트, 마이크로어레이 칩 키트 또는 단백질 칩 키트일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the kit may be a PCR kit, a DNA chip kit, a microarray chip kit, or a protein chip kit, but is not limited thereto.

상기 PCR 키트는 돌연변이 부위를 증폭하기 위한 반응을 포함하며, 이의 예로서 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR), 실시간 중합효소 연쇄반응(real-time polymerase chain reaction, real-time RCR), 역전사-중합효소 연쇄반응(reverse tranion polymerase chain reaction, RT-PCR), 리가아제 연쇄 반응(ligase chain reaction, LCR), Gap-LCR(WO 90/01069), 복구연쇄 반응(repair chain reaction; EP 439,182), 전사-중재 증폭 (transcription-mediatedamplification; TMA) (WO88/10315), 자가유지염기서열복제 (self sustained sequence replication)(20)(WO90/06995), 타깃 폴리뉴클레오티드 염기서열의 선택적 증폭(selective amplification of target polynucleotide sequences), 컨센서스 서열 프라이밍 중합효소 연쇄 반응(consensus sequence primed polymerase chain reaction, CP-PCR), 임의적 프라이밍 중합효소 연쇄 반응(arbitrarily primed polymerase chain reaction, AP-PCR), 핵산염기서열 기반 증폭 (nucleic acid sequencebased amplification, NASBA), 가닥 치환 증폭 (strand displacement amplification) 또는 고리-중재 항온성 증폭 (loop-mediated isothermal amplification, LAMP) 반응이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The PCR kit includes a reaction to amplify the mutation site, examples of which include polymerase chain reaction (PCR), real-time polymerase chain reaction (real-time RCR), and reverse transcription. -Polymerase chain reaction (reverse tranion polymerase chain reaction, RT-PCR), ligase chain reaction (LCR), Gap-LCR (WO 90/01069), repair chain reaction (EP 439,182) , transcription-mediated amplification (TMA) (WO88/10315), self sustained sequence replication (20) (WO90/06995), selective amplification of target polynucleotide sequence target polynucleotide sequences, consensus sequence primed polymerase chain reaction (CP-PCR), arbitrarily primed polymerase chain reaction (AP-PCR), and nucleic acid sequence-based amplification (nucleic acid sequence-based amplification). acid sequencebased amplification (NASBA), strand displacement amplification, or loop-mediated isothermal amplification (LAMP) reactions, but are not limited thereto.

예를 들면, 본 발명의 샤르코-마리-투스병 진단용 키트는 HARS1 유전자의 유전적 원인 돌연변이를 포함하는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드에 특이적으로 결합하는 1 종 이상의 올리고 뉴클레오티드를 포함할 수 있는데, HARS1의 뉴클레오티드 또는 일부 서열에 대응하는 프라이머, 역전사 효소, Taq 폴리머레이즈, PCR용 프라이머 및 dNTP를 포함할 수 있으며, 폴리뉴클레오티드 발현 수준을 측정하기 위해 상기 "mRNA 발현 수준 측정"과 관련하여 기술된 분석 방법을 이용한 키트를 이용할 수 있다.For example, the kit for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease of the present invention may include one or more oligonucleotides that specifically bind to a polynucleotide encoding a polypeptide containing a genetic cause mutation of the HARS1 gene. It may include primers corresponding to nucleotides or part of the sequence, reverse transcriptase, Taq polymerase, primers for PCR, and dNTPs, and the analysis method described in relation to "measurement of mRNA expression level" above to measure the polynucleotide expression level. You can use a kit using .

이외에도 PCR 반응에 요구되는 dNTP(deoxynulceotide triphosphate), 내열성 중합효소 (polymerase), 염화마그네슘 등의 금속이온염이 포함할 수 있으며, 시퀀싱에 요구되는 dNTP, 시쿼나제(sequenase) 등을 포함할 수 있다.In addition, it may contain metal ion salts such as dNTP (deoxynulceotide triphosphate), heat-resistant polymerase, and magnesium chloride required for PCR reaction, and dNTP, sequencenase, etc. required for sequencing.

또한, 본 발명의 키트는 유전적 원인 돌연변이를 포함하는 HARS1 유전자에 의해 코딩되는 단백질의 수준을 측정하는 샤르코-마리-투스병 진단용 키트이고, 본 발명의 유전적 원인 돌연변이를 포함하는 HARS1 유전자에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 항체를 포함할 수 있다. 또한 단백질 수준을 측정하는 키트는 "단백질 발현 수준 측정"을 위해 사용되는 상기 기술된 방법을 이용한 키트를 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 ELISA 키트 또는 단백질칩 키트일 수 있다.In addition, the kit of the present invention is a kit for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease that measures the level of the protein encoded by the HARS1 gene containing the genetic causative mutation, and is a kit for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease by the HARS1 gene containing the genetic causative mutation of the present invention. It may include an antibody that specifically binds to the encoded protein. In addition, the kit for measuring the protein level can be any kit using the above-described method used for “measuring protein expression level”, and is preferably an ELISA kit or a protein chip kit.

항체를 이용한 단백질 발현 여부 측정은 유전적 원인 돌연변이를 포함하는 HARS1 유전자에 의해 코딩되는 단백질 및 그의 항체 간의 항원-항체 복합체를 형성함으로써 측정되며, 다양한 방법에 의해 상기 복합체의 형성량을 측정함으로써 정량적으로 검출할 수 있게 된다.Protein expression using antibodies is measured by forming an antigen-antibody complex between a protein encoded by the HARS1 gene containing a genetic mutation and its antibody, and quantitatively by measuring the amount of the complex formed by various methods. can be detected.

본 발명에서 용어 항원-항체 복합체란 본 발명에 따른, 유전적 원인 돌연변이를 포함하는 HARS1 유전자에 의해 코딩되는 단백질과 이에 특이적인 항체의 결합물을 의미하고, 항원-항체 복합체의 형성량은 검출 라벨 (detection label)의 시그널의 크기를 통해서 정량적인 측정이 가능하다.In the present invention, the term antigen-antibody complex refers to a complex of a protein encoded by the HARS1 gene containing a genetic causative mutation and an antibody specific for the protein according to the present invention, and the amount of antigen-antibody complex formed is determined by the detection label. Quantitative measurement is possible through the size of the signal (detection label).

또한, 본 발명의 키트는 마커 성분에 특이적으로 결합하는 항체, 기질과의 반응에 의해서 발색하는 표지체가 접합된 2차 항체 접합체(conjugate), 상기 표지체와 발색 반응할 발색 기질 용액, 세척액 및 효소반응 정지용액 등을 포함할 수 있으며, 사용되는 시약 성분을 포함하는 다수의 별도 패키징 또는 컴파트먼트로 제작될 수 있다.In addition, the kit of the present invention includes an antibody that specifically binds to a marker component, a secondary antibody conjugate conjugated with a label that develops color by reaction with a substrate, a chromogenic substrate solution that will undergo color development with the label, a washing solution, and It may contain an enzyme reaction stopping solution, etc., and may be manufactured into a number of separate packaging or compartments containing the reagent components used.

상기 키트는 본 발명에 따른 진단용 조성물 외에 당 분야에서 일반적으로 사용되는 도구, 시약 등이 포함될 수 있다.The kit may include tools, reagents, etc. commonly used in the art in addition to the diagnostic composition according to the present invention.

또한 상기 키트는 병, 통 (tub), 작은 봉지 (sachet), 봉투 (envelope), 튜브, 앰플 (ampoule) 등과 같은 형태를 취할 수 있으며, 이들은 부분적으로 또는 전체적으로 플라스틱, 유리, 종이, 호일, 왁스 등으로부터 형성될 수 있다. 용기는, 처음에는 용기의 일부이거나 또는 기계적, 접착성, 또는 기타 수단에 의해 용기에 부착될 수 있는, 완전히 또는 부분적으로 분리가 가능한 마개를 장착할 수 있다. 용기는 또한 주사바늘에 의해 내용물에 접근할 수 있는, 스토퍼가 장착될 수 있다. 상기 키트는 외부 패키지를 포함할 수 있으며, 외부 패키지는 구성 요소들의 사용에 관한 사용설명서를 포함할 수 있다.The kits may also take the form of bottles, tubs, sachets, envelopes, tubes, ampoules, etc., which may be partially or entirely made of plastic, glass, paper, foil, wax, etc. It can be formed from etc. The container may be equipped with a completely or partially removable closure that may initially be part of the container or may be attached to the container by mechanical, adhesive, or other means. The container may also be equipped with a stopper, allowing access to the contents by means of a needle. The kit may include an external package, and the external package may include instructions for use of the components.

더불어 본 발명은 대상으로부터 분리된 생물학적 시료에서, HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 검출하는 단계를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease)의 진단 또는 발병 위험도 예측을 위한 정보 제공 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for treating Charcot-Marie-Tooth disease, comprising the step of detecting a HARS1 mutant gene or a HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene in a biological sample isolated from a subject. Provides a method of providing information for diagnosis or prediction of disease risk.

본 발명에 있어서, 상기 "대상“은 샤르코-마리-투스병의 발병 여부 또는 발병 가능성을 확인하거나 발병 위험도를 예측하고자 하는 개체를 의미한다. 상기 개체는 척추동물일 수 있고, 구체적으로 포유류, 양서류, 파충류, 조류 등일 수 있고, 보다 구체적으로 포유동물일 수 있으며, 예를 들어 인간(Homo sapiens)일 수 있다.In the present invention, the “subject” refers to an individual for whom it is intended to determine whether or not the disease has occurred or is likely to develop Charcot-Marie-Tooth disease, or to predict the risk of developing it. The object may be a vertebrate, and specifically mammals and amphibians. , reptiles, birds, etc., and more specifically, it may be a mammal, for example, a human (Homo sapiens).

