WO2020091044A1 - 被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法 - Google Patents

被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法 Download PDF

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WO2020091044A1
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高良 井上
裕也 上原
琴美 矢島
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Definitions

  • the present invention relates to a method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject, and a method for analyzing the skin of a subject using the nucleic acid.
  • nucleic acid nucleic acid, proteins, metabolites, etc.
  • analysis using nucleic acid molecules has been reported to provide a wealth of information in a single analysis because an exhaustive analysis method has been established, and many research reports on single nucleotide polymorphism, RNA function, etc. Based on this, there is an advantage that it is easy to functionally link the analysis results.
  • Patent Document 1 describes that a nucleic acid such as RNA derived from a skin cell of a subject is separated from a lipid on the skin surface and used as a sample for analysis of a living body.
  • Patent Document 1 International Publication No. 2018/008319 (Non-Patent Document 1) Forensic Sci Int Genet, 2012, 6 (5): 565-577
  • the present invention provides a method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject, which comprises storing an RNA-containing skin surface lipid collected from the subject at 0 ° C or lower.
  • the present invention comprises converting RNA contained in lipids on the skin surface of a subject into cDNA by reverse transcription, subjecting the cDNA to multiplex PCR, and purifying a reaction product of the PCR.
  • a method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject is provided.
  • the present invention provides a method for analyzing the skin, a site other than the skin, or the general condition of a subject, which comprises analyzing the nucleic acid prepared by the method.
  • the present invention comprises evaluating the effect or efficacy of a skin external preparation, an intradermal preparation, a patch, an oral preparation or an injection preparation on a subject, which comprises analyzing the nucleic acid prepared by the above method.
  • a skin external preparation an intradermal preparation, a patch, an oral preparation or an injection preparation on a subject
  • the present invention provides a method for analyzing a blood component concentration in a subject, which comprises analyzing the nucleic acid prepared by the above method.
  • the present invention relates to a method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject, and a method for analyzing the skin of a subject using the nucleic acid.
  • a nucleic acid sample derived from skin cells contained in lipids on the skin surface of a subject can be stably stored. Therefore, the present invention improves the accuracy of analysis (eg, gene analysis, diagnosis, etc.) using a nucleic acid sample. Furthermore, since the concentration of the component derived from the specific marker gene contained in the skin cell-derived nucleic acid sample prepared by the method of the present invention correlates with the concentration of various components present in blood, it is possible to use the nucleic acid sample. It enables non-invasive blood component concentration measurement.
  • RNA has the property of being easily degraded, so it is usually stored under a special low temperature condition of -80 ° C, unless it is subjected to a special treatment.
  • a sample in which the amount of RNA is reduced due to degradation is used, the accuracy of analysis is reduced.
  • lipids present on the skin surface include RNA derived from the skin cells of the subject, and that this can be used to analyze the living body. Heading and applied for a patent (Patent Document 1). This time, the present inventor further confirmed that the RNA contained in the lipid on the skin surface can be stored under general low temperature conditions, and can be stably stored even under the special low temperature condition of -80 ° C. I found that. Furthermore, the present inventor applies RNA that has been separated from the skin surface lipid to a reverse transcription reaction and PCR under predetermined conditions, and then purifies the RNA, so that the skin surface lipid having a low RNA content is sufficient for analysis. It has been found that a quantity of nucleic acid sample can be obtained.
  • the present invention provides a method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject.
  • the method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject according to the present invention includes storing an RNA-containing skin surface lipid collected from the subject at 0 ° C or lower.
  • the method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject according to the present invention comprises converting RNA contained in a lipid on the skin surface of a subject into cDNA by reverse transcription, and then multiplexing the cDNA. Subjecting to PCR and purifying the reaction product of the PCR.
  • SSL skin surface lipids
  • sebum skin surface lipids
  • SSL mainly contains secretions secreted from exocrine glands such as sebaceous glands in the skin, and is present on the skin surface in the form of a thin layer covering the skin surface.
  • skin is a general term for regions including the epidermis, dermis, hair follicles of the body surface and tissues including sweat glands, sebaceous glands, and other glands, unless otherwise specified.