본 발명에 있어서, "생물학적 시료"란 본 발명의 유전자 또는 단백질의 발현이 검출될 수 있는 대상 개체로부터 얻어지는 모든 시료를 의미한다. 바람직하게는, 상기 시료는 생검(biopsy), 혈액, 혈청, 혈장, 림프액, 뇌척수액, 복수, 피부 조직, 액체 배양물, 분변 및 소변으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 특별히 이에 제한되지 않고, 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 처리하여 준비될 수 있다.In the present invention, “biological sample” refers to any sample obtained from a subject in which the expression of a gene or protein of the present invention can be detected. Preferably, the sample may be one or more selected from the group consisting of biopsy, blood, serum, plasma, lymph, cerebrospinal fluid, ascites, skin tissue, liquid culture, feces, and urine, but is not particularly limited thereto. , it can be prepared by processing by a method commonly used in the technical field of the present invention.

또한 상기 검출은 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자의 검출을 위한 것으로, 역전사 중합효소반응, 경쟁적 역전사 중합효소반응, 실시간 역전사 중합효소반응, RNase 보호 분석법(RPA), 노던 블랏팅, 시퀀싱 분석, 마이크로어레이(microarray)에 의한 혼성화, 대립유전자 특이적인 PCR(allele specific PCR), 다이나믹 대립유전자 혼성화 기법(dynamic allele-specific hybridization; DASH), PCR 연장 분석, TaqMan 프로브 PCR 분석 및 DNA 칩으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the detection is for the detection of the HARS1 mutant gene containing the 1,147th mutation site in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, using reverse transcription polymerase reaction, competitive reverse transcription polymerase reaction, real-time reverse transcription polymerase reaction, and RNase protection assay. (RPA), Northern blotting, sequencing analysis, hybridization by microarray, allele specific PCR (allele specific PCR), dynamic allele-specific hybridization (DASH), PCR extension analysis, It may be performed by one or more methods selected from the group consisting of TaqMan probe PCR analysis and DNA chip, but is not limited thereto.

상기 방법 중, 시퀀싱 분석은 염기서열 결정을 위한 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 자동화된 유전자분석기를 이용하여 수행될 수 있다(Sanger, F. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 74(12), 5463-5467, 1977; Maxam, A. M. and Gilbert, W., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 74(2), 560-564, 1997).Among the above methods, sequencing analysis can be performed using a conventional method for determining base sequences and can be performed using an automated genetic analyzer (Sanger, F. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA. , 74(12), 5463-5467, 1977; Maxam, A. M. and Gilbert, W., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 74(2), 560-564, 1997).

대립유전자 특이적인 PCR 분석은 돌연변이가 위치하는 염기를 3' 말단으로 하여 고안한 프라이머를 포함한 프라이머 세트로 상기 돌연변이가 위치하는 DNA 단편을 증폭하는 PCR 방법을 의미한다. 상기 방법의 원리는, 예를 들어, 특정 염기가 G에서 A로 치환된 경우, 상기 G를 3' 말단염기로 포함하는 프라이머 및 적당한 크기의 DNA 단편을 증폭할 수 있는 반대방향 프라이머를 고안하여 PCR 반응을 수행할 경우, 상기 돌연변이 위치의 염기가 G인 경우에는 증폭반응이 정상적으로 수행되어 원하는 위치의 밴드가 관찰되고, 염기가 A로 치환된 경우 상기 프라이머는 주형 DNA에 상보결합할 수 있으나, 3' 말단 쪽이 상보결합을 하지 못함으로써 증폭반응이 제대로 수행되지 않는 특징을 이용한 것이다(Newton, C. R. et al., Nucleic Acids Res., 17(1), 2503-2516, 1989).Allele-specific PCR analysis refers to a PCR method that amplifies the DNA fragment where the mutation is located using a primer set including a primer designed with the 3' end of the base where the mutation is located. The principle of the method is that, for example, when a specific base is substituted from G to A, PCR is performed by designing a primer containing the G as the 3' terminal base and a reverse primer capable of amplifying a DNA fragment of an appropriate size. When performing the reaction, if the base at the mutation position is G, the amplification reaction is performed normally and a band at the desired position is observed, and if the base is replaced with A, the primer can complement the template DNA, but 3 ' It takes advantage of the characteristic that the amplification reaction is not performed properly due to the terminal's inability to make complementary bonds (Newton, C. R. et al., Nucleic Acids Res., 17(1), 2503-2516, 1989).

TaqMan 프로브 PCR 분석은(Livak, K. J., Genet. Anal., 14, 143-149, 1999)은 1) 원하는 DNA 단편을 증폭할 수 있도록 프라이머 및 TaqMan 프로브를 설계 및 제작하는 단계; 2) 서로 다른 대립유전자의 프로브를 FAM 염료 및 VIC 염료로 표지(Applied Biosystems, USA)하는 단계; 3) 상기 DNA를 주형으로 하여 상기의 프라이머 및 프로브를 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 4) 상기의 PCR 반응이 완성된 후, TaqMan 분석 플레이트를 염기서열 분석기로 분석 및 확인하는 단계; 및 5) 상기 분석결과로부터 단계 1의 폴리뉴클레오티들의 유전자형을 결정하는 단계를 포함한다.TaqMan probe PCR analysis (Livak, K. J., Genet. Anal., 14, 143-149, 1999) includes 1) designing and manufacturing primers and TaqMan probes to amplify the desired DNA fragment; 2) labeling probes of different alleles with FAM dye and VIC dye (Applied Biosystems, USA); 3) performing PCR using the above primers and probes using the DNA as a template; 4) After the above PCR reaction is completed, analyzing and confirming the TaqMan assay plate with a base sequence analyzer; and 5) determining the genotypes of the polynucleotides of step 1 from the analysis results.

다이나믹 대립유전자 혼성화(DASH) 분석은 프린스 등에 의해 고안된 방법으로 수행할 수 있다(Prince, J. A. et al., Genome Res. 11(1), 152-162, 2001).Dynamic allelic hybridization (DASH) analysis can be performed using the method designed by Prince et al. (Prince, J. A. et al., Genome Res. 11(1), 152-162, 2001).

PCR 연장 분석은 먼저 돌연변이가 위치하는 염기를 포함하는 DNA 단편을 프라이머 쌍으로 증폭한 다음, 반응에 첨가된 모든 뉴클레오티드를 탈인산화시킴으로써 불활성화시키고, 여기에 돌연변이에 특이적인 연장 프라이머, dNTP 혼합물, 디디옥시뉴클레오티드, 반응 완충액 및 DNA 중합효소를 첨가하여 프라이머 연장반응을 수행함으로써 이루어진다. 이때, 연장 프라이머는 돌연변이가 위치하는 염기의 5' 방향의 바로 인접한 염기를 3' 말단으로 삼으며, dNTP 혼합물에는 디디옥시뉴클레오티드와 동일한 염기를 갖는 핵산이 제외되고, 상기 디디옥시뉴클레오티드는 돌연변이를 나타내는 염기 종류 중 하나에서 선택된다. 예를 들어, G에서 A로의 치환이 있는 경우, dATP, dCTP 및 TTP 혼합물과 ddGTP를 반응에 첨가할 경우, 상기 치환이 일어난 염기에서 프라이머는 DNA 중합효소에 의하여 연장되고, 몇 개의 염기를 지난 후 G 염기가 최초로 나타나는 위치에서 ddGTP에 의하여 프라이머 연장반응이 종결된다. 만일 상기 치환이 일어나지 않았다면, 그 위치에서 연장반응이 종결되므로, 상기 연장된 프라이머의 길이를 비교함으로써 돌연변이를 나타내는 염기 종류를 판별할 수 있게 된다.In the PCR extension analysis, a DNA fragment containing the base where the mutation is located is first amplified with a pair of primers, and then all nucleotides added to the reaction are inactivated by dephosphorylation, followed by extension primers specific for the mutation, a dNTP mixture, and DD. This is accomplished by performing a primer extension reaction by adding oxynucleotides, reaction buffer, and DNA polymerase. At this time, the extension primer uses the base immediately adjacent to the 5' direction of the base where the mutation is located as the 3' end, and the dNTP mixture excludes nucleic acids having the same base as the dideoxynucleotide, and the dideoxynucleotide represents the mutation. It is selected from one of the base types. For example, when there is a substitution from G to A, and a mixture of dATP, dCTP and TTP and ddGTP are added to the reaction, the primer is extended by DNA polymerase at the base where the substitution occurred, and after passing a few bases The primer extension reaction is terminated by ddGTP at the position where the G base first appears. If the substitution has not occurred, the extension reaction is terminated at that position, so the type of base representing the mutation can be determined by comparing the lengths of the extended primers.

이때, 검출방법으로는 연장 프라이머 또는 디디옥시뉴클레오티드를 형광 표지한 경우에는 일반적인 염기서열 결정에 사용되는 유전자 분석기(예를 들어, ABI사의 Model 3700 등)를 사용하여 형광을 검출함으로써 상기 돌연변이를 검출할 수 있으며(Chen, J., Genome Res., 10(4), 549-557, 2000), 표지되지 않은 연장 프라이머 및 디디옥시뉴클레오티드(dideoxy nucleotide)를 사용할 경우에는 MALDI-TOF(matrix assisted laser desorption ionization-time offlight) 기법을 이용하여 분자량을 측정함으로써 상기 돌연변이를 검출할 수 있다(Ross, P. L., Anal. Chem, 69(20), 4197-4202, 1997).At this time, the detection method is to detect the mutation by detecting fluorescence using a genetic analyzer (for example, ABI's Model 3700, etc.) used for general base sequence determination in the case of fluorescently labeled extension primers or dideoxynucleotides. (Chen, J., Genome Res., 10(4), 549-557, 2000), and when using unlabeled extension primers and dideoxy nucleotides, matrix assisted laser desorption ionization (MALDI-TOF) The mutation can be detected by measuring the molecular weight using the -time offlight) technique (Ross, P. L., Anal. Chem, 69(20), 4197-4202, 1997).

또는 상기 검출은 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 단백질의 검출을 위한 것으로, 구체적으로는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열 중 383번째의 돌연변이 부위를 검출하기 위하여, 웨스턴 블랏팅, ELISA (Enzymelinked immunosorbent assay), ELLA (enzyme-linked lectin assay), 방사선 면역분석법, 방사선 면역확산법, 오우크테로니(Ouchterlony) 면역확산법, 로케트 면역전기영동, 면역조직화학염색, 면역침전분석, 보체고정분석, FACS 및 단백질 칩으로 구성된 군으로부터 선택된 1 종 이상의 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Alternatively, the detection is for the detection of a protein encoded by the HARS1 mutant gene containing the 1,147th mutation site in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, specifically the 383rd mutation site in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. To detect mutation sites, Western blotting, ELISA (Enzymelinked immunosorbent assay), ELLA (enzyme-linked lectin assay), radioimmunoassay, radioimmunodiffusion, Ouchterlony immunodiffusion, rocket immunoelectrophoresis, It may be performed by one or more methods selected from the group consisting of immunohistochemical staining, immunoprecipitation analysis, complement fixation analysis, FACS, and protein chip, but is not limited thereto.

본 발명의 정보 제공 방법에 있어서, 상기 HARS1 유전자의 1,147번째 염기가 A(아데닌)에서 G(구아닌)으로 치환된 변이일 경우, 상기 대상은 샤르코-마리-투스병이 발병한 대상인 것으로 진단하거나, 또는 발병 위험도가 높다고 예측될 수 있다. In the information provision method of the present invention, if the 1,147th base of the HARS1 gene is a mutation in which A (adenine) is replaced by G (guanine), the subject is diagnosed as having Charcot-Marie-Tooth disease, or Alternatively, the risk of developing the disease may be predicted to be high.

또한, 본 발명의 정보 제공 방법에 있어서, 상기 HARS1 유전자의 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위가 구아닌(Guanine)으로 치환되며, 이에 의해 HARS1 단백질의 383번째 아미노산이 S(세린)에서 G(글리신)으로 치환될 경우, 상기 대상은 샤르코-마리-투스병이 발병한 대상인 것으로 진단하거나, 또는 발병 위험도가 높다고 예측될 수 있다.In addition, in the information provision method of the present invention, the 1,147th mutation site in the base sequence of the HARS1 gene is replaced with guanine, whereby the 383rd amino acid of the HARS1 protein changes from S (serine) to G (glycine). When replaced with , the subject may be diagnosed as having developed Charcot-Marie-Tooth disease, or may be predicted to have a high risk of developing Charcot-Marie-Tooth disease.

또한 본 발명은 다음 단계를 포함하는 샤르코-마리-투스병 치료제의 스크리닝 방법을 제공한다:The present invention also provides a screening method for a treatment for Charcot-Marie-Tooth disease comprising the following steps:

(a) 대상 세포에 샤르코-마리-투스병 치료제 후보물질을 처리하는 단계;(a) treating target cells with a candidate drug for the treatment of Charcot-Marie-Tooth disease;

(b) 상기 (a) 단계의 세포에서 HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질의 검출 여부를 측정하는 단계; 및(b) measuring whether a HARS1 mutant gene or a HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene is detected in the cells of step (a); and

(c) 상기 (b) 단계에서 측정된 세포에서의 HARS1 변이 유전자 또는 HARS1 변이 단백질이 검출되지 않은 경우 샤르코-마리-투스병 치료제로 판단하는 단계.(c) If the HARS1 mutant gene or HARS1 mutant protein is not detected in the cells measured in step (b), determining it as a treatment for Charcot-Marie-Tooth disease.

상기 스크리닝 방법에 있어서, "후보물질"은 유전자의 발현량에 영향을 미치거나, 단백질의 발현 또는 활성에 영향을 미치는지 여부를 검사하기 위하여 스크리닝에서 이용되는 미지의 시험물질을 의미한다. 상기 후보물질은 예를 들어, 화합물, 뉴클레오타이드, 단백질, 항체 및 천연물 추출물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the above screening method, “candidate” refers to an unknown test substance used in screening to test whether it affects the expression level of a gene or affects the expression or activity of a protein. The candidate substances include, for example, compounds, nucleotides, proteins, antibodies, and natural product extracts, but are not limited thereto.

상기 HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질의 검출은 앞서 설명한 상기 HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질의 검출 방법과 동일한 방법으로 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.Detection of the HARS1 mutant gene or the HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene may be performed in the same manner as the detection method of the HARS1 mutant gene or the HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene described above, but is limited thereto. It doesn't work.

상술한 본 발명의 내용은 상호 모순되지 않는 한, 서로 동일하게 적용되며, 당해 기술분야의 통상의 기술자가 적절한 변경을 가해 실시하는 것 또한 본 발명의 범주에 포함된다.The contents of the present invention described above are applied equally to each other unless they contradict each other, and implementation by a person skilled in the art with appropriate changes is also included in the scope of the present invention.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세하게 설명하나 본 발명의 범위가 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실험예 1. 코호트(cohort) 연구 준비Experimental Example 1. Cohort study preparation

본 연구는 친족 관계가 아닌 한국인 1,064 CMT 가계의 코호트를 통해 수행되었으며, 1,230명의 CMT 신경병 환자가 조사대상이 되었고 건강한 200명의 대조군을 포함하였다. 17p12 영역의 카피수 변이(copy number variation) 분석 결과, 354개의 사례가 PMP22가 중복된 CMT1A인 것으로 확인되었고, 이외 710개의 사례를 추가로 조사하여 ARS 유전자 돌연변이를 확인했다. 모든 환자들에게서 서면 동의서를 받았으며, 성균관대학교, 삼성서울병원(2014-08-057-002), 공주대학교(KNU_IRB_2018-06) 기관 심사위원회의 승인을 받아 진행하였다.This study was conducted on a cohort of 1,064 unrelated Korean CMT families, including 1,230 patients with CMT neuropathy and 200 healthy controls. As a result of copy number variation analysis of the 17p12 region, 354 cases were confirmed to be CMT1A overlapping PMP22, and 710 cases were additionally investigated to confirm ARS gene mutations. Written consent was obtained from all patients, and the procedure was approved by the institutional review boards of Sungkyunkwan University, Samsung Seoul Hospital (2014-08-057-002), and Kongju National University (KNU_IRB_2018-06).

실험예 2. 임상 평가(Clinical assessment)Experimental Example 2. Clinical assessment

운동(motor) 및 감각 장애(sensory impairment), 심부 힘줄 반사(deep tendon felexes) 및 근육 위축(muscle atrophies)에 대한 임상 정보를 표준화된 방식(standarized manner)으로 수득하였다. 굴근(flexor muscle) 및 신근(extensor muscle)의 근력은 표준 MRC(Medical Research Council) 척도를 사용하여 수동으로 평가하였다. 신체 장애는 기능 장애 척도(functional disblility scale, FDS) 및 CMT 신경병증(neuropathy) 점수 버전.2(CMTNSv2)의 두 가지 척도로 측정하였다. 감각 장애는 통증의 중증도(severity) 및 레벨, 온도, 진동 및 자세로 평가하였다. 발병 연령은 말단 근육(distal muscle) 약화, 발 기형 또는 감각 변화의 증상이 처음 발생했던 연령을 환자에게 질문하여 결정하였다.Clinical information on motor and sensory impairment, deep tendon reflexes and muscle atrophies was obtained in a standardized manner. The strength of flexor and extensor muscles was assessed manually using standard Medical Research Council (MRC) scales. Physical disability was measured by two scales: the functional disblility scale (FDS) and the CMT neuropathy score version 2 (CMTNSv2). Sensory disturbances were assessed by pain severity and level, temperature, vibration, and posture. Age of onset was determined by asking patients at what age symptoms of distal muscle weakness, foot deformity, or sensory changes first occurred.

실험예 3. 전기생리학적 검사(Electrophysiological examinations)Experimental Example 3. Electrophysiological examinations

정중(median), 척골(ulnar), 요골(radial), 비골(peroneal), 경골(tibial) 및 비복 신경(sural nerve)의 운동 및 감각 전도속도(conduction velocities)는 표면 자극(surface stimulation) 및 기록 전극(recording electrode)을 사용하는 표준 방법을 통해 결정하였다. 정중, 척골 및 요골 신경의 말단 끝의 지연 속도(Distal terminal latencies, DTLs), 운동 신경 자극 속도(motor nerve conduction velocities, MNCVs) 및 복합근육활동전위(compound muscle action potentials, CMAPs)는 팔꿈치와 손목을 자극하여 결정하였다. 비골 및 경골 MNCVs 및 CMAPs는 무릎과 발목을 자극하여 결정하였다. CMAP 진폭(amplitude)은 기준선(baseline)에서 음의 피크 값(negative peak values)까지 측정하였다. 감각 신경 전도 속도(sensory nerve conduction velocities, SNCVs)는 정중, 척골 및 요골 신경으로부터 손가락-손목 분절에 걸쳐 정방향(orthodromic method)을 통해 측정하였고, 비복 신경에 대해서도 측정하였다.Motor and sensory conduction velocities of the median, ulnar, radial, peroneal, tibial, and sural nerves were surface stimulated and recorded. Determination was made using a standard method using a recording electrode. Distal terminal latencies (DTLs), motor nerve conduction velocities (MNCVs), and compound muscle action potentials (CMAPs) of the distal ends of the median, ulnar, and radial nerves at the elbow and wrist. The decision was made by stimulation. Fibula and tibia MNCVs and CMAPs were determined by stimulating the knee and ankle. CMAP amplitude was measured from baseline to negative peak values. Sensory nerve conduction velocities (SNCVs) were measured using the orthodromic method from the median, ulnar, and radial nerves across the finger-wrist segment, as well as over the sural nerve.