  • the nucleic acid derived from the skin cells of the subject prepared by the method of the present invention is not particularly limited, such as DNA and RNA, but is preferably RNA or DNA prepared from the RNA.
  • RNA include mRNA, tRNA, rRNA, small RNA (for example, microRNA (miRNA), small interfering RNA (siRNA), Piwi-interacting RNA (piRNA), long intergenic non-coding (linc) RNA, etc.). Be done.
  • mRNA is RNA encoding a protein, and most have a length of 1000 nt or more.
  • miRNA, siRNA, piRNA and lincRNA are non-coding (nc) RNAs that do not code for proteins.
  • miRNA is a small RNA having a length of about 19-30 nt.
  • LincRNA is a long non-coding RNA having poly-A like mRNA, and has a length of 200 nt or more (Non-patent Document 1). More preferably, the RNA prepared in the method of the present invention is RNA having a length of 200 nt or more. More preferably, the RNA prepared in the method of the present invention is at least one selected from the group consisting of mRNA and lincRNA.
  • the DNA prepared in the method of the present invention include cDNA prepared from the above-mentioned RNA, reaction products from the cDNA (eg PCR product, clone DNA, etc.) and the like.
  • the subject in the method of the present invention may be any organism having SSL on the skin.
  • subjects include mammals, including humans and non-human mammals, preferably humans.
  • the subject is a human or non-human mammal that requires or desires analysis of its own nucleic acid.
  • the subject is a human or non-human mammal that requires or desires gene expression analysis in the skin or analysis of the condition of the skin or parts other than the skin using nucleic acid.
  • SSL collected from a subject comprises RNA expressed in the skin cells of the subject, preferably RNA expressed in any of the subject's epidermis, sebaceous glands, hair follicles, sweat glands, and dermis, and Preferably, it contains RNA expressed in any of the epidermis, sebaceous glands, hair follicles, and sweat glands of the subject (see Patent Document 1).
  • the RNA derived from the skin cells of the subject prepared by the method of the present invention is preferably RNA derived from at least one site selected from the epidermis, sebaceous gland, hair follicle, sweat gland and dermis of the subject, and RNA from at least one site selected from epidermis, sebaceous gland, hair follicle and sweat gland is preferable.
  • the method of the present invention may further include collecting SSL of the subject.
  • the skin site where SSL is collected the skin of any part of the body such as head, face, neck, trunk, limbs, skin having diseases such as atopy, acne, dryness, inflammation (redness) and tumor, Examples thereof include, but are not limited to, skin with a wound.
  • the skin site from which SSL is taken preferably does not include the skin of the palm, back, soles, or fingers.
  • any method used for collecting or removing SSL from skin can be adopted.
  • an SSL absorbent material, an SSL adhesive material, or a device for scraping SSL off the skin described below can be used.
  • the SSL absorbent material or the SSL adhesive material is not particularly limited as long as it has an affinity for SSL, and examples thereof include polypropylene and pulp. More detailed examples of the procedure for collecting SSL from the skin include a method of absorbing SSL into a sheet-shaped material such as oil-blotting paper and oil-blotting film, a method of adhering SSL to a glass plate, a tape, a spatula, a scraper, etc. And a method of scraping off SSL to recover the SSL.
  • an SSL absorbent material containing a solvent having a high fat solubility in advance may be used.
  • the SSL absorbent material preferably has a low content of the highly water-soluble solvent and water, because the SSL absorption is hindered when it contains a highly water-soluble solvent and water.
  • the SSL absorbent material is preferably used in a dry state.
  • the collected RNA-containing SSL is stored under a low temperature condition of 0 ° C. or lower.
  • the RNA-containing SSL thus collected is preferably stored under predetermined low temperature conditions as soon as possible after collection in order to suppress RNA degradation as much as possible.
  • the temperature condition for storage of the RNA-containing SSL in the present invention may be 0 ° C. or lower, but is preferably ⁇ 20 ⁇ 20 ° C. to ⁇ 80 ⁇ 20 ° C., more preferably ⁇ 20 ⁇ 10 ° C. to ⁇ 80 ⁇ 10. C., more preferably ⁇ 20 ⁇ 20 ° C. to ⁇ 40 ⁇ 20 ° C., further preferably ⁇ 20 ⁇ 10 ° C.