실험예 4. 분자유전학(Molecular genetic study) DNA 정제 및 친자확인(paternity) 검사Experimental Example 4. Molecular genetic study DNA purification and paternity test

게놈 DNA(genomic DNA)는 HiGene Genomic DNA 추출 키트(Biofact)을 이용하여 전혈에서 정제하였다. SureSelect Human ALL Exon 50M 키트(Agilent Technologies, Santa Clara)를 이용하여 진유전체(Exome)를 수득하고, HiSeq 2000 게놈 분석기(Illumina, San Diego)를 사용하여 시퀀싱을 수행하였다. 진유전체 수득 및 시퀀싱은 마크로젠(Macrogen Inc.)에서 수행하였으며, UCSC 어셈블리(assembly) hg19(GRCh37)을 참조 서열로 사용하였다. SNVs(Small nucleotide variants)는 GATK 및 SAMtools 프로그램을 이용하여 확인하였다. 0.1 미만의 빈도를 갖는 희귀하거나 새로운 대립유전자(allele)는 1000 Genomes Project, Genome Aggregation 데이터베이스 및 한국인 참조 게놈 데이터베이스(Korean Reference Genome Database, KRGDB)를 이용하여 확인하였다. SNV의 병원성(pathogenicity)은 ACMG(American College of Medical Genetics and Genomics)의 지침(guideline)에 따라 5가지 등급으로 평가하였다. 병원성 후보 변이체는 SeqStudio 유전자 분석기(Life Technologies-Thermo Fisher Scientific)를 통한 생거(Sanger) 시퀀싱을 통해 확인하였다. Genomic DNA was purified from whole blood using the HiGene Genomic DNA extraction kit (Biofact). The exome was obtained using the SureSelect Human ALL Exon 50M kit (Agilent Technologies, Santa Clara), and sequencing was performed using the HiSeq 2000 genome analyzer (Illumina, San Diego). Genome acquisition and sequencing were performed at Macrogen Inc., and UCSC assembly hg19 (GRCh37) was used as a reference sequence. Small nucleotide variants (SNVs) were identified using GATK and SAMtools programs. Rare or novel alleles with a frequency of less than 0.1 were identified using the 1000 Genomes Project, Genome Aggregation database, and Korean Reference Genome Database (KRGDB). The pathogenicity of SNV was evaluated in five grades according to the guidelines of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG). Pathogenic candidate variants were confirmed through Sanger sequencing using a SeqStudio genetic analyzer (Life Technologies-Thermo Fisher Scientific).

실험예 5. 인실리코(In silico) 예측 및 보존성(conservation) 분석Experimental Example 5. In silico prediction and conservation analysis

돌연변이 효과를 예측하기 위한 인실리코 분석은 MUpro, PolyPhen-2, PROVEAN 및 SIFT를 사용하여 수행하였다. 돌연변위 부위의 보존성은 MEGA-X 버전5.05를 사용하여 분석하였다. 게놈 진화 속도 프로파일링 점수(Genomic evolutionary rate profiling score, GERP)는 GERP++프로그램을 이용하여 결정하였다. 단백질 3D 구조 예측 및 모델링을 위하여, I-TASSER를 사용하였으며, 단백질 데이터뱅크(Protein data bank)의 Mol*기능을 사용하여 시각화하였다. In silico analysis to predict mutation effects was performed using MUpro, PolyPhen-2, PROVEAN, and SIFT. The preservation of the mutation site was analyzed using MEGA-X version 5.05. Genomic evolutionary rate profiling score (GERP) was determined using the GERP++ program. For protein 3D structure prediction and modeling, I-TASSER was used and visualization was performed using the Mol* function of the Protein data bank.

실험예 6. 통계 분석(Statistical analysis)Experimental Example 6. Statistical analysis

비모수적(Non-parametric) Kruskal-Wallis 테스트와 사후 Dunn's 다중 비교(post hoc Dunn's multiple comparison)를 사용하여 ARS 유전자에 따른 환자의 임상적 특성을 비교하였다. 임상적 특성의 결측치값(Missing value)은 분석에서 제외하였다. 매개변수 PeARSon r 또는 비모수 Spearman r은 중증도와 발병 연령의 상관관계를 분석하는데 사용하였다. p<0.05에서 통계적으로 유의한 것으로 간주하였으며, 모든 통계 분석 및 계산은 GraphPad Prism ver.8.00을 사용하여 수행하였다.Clinical characteristics of patients according to ARS genes were compared using non-parametric Kruskal-Wallis test and post hoc Dunn's multiple comparison. Missing values of clinical characteristics were excluded from the analysis. Parametric PeARSon r or non-parametric Spearman r were used to analyze the correlation between severity and age of onset. It was considered statistically significant at p<0.05, and all statistical analyzes and calculations were performed using GraphPad Prism ver.8.00.

실시예 1. ARS 유전자의 원인 돌연변이 동정Example 1. Identification of causative mutations in the ARS gene

코호트 연구 결과 하기 표 1과 같이, 4개의 ARS 유전자에서 11개의 병원성 또는 병원성 돌연변이(13 가계)를 확인하였다. As a result of the cohort study, 11 pathogenic or pathogenic mutations (13 families) were identified in four ARS genes, as shown in Table 1 below.

상기 표 1에 있어서, 1000G(1000 Genomes database), ACMG(American College of Medical Genetics and Genomics), GERP(genomic evolutionary rate profiling score), gnomAD(Genome Aggregation Database), KRGDB(Korean Reference Genome Database), LP(병원성 가능성이 있는(likely pathogenic), NR(보고되지 않은(not reported)), P(병원성(pathogenic))를 의미한다.In Table 1, 1000G (1000 Genomes database), ACMG (American College of Medical Genetics and Genomics), GERP (genomic evolutionary rate profiling score), gnomAD (Genome Aggregation Database), KRGDB (Korean Reference Genome Database), LP ( It means likely pathogenic, NR (not reported), and P (pathogenic).

참조 뉴클레오티드 및 아미노산 서열은 다음과 같다(GenBank accession number): GARS1: NM_002047.4 및 NP_002038.2, HARS1: NM_002109.6 및 NP_002100.2, WARS1: NM_004184.4 및 NP_004175.2, YARS1: NM_003680.4 및 NP_003671.1.Reference nucleotide and amino acid sequences are as follows (GenBank accession numbers): GARS1 : NM_002047.4 and NP_002038.2, HARS1 : NM_002109.6 and NP_002100.2, WARS1 : NM_004184.4 and NP_004175.2, YARS1 : NM_003680.4 and NP_003671.1.

인실리코 분석: PROVEAN(PRO)의 점수 <-2.5, PolyPhen-2(PP2) ~1, MUpro (MUp) <0, 및 SIFT <0.05 병원성 예측을 나타낸다(*는 병원성 예측을 의미함).In silico analysis: scores of PROVEAN (PRO) <-2.5, PolyPhen-2 (PP2) ~1, MUpro (MUp) <0, and SIFT <0.05 indicate pathogenicity prediction (* indicates pathogenicity prediction).

검사된 모든 가계 구성원의 유전자형은 도 1에 나타내었으며, 이러한 모든 원인 돌연변이는 생거 시퀀싱을 통해 확인하였다(도 2). 대부분 돌연변이의 아미노산은 효모(yeast)에서 척추동물(vertebrates)까지 고도로 보존되었고 돌연변이 부위는 중요한 아미노아실-tRNA 합성효소(aminoacyl-tRNA synthetase(catalytic)) 도메인(domain)에 위치했다(도 3). 4개의 GARS1 돌연변이가 4개의 가계에서 관찰되었고(도 1A), 2개의 YARS1 돌연변이가 3개의 가계에서 관찰되었다(도 1D). 두 가족 각각의 HARS1 WARS1 각각에서 두 개의 돌연변이가 발견되었다(도 1B 및 도 1C). 반면, MARS1KARS1 유전자에서는 병원성 돌연변이가 확인되지 않았다. The genotypes of all pedigree members tested are shown in Figure 1, and all of these causative mutations were confirmed through Sanger sequencing (Figure 2). The amino acids of most mutations were highly conserved from yeast to vertebrates, and the mutation site was located in the important aminoacyl-tRNA synthetase (catalytic) domain (Figure 3). Four GARS1 mutations were observed in four pedigrees (Figure 1A) and two YARS1 mutations were observed in three pedigrees (Figure 1D). Two mutations were found in each of HARS1 and WARS1 in each of the two families (Figure 1B and Figure 1C). On the other hand, no pathogenic mutations were identified in MARS1 and KARS1 genes.

CMT2 가계의 HARS1 유전자에서 c.395C>T(p.T132I)(FC1086) 및 c.1147A>G(p.S383G)(FC357)이 병원성 돌연변이로 확인되었다(도 1B). 이중 p.S383G는 기존 공지된 바 없는 신규한 돌연변이다.c.395C>T (p.T132I) (FC1086) and c.1147A>G (p.S383G) (FC357) were identified as pathogenic mutations in the HARS1 gene of the CMT2 family (Figure 1B). Among them, p.S383G is a novel mutation that has not been previously known.

실시예 2. 단백질 구조의 인실리코(in silico) 예측Example 2. In silico prediction of protein structure

PROVEAN, PolyPhen-2(PP2), MUpro 및 SIFT 프로그램을 사용한 인실리코 분석을 통해 상기 표 1의 유전자 돌연변이의 병원성 효과를 예측했다. 신규하거나 병원성의 가능성이 있는 돌연변이의 경우, 3D 형태 변화가 단백질 데이터뱅크의 I-TASSER 및 Mol* 기능에 의해 시뮬레이션되었다(도 4).The pathogenic effects of the gene mutations in Table 1 above were predicted through in silico analysis using the PROVEAN, PolyPhen-2 (PP2), MUpro, and SIFT programs. For novel or potentially pathogenic mutations, 3D conformational changes were simulated by the I-TASSER and Mol* functions of the Protein Databank (Figure 4).

β-시트(β-sheet)에 위치한 HARS1 p.S383G 돌연변이에서 야생형의 p.S383은 평행하게 배열된 β-시트에 각각 위치한 p.A359 및 p.D175와 여러 수소 결합을 형성한다. 그러나, p.G383과 p.D175의 결합은 p.S383G 돌연변이에서 파괴되어 불안정한 구조적 개방(opening)(이완(relaxation)이 예측되었다.In the HARS1 p.S383G mutant located in the β-sheet, p.S383 of the wild type forms several hydrogen bonds with p.A359 and p.D175, respectively, located in the β-sheet arranged in parallel. However, the binding between p.G383 and p.D175 was disrupted in the p.S383G mutation, resulting in unstable structural opening (relaxation).

실시예 3. ARS 유전자 돌연변이를 가진 CMT 환자의 임상 양상Example 3. Clinical features of CMT patients with ARS gene mutations

ARS 유전자 돌연변이를 가진 CMT 환자 17명(9 GARS1, 2 HARS1, 2 WARS1 및 4 YARS1)의 임상 양상을 확인하여 이를 요약해 하기 표 2에 나타내었다.The clinical features of 17 CMT patients (9 GARS1 , 2 HARS1, 2 WARS1 , and 4 YARS1 ) with ARS gene mutations were confirmed and summarized in Table 2 below.

상기 표 2에 있어서, AOE(실험 나이(age of examination)), AOO(발병 연령(age of onset), CMT(샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease), CMTNS(CMT 신경병증 점수(CMT neuropathy score), dHMN(원위 유전성 운동 신경병증(distal hereditary motor neuropathy)), FDS(기능 장애 척도(functional disability scale)), ND(미완료(Not done))를 의미한다. a+는 MRC(medical research council) 척도에서 내재적(intrinsic) 손 약화 4/5이고, a++는 MCR 척도에서 내재적 손 약화 <4/5이며, a+++는 근위부 약화(proximal weakness)이고, a-는 증상이 없음을 의미한다. b+는 MRC 척도에서 발등굽힘(ankle dorsiflexion) 4/5이고, b++는 MCR 척도에서 발등굽힘 <4/5이며, b+++는 근위부 약화를 의미한다. c+는 감소되었음을 의미하고, c++는 정상적인 반사(normal reflex)를 의미하며, c+++는 과반사(hyper reflex)를 의미하고, c-는 부재(absent)를 의미한다.In Table 2, AOE (age of examination), AOO (age of onset), CMT (Charcot-Marie-Tooth disease), CMTNS (CMT neuropathy score) (CMT neuropathy score), dHMN (distal hereditary motor neuropathy), FDS (functional disability scale), ND (Not done). a+ means MRC (medical Intrinsic hand weakness is 4/5 on the research council scale, a++ is intrinsic hand weakness <4/5 on the MCR scale, a+++ is proximal weakness, and a- means no symptoms. b+ means ankle dorsiflexion 4/5 on the MRC scale, b++ means dorsiflexion <4/5 on the MCR scale, b+++ means proximal weakness, c+ means decreased, and c++ means normal reflexes. reflex), c+++ means hyper reflex, and c- means absence.

평균 발병 연령은 17.4±10년이었고, 유전자에 따라 약간의 차이를 보였다. 상기 20명의 환자 중 WARS1 그룹에서 28.0±11.3년으로, 가장 늦은 발병 연령을 보였으며, 평균 FDS 및 CMTNSv2는 각각 2.1±1.0 및 10.2±4.9로 결정되었다. FDS와 CMTNSv2 모두에서 GARS1 군이 가장 심한 증상을 보였고, WARS1 군이 가장 경미한 증상을 보였다. 모든 HARS1 군의 환자와 GARS1 환자의 2/3는 상지(upper extremity)와 하지(lower extremity) 사이에 유사한 정도의 질병 장애를 보였다. 또한 다른 CMT 환자에 비해 매우 높은 비율로, 7명의 환자(35%)에서 슬개반사(knee jerk)에 있어서 과다반사(hyperreflexia)가 관찰되었다. 더불어 길이 의존성 감각소실(Length-dependent sensory loss)은 12명(60%)에서 관찰되었으며, 통증보다 진동감(vibration sense)이 감소하였다. 특히 GARS1 환자에서 손 근육 위축이 자주 관찰되었다. 20명 중 15명에서 요족(Pes cavus)이 발견되었고, 16명은 발처짐걸음(steppage gait)을 보였다. 그러나 WARS1 돌연변이를 가진 모든 환자는 요족 또는 발처짐걸음 현상을 보이지 않았다. The average age of onset was 17.4 ± 10 years, with slight differences depending on the gene. Among the 20 patients, the WARS1 group showed the latest age of onset at 28.0 ± 11.3 years, and the average FDS and CMTNSv2 were determined to be 2.1 ± 1.0 and 10.2 ± 4.9, respectively. In both FDS and CMTNSv2, the GARS1 group showed the most severe symptoms, and the WARS1 group showed the mildest symptoms. All patients in the HARS1 group and two-thirds of the GARS1 patients showed similar degrees of disease disability between the upper and lower extremities. Additionally, hyperreflexia in the knee jerk was observed in 7 patients (35%), a very high rate compared to other CMT patients. In addition, length-dependent sensory loss was observed in 12 patients (60%), and vibration sense was decreased compared to pain. In particular, hand muscle atrophy was frequently observed in GARS1 patients. Pes cavus was found in 15 of 20 patients, and 16 patients showed steppage gait. However, all patients with WARS1 mutations did not show cavus or drooping gait.

실시예 4. ARS 유전자 돌연변이에 따른 전기생리학적(Electrophysiological) 소견Example 4. Electrophysiological findings according to ARS gene mutation

15명의 환자(7 GARS1, 2 HARS1, 2 WARS1 및 4 YARS1)의 전기생리학적 결과는 표 3에 나타내었다. Electrophysiological results of 15 patients (7 GARS1 , 2 HARS1 , 2 WARS1 , and 4 YARS1 ) are shown in Table 3.

상기 표 3에 있어서, A(부재(absent))이고, CMAP(복합근육활동전위(compound muscle action potential)이며, CMT(샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease)이고, DTL(distal terminal latency)이며, MNCV(motor nerve conduction velocity)이고, SNAP(sensory nerve action potential)이며, SNCV( sensory nerve conduction velocity)이다. 정상 운동 DTLs(Normal motor DTLs) (ms)는 < 3.6 (median), < 2.5 (ulnar), < 4.8 (peroneal), 및 < 5.1 (tibial)이고, 정상 운동 NCVs(Normal motor NCVs)(m/s)은 ≥ 50.5 (median), ≥ 51.1 (ulnar), ≥ 41.2 (peroneal), 및 ≥ 41.1 (tibial)이며, 정상 감각 NCVs(Normal sensory NCVs)(m/s)는 ≥ 39.3 (median), ≥ 37.5 (ulnar), 및 ≥ 32.1이고, 정상 운동 진폭(Normal motor amplitudes)(mV)은 ≥ 6 (median), ≥ 8 (ulnar), ≥ 1.6 (peroneal), 및 ≥ 6 (tibial)이며, 정상 감각 증폭(Normal sensory amplitudes)(mV)는 ≥ 8.8 (median), ≥ 7.9 (ulnar), 및 ≥ 6.0 (sural)이다. 비정상적인 값은 굵은 글씨로 표시하였다.In Table 3, A (absent), CMAP (compound muscle action potential), CMT (Charcot-Marie-Tooth disease), and DTL (distal terminal latency), motor nerve conduction velocity (MNCV), sensory nerve action potential (SNAP), and sensory nerve conduction velocity (SNCV). Normal motor DTLs (ms) are <3.6 (median), < 2.5 (ulnar), < 4.8 (peroneal), and < 5.1 (tibial), and normal motor NCVs (m/s) were ≥ 50.5 (median), ≥ 51.1 (ulnar), and ≥ 41.2 (peroneal). ), and ≥ 41.1 (tibial), normal sensory NCVs (m/s) are ≥ 39.3 (median), ≥ 37.5 (ulnar), and ≥ 32.1, and normal motor amplitudes ( Normal sensory amplitudes (mV) are ≥ 6 (median), ≥ 8 (ulnar), ≥ 1.6 (peroneal), and ≥ 6 (tibial), and normal sensory amplitudes (mV) are ≥ 8.8 (median), ≥ 7.9 ( ulnar), and ≥ 6.0 (sural). Abnormal values are indicated in bold.