  • RNA-containing SSL in order to store the RNA-containing SSL in the present invention under a preferable low temperature condition, it is not necessary to use a special device such as an ultra-low temperature freezer or a dedicated storage container, and use a normal freezer or a freezer compartment of a refrigerator.
  • the storage period of the RNA-containing SSL in the present invention under the low temperature condition is not particularly limited, but is preferably 12 months or less, for example 6 hours or more and 12 months or less, more preferably 6 months or less, for example 1 day or more. It is 6 months or less, more preferably 3 months or less, for example, 3 days or more and 3 months or less.
  • RNA extraction reagent for separating RNA from the collected SSL containing the RNA
  • a method usually used for extracting or purifying RNA from a biological sample for example, a phenol / chloroform method, an AGPC (acid guanidinium thiocyaneate-phenol-chloroform extraction) method, Alternatively, a method using a column such as TRIzol (registered trademark), RNeasy (registered trademark), QIAzol (registered trademark), a method using special magnetic particles coated with silica, a method using Solid Phase Reversible Immobilization magnetic particles, Extraction with a commercially available RNA extraction reagent such as ISOGEN can be used.
  • TRIzol registered trademark
  • RNeasy registered trademark
  • QIAzol registered trademark
  • a method using special magnetic particles coated with silica a method using Solid Phase Reversible Immobilization magnetic particles
  • Extraction with a commercially available RNA extraction reagent such as ISOGEN
  • RNA separated from the RNA-containing SSL can be used for various analyzes in the form of RNA.
  • the SSL-derived RNA is converted to DNA.
  • the SSL-derived RNA is converted into cDNA by reverse transcription, then the cDNA is subjected to PCR, and the obtained reaction product is purified.
  • a primer targeting a specific RNA to be analyzed may be used for the reverse transcription, but a random primer is preferably used for more comprehensive storage and analysis of nucleic acid.
  • a primer pair targeting a specific DNA to be analyzed may be used to amplify only the specific DNA, or a plurality of primer pairs may be used to amplify a plurality of DNAs.
  • the PCR is a multiplex PCR. This is a method for simultaneously amplifying a plurality of gene regions by simultaneously using a plurality of primer pairs in a PCR reaction system. Multiplex PCR can be performed using a commercially available kit (for example, Ion AmpliSeqTranscriptome Human Gene Expression Kit; Life Technologies Japan Co., Ltd.).
  • General reverse transcriptase or reverse transcription reagent kit can be used for reverse transcription of RNA.
  • a highly accurate and efficient reverse transcriptase or reverse transcription reagent kit is used, and examples thereof include M-MLV Reverse Transcriptase and its modified form, or a commercially available reverse transcriptase or reverse transcription reagent kit, Examples thereof include PrimeScript (registered trademark) Reverse Transcriptase series (Takara Bio Inc.) and SuperScript (registered trademark) Reverse Transcriptase series (Thermo Scientific Inc.). SuperScript (registered trademark) III Reverse Transcriptase, SuperScript (registered trademark) VILO cDNA Synthesis kit (both Thermo Scientific), etc. are preferably used.
  • the yield of PCR reaction product is further improved, and the accuracy of analysis using it is further improved.
  • the temperature is adjusted to preferably 42 ° C. ⁇ 1 ° C., more preferably 42 ° C. ⁇ 0.5 ° C., further preferably 42 ° C. ⁇ 0.25 ° C., while The reaction time is adjusted to preferably 60 minutes or longer, more preferably 80 to 100 minutes.
  • the temperature of the annealing and extension reaction in the PCR is preferably 62 ° C. ⁇ 1 ° C., more preferably 62 ° C. ⁇ 0.5 ° C., even more preferably 62 ° C.
  • the annealing and extension reactions are preferably performed in one step.
  • the time of the annealing and extension reaction steps can be adjusted depending on the size of the DNA to be amplified and the like, but is preferably 14 to 18 minutes.
  • the conditions of the denaturing reaction in the PCR can be adjusted depending on the DNA to be amplified, but preferably 95 to 99 ° C. for 10 to 60 seconds.
  • Reverse transcription and PCR at the temperature and time as described above can be performed using a thermal cycler generally used for PCR.
  • the -Purification of the reaction product obtained by the PCR is preferably performed by size separation of the reaction product.
  • the size separation By the size separation, the desired PCR reaction product can be separated from the primers and other impurities contained in the PCR reaction solution.
  • the size separation of DNA can be performed by, for example, a size separation column, a size separation chip, magnetic beads that can be used for size separation, or the like.
  • Preferred examples of magnetic beads that can be used for size separation include Solid Phase Reversible Immobilization (SPRI) magnetic beads such as Ampure XP.
  • SPRI Solid Phase Reversible Immobilization
  • the purified PCR reaction product may be subjected to further processing necessary for subsequent analysis. For example, for sequencing or fragment analysis of DNA, the purified PCR reaction product is prepared into an appropriate buffer solution, the PCR primer region contained in the PCR amplified DNA is cleaved, or the amplified DNA is amplified. You may add an adapter sequence to. For example, the purified PCR reaction product is prepared in a buffer solution, the PCR primer sequence is removed from the amplified DNA and the adapter ligation is performed, and the obtained reaction product is amplified as needed for various analyzes. Can be prepared.
  • VILO RT Reaction Mix attached to SuperScript (registered trademark) VILO cDNA Synthesis kit (Life Technologies Japan K.K.), and Ion AmpliSeq Transcrime Human Human Expression Ltd. (Human Gene Expression Life Technologies). It can be done according to the protocol attached to each kit using the 5 ⁇ Ion AmpliSeq HiFi Mix and Ion AmpliSeq Transcriptome Human Gene Expression Panel that are attached to the.
  • the SSL-derived RNA to be subjected to the reverse transcription and PCR may be RNA derived from the RNA-containing SSL immediately after being collected from the living body, or RNA derived from the RNA-containing SSL that has been stored at room temperature or refrigerated after being collected from the living body, RNA derived from RNA-containing SSL that has been stored at 0 ° C. or lower after being collected from a living body is preferable.
  • the storage at 0 ° C. or lower may be storage at ⁇ 80 ° C., but is preferably ⁇ 20 ⁇ 10 ° C., more preferably ⁇ 20 ⁇ 5 ° C.
  • the SSL-derived RNA may be used for the reverse transcription or PCR immediately after being separated from SSL, or may be stored by a usual method until use.
  • the nucleic acid derived from the skin cells of a subject prepared from SSL-derived RNA by the method of the present invention can be used for various analyzes or diagnosis using the nucleic acid. Therefore, the present invention also provides a method for analyzing a nucleic acid, which comprises analyzing a nucleic acid prepared by the method for preparing a nucleic acid according to the present invention. It is a nucleic acid prepared by the method for preparing a nucleic acid according to the present invention described above.
  • Examples of analyzes and diagnoses that can be performed using the nucleic acids prepared according to the present invention include: (I) gene expression analysis and other gene information analysis on the skin of the subject, and functional analysis on the skin of the subject based on such analysis; (Ii) Analysis of a skin disease or condition of a subject, for example, evaluation of skin health condition (for example, skin condition such as sebum secretion, water content, redness, atopic dermatitis, sensitive skin), skin condition Present or future prediction, prediction of past history such as cumulative UV exposure time of skin, diagnosis or prognosis of skin diseases, diagnosis or prognosis of skin cancer, evaluation of minute changes in skin, etc .; (Iii) Evaluation of the effect or efficacy of external skin preparations, intradermal preparations, patches, oral preparations, injections, etc.
  • skin health condition for example, skin condition such as sebum secretion, water content, redness, atopic dermatitis, sensitive skin
  • skin condition Present or future prediction prediction of past history such as cumulative UV exposure
  • SSL is rich in high molecular weight RNA such as mRNA derived from a subject.
  • SSL is a source of mRNA that can be collected non-invasively from a subject and is useful as a biological sample for gene expression analysis.
  • the mRNA in SSL reflects the gene expression profile of sebaceous glands, hair follicles, and epidermis (see Examples 1 to 4 of Patent Document 1). Therefore, the nucleic acid prepared by the present invention is suitable as a biological sample for gene expression analysis of skin, particularly sebaceous gland, hair follicle and epidermis.