HARS1 돌연변이가 있는 환자 FC357(II-1)는 척골 신경에서 비정상적인 운동 및 감각 신경 전도 이상을 보였다. WARS1 돌연변이가 있는 환자는 감각 신경 전도 이상이 없는 것으로 보고되었으나, 본 발명에서는 WARS1 돌연변이가 있는 환자 두명 모두 감각신경에서 비정상적인 전기생리학적 소견을 보였다. FC862(II-1) 환자는 정중, 척골 및 비복 신경에서 비정상적인 SNCV 및 SNAP를 보였고, FC885(II-1) 환자는 척골 및 비복 신경에서 비정상적인 소견을 보였다. 흥미롭게도 모든 ARS 환자에서 척골 신경 DTLs이 비정상적인 소견을 보였다. 또한 비골 신경 DTLs에 있어서도 1명을 제외하고 모두 비정상적인 소견을 보였다. 바늘 근전도검사(Needle electromyography)는 섬유자발전위(fibrillation potential)와 신경성 운동 단위 활동 전위(neurogenic motor unit action potential)에 따라 신경병증과 양립할 수 있다. 이에 있어, 모든 ARS 환자에 대하여 발병 연령과 전기생리학적 소견 사이의 상관관계를 분석하였다(도 6C 내지 6F). 신경 전도의 경우 발병 연령은 운동 정중신경(median nerve)(CMAP: r = 0.371, p = 0.129, MNCV: r = 0.286, p = 0.250)과 감각 정중신경(SNAP: r = 0.203, p = 0.419, SNCV: r = 0.216, p = 0.390) 모두에서 속도 또는 전위 증가와 약간의 상관관계가 있음을 확인하였다. Patient FC357 (II-1) with a HARS1 mutation showed abnormal motor and sensory nerve conduction abnormalities in the ulnar nerve. Patients with WARS1 mutations were reported to have no sensory nerve conduction abnormalities, but in the present invention, both patients with WARS1 mutations showed abnormal electrophysiological findings in sensory nerves. Patient FC862(II-1) showed abnormal SNCV and SNAP in the median, ulnar, and sural nerves, and patient FC885(II-1) showed abnormal findings in the ulnar and sural nerves. Interestingly, all ARS patients showed abnormal ulnar nerve DTLs. In addition, all but one patient showed abnormal findings in peroneal nerve DTLs. Needle electromyography is compatible with neuropathy based on fibrillation potential and neurogenic motor unit action potential. In this regard, the correlation between age of onset and electrophysiological findings was analyzed for all ARS patients (Figures 6C to 6F). For nerve conduction, age of onset was significantly different for motor median nerve (CMAP: r = 0.371, p = 0.129; MNCV: r = 0.286, p = 0.250) and sensory median nerve (SNAP: r = 0.203, p = 0.419; SNCV: r = 0.216, p = 0.390), it was confirmed that there was a slight correlation with the increase in speed or potential.

종합적으로 본 발명은 샤르코-마리-투스병 환자의 코호트 연구를 통해 특정한 유전자의 돌연변이를 확인하고, 상기 돌연변이가 상기 샤르코-마리-투스병에 있어서 원인 유전자임을 확인한 것으로, 본 발명에 따른 HARS1 유전자의 신규한 c.1147A>G 돌연변이는 샤르코-마리-투스병에 있어 원인 유전자임이 확인된 바, 이를 샤르코-마리-투스병 진단을 위한 마커로써 유용하게 활용할 수 있다.Overall, the present invention identified mutations in specific genes through a cohort study of Charcot-Marie-Tooth disease patients, confirmed that the mutations were the causative genes in Charcot-Marie-Tooth disease, and identified the HARS1 gene according to the present invention. The novel c.1147A>G mutation has been confirmed to be the causative gene for Charcot-Marie-Tooth disease, and can be usefully used as a marker for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease.