  • the skin of a subject can be analyzed.
  • the skin analysis include the gene expression analysis and the skin condition analysis described above.
  • the analysis of the skin condition include detection of skin with or without a predetermined disease or condition.
  • the predetermined disease or condition include, but are not limited to, insufficient or excessive amount of sebum, insufficient or excessive amount of skin moisture, redness, atopic dermatitis, and sensitive skin.
  • the expression level of a marker gene for a predetermined disease or condition such as the amount of sebum in the skin of the subject, the amount of skin moisture, the redness, atopic dermatitis, or the sensitive skin from the nucleic acid prepared by the present invention.
  • a predetermined disease or condition such as the amount of sebum in the skin of the subject, the amount of skin moisture, the redness, atopic dermatitis, or the sensitive skin from the nucleic acid prepared by the present invention.
  • the expression level of a marker gene for a given disease or condition obtained for a subject is calculated from the SSL of a group having the given disease or condition (positive control) or not (negative control).
  • a known skin condition-related marker gene can be used as the marker gene.
  • Examples of skin analysis are prediction of skin condition, and examples of the skin condition include prediction of physical properties of skin, prediction of visual or palpation evaluation of skin, prediction of sebum composition, and the like.
  • Examples of the physical properties of the skin include the amount of water in the stratum corneum, the amount of transepidermal water loss (TEWL), the amount of sebum, the amount of melanin, and the amount of erythema.
  • TEWL transepidermal water loss
  • the visual or palpation evaluation of the skin there is usually a skin condition evaluated by a professional judge by visual or palpation.
  • sebum composition examples include free fatty acid (FFA), wax ester (WE), cholesterol ester (ChE), squalene (SQ), squalene epoxide (SQepo), squalene oxide (SQOOH), diacylglycerol (saccharose) that constitutes sebum.
  • FFA free fatty acid
  • WE wax ester
  • ChE cholesterol ester
  • SQ squalene
  • SQepo squalene epoxide
  • SQLOOH diacylglycerol
  • DAG diacylglycerol
  • TAG triacylglycerol
  • RNA expression profile obtained from the SSL-derived RNA analysis and the data related to the measured values and evaluation values of various skin conditions associated with the RNA expression profile.
  • a gene highly associated with various skin conditions is obtained. Can be selected and used to build a predictive model.
  • Specific related genes used for predicting the skin condition include the genes shown in Table 8.
  • the data may be compressed by principal component analysis before constructing the prediction model, if necessary.
  • a known one such as an algorithm used for machine learning can be used.
  • machine learning algorithms include linear regression model (Linear model), Lasso regression (Lasso), random forest (RandomForest), neural network (Neural net), linear kernel support vector machine (SVM (linear)), rbf.
  • Algorithms such as kernel support vector machine (SVM (rbf)) are listed.
  • Data for verification is input to the constructed prediction model to calculate a prediction value, and the model having the smallest root mean square error (RMSE) of the difference between the prediction value and the actual measurement value can be selected as the optimum model.
  • RMSE root mean square error
  • Another example of skin analysis is prediction of cumulative UV exposure time of skin.
  • the cumulative UV exposure time is calculated by predicting the UV exposure time based on a questionnaire survey on lifestyle and outdoor leisure activities.
  • a gene highly associated with the cumulative UV exposure time was selected.
  • a predictive model can be built. The procedure for model building is the same as above.
  • the expression level of the nucleic acid prepared from SSL of the group having the predetermined disease or condition (positive control) or the group not having the predetermined disease or condition (negative control) was analyzed, and a significant variation in the expression level was observed between both groups.
  • a marker gene for atopic dermatitis a group of 1911 genes whose expression was significantly decreased in atopic dermatitis patients as compared with healthy subjects in Test Example 6 described later (Table 7-1).
  • OR gene groups whose expression was reduced in atopic dermatitis patients compared with healthy subjects ((B) of Tables 7-1 to 7-11) and expression depending on the severity of dermatitis Of 368 types of OR genes ((C) in Tables 7-1 to 7-11) and 284 types of OR genes (Tables 7-1 to 7-1) One or more genes selected from the (D)), and the like.
  • a marker gene for sensitive skin As a marker gene for sensitive skin, a group of 693 genes whose expression was significantly reduced in the group having subjective symptoms of sensitive skin in Test Example 7 described later (Table 7-1 to One or more genes selected from (E) of 7-20 and the olfactory receptor (OR) contained in GO: 0050911, which is a biological process (BP) that has a strong association with sensitive skin, One or more genes selected from the group of 344 OR genes ((F) in Tables 7-1 to 7-10) whose expression was decreased in the group with subjective symptoms of sensitive skin compared to the group without subjective symptoms , Can be mentioned.
  • a marker gene for redness a group of 703 genes (Tables 7-1 to 7-20) whose expression was significantly changed between a group with strong redness and a group with weak redness in Test Example 8 described later.
  • a marker gene for skin water content a group of 553 genes (Tables 7-1 to 7) whose expression was significantly varied between a group having a large amount of stratum corneum water content and a group having a small amount of water content in stratum corneum in Test Example 8 described later.
  • the effect or efficacy of a given external preparation for skin, intradermal administration agent, patch, oral agent, injection etc. on the subject is evaluated. be able to.
  • the effect or efficacy of the use of the skin care product on the skin of a subject can be evaluated by examining the expression of a marker gene for the aforementioned skin diseases or conditions in the skin of the subject.
  • markers for skin diseases or conditions used in the evaluation include BNIP3, CALML3, GAL, HSPA5, JUNB, KIF13B, KRT14, KRT17, KRT6A, OVOL1, PPIF, PRDM1, RBM3, RPLP1, RPS4X, SEPT9, One or more genes selected from SOAT1, SPNS2, UBB, VCP, WIPI2, and YPEL3.
  • the concentrations of various components existing in the blood of a subject can be analyzed.
  • the SSL-derived RNA of a subject is analyzed using a machine learning model constructed based on the RNA expression amount of the related marker gene in the SSL-derived RNA and the concentration data of various components in blood. It was possible to predict the blood component concentration of the subject from the RNA expression amount derived from the related marker gene. Therefore, the concentrations of various components in blood can be quantified based on the RNA expression amount derived from the related marker gene in the SSL-derived RNA.
  • the machine learning model can be constructed according to the procedure for constructing the predictive model of the skin condition described above.
  • Examples of various components existing in blood analyzed by the present invention include hormones, insulin, neutral lipids, ⁇ -GTP, LDL-cholesterol and the like.
  • Examples of the blood hormone include androgens such as testosterone, dihydrotestosterone, androstenedione, dehydroepiandrosterone, estrogen such as estrone and estradiol, progesterone, cortisol and the like. Of these, testosterone and cortisol are preferable.
  • the RNA derived from the related marker gene in the SSL-derived RNA used for quantifying the concentrations of various components in blood can be selected from those whose expression level shows a relatively high correlation with the concentration of the components in the blood.
  • the expression level of the SSL-derived RNA and the blood concentration of the target component are measured for the population, and the correlation between the expression level of each RNA and the concentration of the blood component is investigated, and RNA showing a relatively high correlation is determined.
  • RNAs derived from related marker genes in SSL-derived RNAs used for quantifying the concentrations of testosterone, insulin, triglyceride, ⁇ -GTP, and LDL-cholesterol in blood are derived from human genes shown below.
  • RNA group At least one, and preferably all, selected from the RNA group is used: (Testosterone) SCARNA16, PRSS27, RDBP, PSMB10, SBNO1, EMC3, MAR9, C20orf112, C14orf2, and CCDC90B; (Insulin) EAPP, SDE2, LYAR, ZNF493, PSMB10, FAM71A, GPANK1, FGD4, MRPL43, and CMPK1; (Neutral fat) CCDC9, C6orf106, CERK, HSD3B2, SUN2, FNDC4, GRAMD1C, DGAT2, ALPL, HOMER3, MTHFS, ADIPOR1, RBM3, EXOC8, and ARHGEF37; ( ⁇ -GTP) TMEM38A, BTN3A2, NAP1L2, ABCA2, ALPL, SECTM1, C17orf62, GNB2, R3HDM4, LRG1, SBNO2, CD14, MLLT1, NINJ2, and LIMD2;
  • RNA obtained from a human population and has a high correlation with blood testosterone concentration.