<110> SAMSUNG LIFE PUBLIC WELFARE FOUNDATION KONGJU NATIONAL UNIVERSITY INDUSTRY-UNIVERSITY COOPERATION FOUNDATION Research and Business Foundation SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY Dong-A University Research Foundation For Industry-Academy Cooperation <120> A novel Charcot-Marie-Tooth disease diagnostic biomarker comprising a mutant of the histidyl-tRNA Synthetase 1 gene and Uses Thereof <130> 1-80P <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1882 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> histidyl-tRNA Synthetase 1(HARS1) <400> 1 atggcagagc gtgcggcgct ggaggagctg gtgaaacttc agggagagcg cgtgcgaggc 60 ctcaagcagc agaaggccag cgccgagctg atcgaggagg aggtggcgaa actcctgaaa 120 ctgaaggcac agctgggtcc tgatgaaagc aaacagaaat ttgtgctcaa aacccccaag 180 ggcacaagag actatagtcc ccggcagatg gcagttcgcg agaaggtgtt tgacgtaatc 240 atccgttgct tcaagcgcca cggtgcagaa gtcattgata cacctgtatt tgaactaaag 300 gaaacactga tgggaaagta tggggaagac tccaagctta tctatgacct gaaggaccag 360 ggcggggagc tcctgtccct tcgctatgac ctcactgttc cttttgctcg gtatttggca 420 atgaataaac tgaccaacat taaacgctac cacatagcaa aggtatatcg gcgggataac 480 ccagccatga cccgtggccg ataccgggaa ttctaccagt gtgattttga cattgctggg 540 aactttgatc ccatgatccc tgatgcagag tgcctgaaga tcatgtgcga gatcctgagt 600 tcacttcaga taggcgactt cctggtcaag gtaaacgatc gacgcattct agatgggatg 660 tttgctatct gtggtgtttc tgacagcaag ttccgtacca tctgctcctc agtagacaag 720 ctggacaagg tgtcctggga agaggtgaag aatgagatgg tgggagagaa gggccttgca 780 cctgaggtgg ctgaccgcat tggggactat gtccagcaac atggtggggt atccctggtg 840 gaacagctgc tccaggatcc taaactatcc caaaacaagc aggccttgga gggcctggga 900 gacctgaagt tgctctttga gtacctgacc ctatttggca ttgatgacaa aatctccttt 960 gacctgagcc ttgctcgagg gctggattac tacactgggg tgatctatga ggcagtgctg 1020 ctacagaccc cagcccaggc aggggaagag cccctgggtg tgggcagtgt ggctgctgga 1080 ggacgctatg atgggctagt gggcatgttc gaccccaaag ggcgcaaggt gccatgtgtg 1140 gggctcagca ttggggtgga gcggattttc tccatcgtgg aacagagact agaggctttg 1200 gaggagaaga tacggaccac ggagacacag gtgcttgtgg catctgcaca gaagaagctg 1260 ctagaggaaa gactaaagct tgtctcagaa ctgtgggatg ctgggatcaa ggctgagctg 1320 ctgtacaaga agaacccaaa gctactgaac cagttacagt actgtgagga ggcaggcatc 1380 ccactggtgg ctatcatcgg cgagcaggaa ctcaaggatg gggtcatcaa gctccgttca 1440 gtgacgagca gggaagaggt ggatgtccga agagaagacc ttgtggagga aatcaaaagg 1500 agaacaggcc agcccctctg catctgctga actgaacaaa ctatcagagg aaaggaagtg 1560 ggactggcac tatttgaggt taagacaaac tgcatatgta cttcaattgc tttgcacttt 1620 tccgtttcag cggaagacct gaagagtggt cagaacagag cctttgattt ttattatggt 1680 tattttattg attattactg gcaaaaacgg ccaggtacaa cacctttttc atacaaggcc 1740 caggaggctt agtccagtct gtgctcctgg gctacaagga cccagcctga gatggtccca 1800 tctgcagggc cccgcaccag ttggagcaga tgcctcccca ccaccaattg ccaaaggtcc 1860 aataaaatgc ctcaaccacg ga 1882 <210> 2 <211> 509 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> histidyl-tRNA Synthetase 1(HARS1) <400> 2 Met Ala Glu Arg Ala Ala Leu Glu Glu Leu Val Lys Leu Gln Gly Glu 1 5 10 15 Arg Val Arg Gly Leu Lys Gln Gln Lys Ala Ser Ala Glu Leu Ile Glu 20 25 30 Glu Glu Val Ala Lys Leu Leu Lys Leu Lys Ala Gln Leu Gly Pro Asp 35 40 45 Glu Ser Lys Gln Lys Phe Val Leu Lys Thr Pro Lys Gly Thr Arg Asp 50 55 60 Tyr Ser Pro Arg Gln Met Ala Val Arg Glu Lys Val Phe Asp Val Ile 65 70 75 80 Ile Arg Cys Phe Lys Arg His Gly Ala Glu Val Ile Asp Thr Pro Val 85 90 95 Phe Glu Leu Lys Glu Thr Leu Met Gly Lys Tyr Gly Glu Asp Ser Lys 100 105 110 Leu Ile Tyr Asp Leu Lys Asp Gln Gly Gly Glu Leu Leu Ser Leu Arg 115 120 125 Tyr Asp Leu Thr Val Pro Phe Ala Arg Tyr Leu Ala Met Asn Lys Leu 130 135 140 Thr Asn Ile Lys Arg Tyr His Ile Ala Lys Val Tyr Arg Arg Asp Asn 145 150 155 160 Pro Ala Met Thr Arg Gly Arg Tyr Arg Glu Phe Tyr Gln Cys Asp Phe 165 170 175 Asp Ile Ala Gly Asn Phe Asp Pro Met Ile Pro Asp Ala Glu Cys Leu 180 185 190 Lys Ile Met Cys Glu Ile Leu Ser Ser Leu Gln Ile Gly Asp Phe Leu 195 200 205 Val Lys Val Asn Asp Arg Arg Ile Leu Asp Gly Met Phe Ala Ile Cys 210 215 220 Gly Val Ser Asp Ser Lys Phe Arg Thr Ile Cys Ser Ser Val Asp Lys 225 230 235 240 Leu Asp Lys Val Ser Trp Glu Glu Val Lys Asn Glu Met Val Gly Glu 245 250 255 Lys Gly Leu Ala Pro Glu Val Ala Asp Arg Ile Gly Asp Tyr Val Gln 260 265 270 Gln His Gly Gly Val Ser Leu Val Glu Gln Leu Leu Gln Asp Pro Lys 275 280 285 Leu Ser Gln Asn Lys Gln Ala Leu Glu Gly Leu Gly Asp Leu Lys Leu 290 295 300 Leu Phe Glu Tyr Leu Thr Leu Phe Gly Ile Asp Asp Lys Ile Ser Phe 305 310 315 320 Asp Leu Ser Leu Ala Arg Gly Leu Asp Tyr Tyr Thr Gly Val Ile Tyr 325 330 335 Glu Ala Val Leu Leu Gln Thr Pro Ala Gln Ala Gly Glu Glu Pro Leu 340 345 350 Gly Val Gly Ser Val Ala Ala Gly Gly Arg Tyr Asp Gly Leu Val Gly 355 360 365 Met Phe Asp Pro Lys Gly Arg Lys Val Pro Cys Val Gly Leu Ser Ile 370 375 380 Gly Val Glu Arg Ile Phe Ser Ile Val Glu Gln Arg Leu Glu Ala Leu 385 390 395 400 Glu Glu Lys Ile Arg Thr Thr Glu Thr Gln Val Leu Val Ala Ser Ala 405 410 415 Gln Lys Lys Leu Leu Glu Glu Arg Leu Lys Leu Val Ser Glu Leu Trp 420 425 430 Asp Ala Gly Ile Lys Ala Glu Leu Leu Tyr Lys Lys Asn Pro Lys Leu 435 440 445 Leu Asn Gln Leu Gln Tyr Cys Glu Glu Ala Gly Ile Pro Leu Val Ala 450 455 460 Ile Ile Gly Glu Gln Glu Leu Lys Asp Gly Val Ile Lys Leu Arg Ser 465 470 475 480 Val Thr Ser Arg Glu Glu Val Asp Val Arg Arg Glu Asp Leu Val Glu 485 490 495 Glu Ile Lys Arg Arg Thr Gly Gln Pro Leu Cys Ile Cys 500 505 <110> SAMSUNG LIFE PUBLIC WELFARE FOUNDATION KONGJU NATIONAL UNIVERSITY INDUSTRY-UNIVERSITY COOPERATION FOUNDATION Research and Business Foundation SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY Dong-A University Research Foundation For Industry-Academy Cooperation <120> A novel Charcot-Marie-Tooth disease diagnostic biomarker comprising a mutant of the histidyl-tRNA Synthetase 1 gene and Uses Thereof <130> 1-80P <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1882 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> histidyl-tRNA Synthetase 1 (HARS1) <400> 1 atggcagagc gtgcggcgct ggaggagctg gtgaaacttc agggagagcg cgtgcgaggc 60 ctcaagcagc agaaggccag cgccgagctg atcgaggagg aggtggcgaa actcctgaaa 120 ctgaaggcac agctgggtcc tgatgaaagc aaacagaaat ttgtgctcaa aaccccaag 180 ggcacaagag actatagtcc ccggcagatg gcagttcgcg agaaggtgtt tgacgtaatc 240 atccgttgct tcaagcgcca cggtgcagaa gtcattgata cacctgtatt tgaactaaag 300 gaaacactga tgggaaagta tggggaagac tccaagctta tctatgacct gaaggaccag 360 ggcggggagc tcctgtccct tcgctatgac ctcactgttc cttttgctcg gtatttggca 420 atgaataaac tgaccaacat taaacgctac cacatagcaa aggtatatcg gcgggataac 480 ccagccatga cccgtggccg ataccgggaa ttctaccagt gtgattttga cattgctggg 540 aactttgatc ccatgatccc tgatgcagag tgcctgaaga tcatgtgcga gatcctgagt 600 tcacttcaga taggcgactt cctggtcaag gtaaacgatc gacgcattct agatgggatg 660 tttgctatct gtggtgtttc tgacagcaag ttccgtacca tctgctcctc agtagacaag 720 ctggacaagg tgtcctggga agaggtgaag aatgagatgg tgggagagaa gggccttgca 780 cctgaggtgg ctgaccgcat tggggactat gtccagcaac atggtggggt atccctggtg 840 gaacagctgc tccaggatcc taaactatcc caaaacaagc aggccttgga gggcctggga 900 gacctgaagt tgctctttga gtacctgacc ctatttggca ttgatgacaa aatctccttt 960 gacctgagcc ttgctcgagg gctggattac tacactgggg tgatctatga 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ccaaaggtcc 1860 aataaaatgc ctcaaccacg ga 1882 <210> 2 <211> 509 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> histidyl-tRNA Synthetase 1 (HARS1) <400> 2 Met Ala Glu Arg Ala Ala Leu Glu Glu Leu Val Lys Leu Gln Gly Glu 1 5 10 15 Arg Val Arg Gly Leu Lys Gln Gln Lys Ala Ser Ala Glu Leu Ile Glu 20 25 30 Glu Glu Val Ala Lys Leu Leu Lys Leu Lys Ala Gln Leu Gly Pro Asp 35 40 45 Glu Ser Lys Gln Lys Phe Val Leu Lys Thr Pro Lys Gly Thr Arg Asp 50 55 60 Tyr Ser Pro Arg Gln Met Ala Val Arg Glu Lys Val Phe Asp Val Ile 65 70 75 80 Ile Arg Cys Phe Lys Arg His Gly Ala Glu Val Ile Asp Thr Pro Val 85 90 95 Phe Glu Leu Lys Glu Thr Leu Met Gly Lys Tyr Gly Glu Asp Ser Lys 100 105 110 Leu Ile Tyr Asp Leu Lys Asp Gln Gly Gly Glu Leu Leu Ser Leu Arg 115 120 125 Tyr Asp Leu Thr Val Pro Phe Ala Arg Tyr Leu Ala Met Asn Lys Leu 130 135 140 Thr Asn Ile Lys Arg Tyr His Ile Ala Lys Val Tyr Arg Arg Asp Asn 145 150 155 160 Pro Ala Met Thr Arg Gly Arg Tyr Arg Glu Phe Tyr Gln Cys Asp Phe 165 170 175 Asp Ile Ala Gly Asn Phe Asp Pro Met Ile Pro Asp Ala Glu Cys Leu 180 185 190 Lys Ile Met Cys Glu Ile Leu Ser Ser Leu Gln Ile Gly Asp Phe Leu 195 200 205 Val Lys Val Asn Asp Arg Arg Ile Leu Asp Gly Met Phe Ala Ile Cys 210 215 220 Gly Val Ser Asp Ser Lys Phe Arg Thr Ile Cys Ser Ser Val Asp Lys 225 230 235 240 Leu Asp Lys Val Ser Trp Glu Glu Val Lys Asn Glu Met Val Gly Glu 245 250 255 Lys Gly Leu Ala Pro Glu Val Ala Asp Arg Ile Gly Asp Tyr Val Gln 260 265 270 Gln His Gly Gly Val Ser Leu Val Glu Gln Leu Leu Gln Asp Pro Lys 275 280 285 Leu Ser Gln Asn Lys Gln Ala Leu Glu Gly Leu Gly Asp Leu Lys Leu 290 295 300 Leu Phe Glu Tyr Leu Thr Leu Phe Gly Ile Asp Asp Lys Ile Ser Phe 305 310 315 320 Asp Leu Ser Leu Ala Arg Gly Leu Asp Tyr Tyr Thr Gly Val Ile Tyr 325 330 335 Glu Ala Val Leu Leu Gln Thr Pro Ala Gln Ala Gly Glu Glu Pro Leu 340 345 350 Gly Val Gly Ser Val Ala Ala Gly Gly Arg Tyr Asp Gly Leu Val Gly 355 360 365 Met Phe Asp Pro Lys Gly Arg Lys Val Pro Cys Val Gly Leu Ser Ile 370 375 380 Gly Val Glu Arg Ile Phe Ser Ile Val Glu Gln Arg Leu Glu Ala Leu 385 390 395 400 Glu Glu Lys Ile Arg Thr Thr Glu Thr Gln Val Leu Val Ala Ser Ala 405 410 415 Gln Lys Lys Leu Leu Glu Glu Arg Leu Lys Leu Val Ser Glu Leu Trp 420 425 430 Asp Ala Gly Ile Lys Ala Glu Leu Leu Tyr Lys Lys Asn Pro Lys Leu 435 440 445 Leu Asn Gln Leu Gln Tyr Cys Glu Glu Ala Gly Ile Pro Leu Val Ala 450 455 460 Ile Ile Gly Glu Gln Glu Leu Lys Asp Gly Val Ile Lys Leu Arg Ser 465 470 475 480 Val Thr Ser Arg Glu Glu Val Asp Val Arg Arg Glu Asp Leu Val Glu 485 490 495 Glu Ile Lys Arg Arg Thr Gly Gln Pro Leu Cys Ile Cys 500 505

Claims (18)