  • the expression data of RNA of the above-mentioned 10 kinds of genes (SCARNA16, PRSS27, RDBP, PSMB10, SBNO1, EMC3, MAR9, C20orf112, C14orf2 and CCDC90B) having the above are used as explanatory variables, and blood testosterone concentration data obtained from the population is used.
  • An optimal prediction model for predicting blood testosterone concentration from the expression level of the RNA is constructed by machine learning as an objective variable.
  • SSL-derived RNA is collected from a human subject whose blood testosterone concentration is to be investigated. Based on the constructed model, the predictive value of the blood testosterone concentration in the subject can be calculated from the expression level data of the RNAs of the above 10 genes in the SSL-derived RNA of the subject.
  • SSL is rich in mRNA and further contains SOD2 mRNA which has been reported to be associated with cancer (Physiol Genomics, 2003, 16, 29-37; Cancer Res, 2001, 61, 6082-6088). .. Therefore, SSL is useful as a biological sample for the diagnosis or prognosis of cancer such as skin cancer.
  • Non-coding RNA analysis In recent years, attention has been focused on the involvement of non-coding (nc) RNAs such as miRNAs and lincRNAs in gene expression in cells, and studies have been actively conducted. Further, conventionally, a non-invasive or minimally invasive diagnostic method for cancer using miRNA in urine or serum has been developed (for example, Proc Natl Acad Sci USA, 2008, 105, 10513-10518; Urol Oncol, 2010. , 28, 655-661). NcRNA such as miRNA and lincRNA prepared from SSL can be used as a sample for the above research and diagnosis.
  • nucleic acid prepared from SSL can be used as a sample for screening or detection of a nucleic acid marker of a disease or condition.
  • a nucleic acid marker for a disease or condition refers to a nucleic acid whose expression serves as an indicator for determining a given disease or condition or determining its risk.
  • the nucleic acid marker is an RNA marker and the RNA is preferably mRNA, miRNA, or lincRNA.
  • diseases or conditions targeted by the nucleic acid marker include various skin diseases (atopic dermatitis, etc.), skin health conditions (sensitive skin, photoaging, inflammation (redness), dryness, water or oil content, skin, etc.
  • nucleic acid expression can be performed according to known means such as Real-time PCR, microarray, and RNA expression analysis using a next-generation sequencer.
  • An example is the method of selecting a nucleic acid marker for a disease or condition.
  • a nucleic acid derived from skin cells of a subject is prepared according to the method for preparing a nucleic acid of the present invention, using a population having a predetermined disease or condition or a risk thereof as a subject.
  • their expression is compared to that of a control.
  • the control includes a population not having the predetermined disease or condition or its risk, and statistical data based thereon.
  • Nucleic acids that show different expression compared to the control can be selected as a marker of the given disease or condition or its candidate. Examples of the nucleic acid markers thus selected or their candidates include the marker genes shown in Tables 7-1 to 7-24.
  • Another example is a method for detecting a nucleic acid marker of a disease or condition, or a method for determining a disease or condition based on the detection of the marker, or a risk thereof.
  • a nucleic acid derived from a skin cell of a subject is prepared from a subject who desires or needs to determine a predetermined disease or condition or a risk thereof according to the method for preparing a nucleic acid of the present invention.
  • a nucleic acid marker of a predetermined disease or condition is detected from the prepared nucleic acid.
  • the disease or condition of the subject, or the risk thereof is determined based on the presence or absence of the nucleic acid marker and the expression level.
  • the nucleic acid prepared according to the present invention can be analyzed by a usual method used for nucleic acid analysis, for example, Real-time PCR, RT-PCR, microarray, sequencing, chromatography, etc. Nucleic acid analysis methods are not limited to these.
  • a method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject which comprises storing an RNA-containing skin surface lipid collected from the subject at 0 ° C. or lower.