히스티딜-tRNA 합성효소 1(Histidyl-tRNA Synthetase 1, HARS1) 유전자의 유전적 원인 돌연변이를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT) 진단용 바이오마커 조성물.
A biomarker composition for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease (CMT), comprising a genetic causal mutation in the Histidyl-tRNA Synthetase 1 ( HARS1 ) gene.
제 1항에 있어서,
상기 돌연변이는 서열번호 1로 표시되는 HARS1 유전자의 1,147번째 염기가 A(아데닌)에서 G(구아닌)으로 치환된 변이인 것을 특징으로 하는, 바이오마커 조성물.
According to clause 1,
The mutation is a biomarker composition, characterized in that the 1,147th base of the HARS1 gene represented by SEQ ID NO: 1 is substituted from A (adenine) to G (guanine).
서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT) 진단용 바이오마커 조성물.
A biomarker for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease (CMT), comprising a HARS1 mutant protein encoded by a HARS1 mutant gene containing the 1,147th mutation site in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. Composition.
제 3항에 있어서,
상기 HARS1 변이 단백질은 서열번호 1로 표시되는 HARS1 유전자의 1,147번째 염기가 A(아데닌)에서 G(구아닌)으로 치환되어 변이된 유전자에 의해 코딩되는 변이 단백질로서, 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열 중 383번째 아미노산이 S(세린)에서 G(글리신)으로 치환된 것을 특징으로 하는, 바이오마커 조성물.
According to clause 3,
The HARS1 mutant protein is a mutant protein encoded by a gene in which the 1,147th base of the HARS1 gene, shown in SEQ ID NO: 1, is substituted from A (adenine) to G (guanine), and is an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. A biomarker composition, characterized in that the 383rd amino acid is substituted from S (serine) to G (glycine).
서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 검출할 수 있는 제제를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease; CMT) 진단용 조성물.
Charcot-Marie-Tooth disease, comprising an agent capable of detecting a HARS1 mutant gene containing the 1,147th mutation site in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene. -Marie-Tooth disease (CMT) diagnostic composition.
제 5항에 있어서,
상기 서열번호 1로 표시되는 HARS1 유전자의 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위가 구아닌(Guanine)일 경우, 샤르코-마리-투스병인 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는, 진단용 조성물.
According to clause 5,
A diagnostic composition, characterized in that Charcot-Marie-Tooth disease is diagnosed when the 1,147th mutation site in the base sequence of the HARS1 gene represented by SEQ ID NO: 1 is guanine.
제 5항에 있어서,
상기 서열번호 2로 표시되는 HARS1 단백질의 아미노산 서열 중 383번째 아미노산이 G(글리신)일 경우, 샤르코-마리-투스병인 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는, 진단용 조성물.
According to clause 5,
A diagnostic composition, characterized in that Charcot-Marie-Tooth disease is diagnosed when the 383rd amino acid in the amino acid sequence of the HARS1 protein represented by SEQ ID NO: 2 is G (glycine).
제 5항에 있어서,
상기 제제는 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자 mRNA에 특이적으로 결합하는 프라이머(primer), 프로브 (probe) 및 안티센스 (anti-sense) 뉴클레오티드로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는, 진단용 조성물.
According to clause 5,
The agent is a group consisting of a primer, a probe, and an anti-sense nucleotide that specifically binds to the HARS1 mutant gene mRNA containing the 1,147th mutation site in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. A diagnostic composition, characterized in that it is one or more selected from the following.
제 5항에 있어서,
상기 제제는 서열번호 1로 표시되는 염기서열 중 1,147번째의 돌연변이 부위를 포함하는 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 단백질에 특이적으로 결합하는 올리고펩타이드, 모노클로날 항체, 폴리클로날 항체, 키메릭(chimeric) 항체, 리간드, PNA(Peptide nucleic acid) 및 앱타머(aptamer)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는, 진단용 조성물.
According to clause 5,
The agent is an oligopeptide , monoclonal antibody, polyclonal antibody, chimeric ( A diagnostic composition, characterized in that it is one or more selected from the group consisting of a chimeric antibody, a ligand, a peptide nucleic acid (PNA), and an aptamer.
제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 진단용 조성물을 포함하는 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease) 진단용 키트.
A kit for diagnosing Charcot-Marie-Tooth disease, comprising the diagnostic composition of any one of claims 5 to 9.
제 10항에 있어서,
상기 키트는 PCR 키트, DNA 칩 키트, 마이크로어레이 칩 키트 또는 단백질 칩 키트인 것을 특징으로 하는, 진단용 키트.
According to clause 10,
A diagnostic kit, characterized in that the kit is a PCR kit, DNA chip kit, microarray chip kit, or protein chip kit.
대상으로부터 분리된 생물학적 시료에서, HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질을 검출하는 단계를 포함하는, 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease)의 진단 또는 발병 위험도 예측을 위한 정보 제공 방법.
Diagnosis or risk of developing Charcot-Marie-Tooth disease, comprising detecting a HARS1 variant gene or a HARS1 variant protein encoded by the HARS1 variant gene in a biological sample isolated from a subject. How to provide information for forecasting.
제 12항에 있어서,
상기 생물학적 시료는 타액(saliva), 생검(biopsy), 혈액, 혈청, 혈장, 림프액, 뇌척수액, 복수, 피부 조직, 액체 배양물, 분변 및 소변으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 정보 제공 방법.
According to clause 12,
Information, wherein the biological sample is at least one selected from the group consisting of saliva, biopsy, blood, serum, plasma, lymph, cerebrospinal fluid, ascites, skin tissue, liquid culture, feces, and urine. How to provide.
제 12항에 있어서,
상기 HARS1 유전자에 있어서, 서열번호 1로 표시되는 HARS1 유전자의 염기서열 중 1,147번째 염기가 A(아데닌)에서 G(구아닌)으로 치환된 변이일 경우, 상기 대상은 샤르코-마리-투스병이 발병한 대상인 것으로 진단하거나, 또는 발병 위험도가 높다고 예측하는 것을 특징으로 하는, 정보 제공 방법.
According to clause 12,
In the HARS1 gene, if the 1,147th base in the nucleotide sequence of the HARS1 gene represented by SEQ ID NO: 1 is a mutation in which A (adenine) is replaced with G (guanine), the subject has Charcot-Marie-Tooth disease. A method of providing information characterized by diagnosing a target or predicting a high risk of developing the disease.
제 12항에 있어서,
상기 HARS1 단백질에 있어서, 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열 중 383번째 아미노산이 S(세린)에서 G(글리신)으로 치환된 변이일 경우, 상기 대상은 샤르코-마리-투스병이 발병한 대상인 것으로 진단하거나, 또는 발병 위험도가 높다고 예측하는 것을 특징으로 하는, 정보 제공 방법.
According to clause 12,
In the HARS1 protein, if the 383rd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a mutation in which S (serine) is replaced by G (glycine), the subject is diagnosed as having Charcot-Marie-Tooth disease. A method of providing information, characterized by predicting a high risk of developing the disease.
제 12항에 있어서,
상기 유전자 검출은 역전사 중합효소반응, 경쟁적 역전사 중합효소반응, 실시간 역전사 중합효소반응, RNase 보호 분석법(RPA), 노던 블랏팅, 시퀀싱 분석, 마이크로어레이(microarray)에 의한 혼성화, 대립유전자 특이적인 PCR(allele specific PCR), 다이나믹 대립유전자 혼성화 기법(dynamic allele-specific hybridization; DASH), PCR 연장 분석, TaqMan 프로브 PCR 분석 및 DNA 칩으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 정보 제공 방법.
According to clause 12,
The gene detection is performed using reverse transcription polymerase reaction, competitive reverse transcription polymerase reaction, real-time reverse transcription polymerase reaction, RNase protection assay (RPA), Northern blotting, sequencing analysis, hybridization by microarray, and allele-specific PCR ( Provide information, characterized in that it is performed by one or more methods selected from the group consisting of allele specific PCR), dynamic allele-specific hybridization (DASH), PCR extension analysis, TaqMan probe PCR analysis, and DNA chip. method.
제 12항에 있어서,
상기 단백질 검출은 웨스턴 블랏팅, ELISA (Enzymelinked immunosorbent assay), ELLA (enzyme-linked lectin assay), 방사선 면역분석법, 방사선 면역확산법, 오우크테로니(Ouchterlony) 면역확산법, 로케트 면역전기영동, 면역조직화학염색, 면역침전분석, 보체고정분석, FACS 및 단백질 칩으로 구성된 군으로부터 선택된 1 종 이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 정보 제공 방법.
According to clause 12,
The protein detection is performed by Western blotting, ELISA (Enzymelinked immunosorbent assay), ELLA (enzyme-linked lectin assay), radioimmunoassay, radioimmunodiffusion, Ouchterlony immunodiffusion, rocket immunoelectrophoresis, and immunohistochemistry. A method of providing information, characterized in that it is performed by one or more methods selected from the group consisting of staining, immunoprecipitation analysis, complement fixation analysis, FACS, and protein chip.
다음 단계를 포함하는 샤르코-마리-투스병 치료제의 스크리닝 방법:
(a) 대상 세포에 샤르코-마리-투스병 치료제 후보물질을 처리하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 세포에서 HARS1 변이 유전자 또는 상기 HARS1 변이 유전자에 의해 코딩되는 HARS1 변이 단백질의 검출 여부를 측정하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 측정된 세포에서의 HARS1 변이 유전자 또는 HARS1 변이 단백질이 검출되지 않은 경우 샤르코-마리-투스병 치료제로 판단하는 단계.
A method for screening a therapeutic agent for Charcot-Marie-Tooth disease comprising the following steps:
(a) treating target cells with a candidate drug for the treatment of Charcot-Marie-Tooth disease;
(b) measuring whether a HARS1 mutant gene or a HARS1 mutant protein encoded by the HARS1 mutant gene is detected in the cells of step (a); and
(c) If the HARS1 mutant gene or HARS1 mutant protein is not detected in the cells measured in step (b), determining it as a treatment for Charcot-Marie-Tooth disease.
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