  • the storage temperature is preferably ⁇ 20 ⁇ 20 ° C. to ⁇ 80 ⁇ 20 ° C., more preferably ⁇ 20 ⁇ 10 ° C. to ⁇ 80 ⁇ 10 ° C., further preferably ⁇ 20 ⁇ 20 ° C. to ⁇ 40 ⁇ . 20 ° C., more preferably ⁇ 20 ⁇ 10 ° C.
  • the storage period is preferably 12 months or less, for example 6 hours or more and 12 months or less, more preferably 6 months or less, for example 1 day or more and 6 months or less, further preferably 3 months or less, for example 3 days or more.
  • a method for preparing a nucleic acid derived from a skin cell of a subject comprising: [5] The temperature of the annealing and extension reaction in the multiplex PCR is preferably 62 ° C. ⁇ 1 ° C., more preferably 62 ° C. ⁇ 0.5 ° C., further preferably 62 ° C. ⁇ 0.25 ° C., [4 ] The method described.
  • the RNA contained in the skin surface lipid of the subject is prepared by separating RNA from the skin surface lipid of the subject, any one of [4] to [7] Method described in section.
  • the lipid on the skin surface of the subject is preferably 0 ° C. or lower, more preferably ⁇ 20 ⁇ 20 ° C. to ⁇ 80 ⁇ 20 ° C., more preferably ⁇ 20 ⁇ 10 ° C. to ⁇ 80 ⁇ 10 ° C., and It is preferably stored at ⁇ 20 ⁇ 20 ° C. to ⁇ 40 ⁇ 20 ° C., more preferably ⁇ 20 ⁇ 10 ° C.
  • the lipid on the skin surface of the subject is preferably 12 months or less, for example 6 hours or more and 12 months or less, more preferably 6 months or less, for example 1 day or more and 6 months or less, further preferably 3 months or less,
  • the method according to [9] which has been stored for 3 days or more and 3 months or less.
  • a method for analyzing the condition of the skin, a site other than the skin, or the general condition of a subject which comprises analyzing the nucleic acid prepared by the method according to any one of [1] to [10].
  • the analysis is preferably an analysis of a skin disease or condition, More preferably, Detection of reddish, sensitive skin or skin with or without atopic dermatitis, Detection of skin with high or low skin oil or water content, Prediction of skin condition, such as prediction of physical properties of skin, prediction of visual or tactile evaluation of skin, or prediction of sebum composition, or Is a prediction of cumulative UV exposure time of the skin, [11] The analysis method described.
  • the analysis is detection of skin with or without atopic dermatitis
  • the nucleic acid is at least selected from the genes listed in (B), (C) and (D) of Tables 7-1 to 7-11.
  • the analysis is the detection of skin with mild or moderate atopic dermatitis or without atopic dermatitis, and the nucleic acid is shown in (C) and (D) of Tables 7-1 to 7-11.
  • At least one selected from the listed genes more preferably all
  • the analysis is detection of skin with or without sensitive skin, and the nucleic acid is at least one kind selected from the genes described in (E) of Tables 7-1 to 7-20, and more preferably all.
  • the analysis is detection of skin with or without sensitive skin, and the nucleic acid is at least one kind selected from the genes described in (F) of Tables 7-1 to 7-10, and more preferably all.
  • the analysis is detection of skin with or without redness, and the nucleic acid is at least one kind selected from the genes described in (G) of Tables 7-1 to 7-20, and more preferably all.
  • the analysis is for detection of skin with high or low water content, and the nucleic acid is at least one kind selected from the genes described in (H) of Tables 7-1 to 7-16, and more preferably all.
  • the analysis is for the detection of skin with a large or small amount of sebum
  • the nucleic acid is at least one kind selected from the genes described in (I) of Tables 7-1 to 7-17, and more preferably all.
  • the analysis is prediction of physical properties of skin, prediction of visual or palpation evaluation of skin, or prediction of sebum composition
  • the nucleic acid is at least one selected from the genes shown in Table 8, more preferably all.
  • the effect or efficacy of the external preparation for skin, intradermal administration, patch, oral preparation or injection on the subject is preferably the effect of improving the skin condition of the subject by the skin care product, and the nucleic acid is , Preferably BNIP3, CALML3, GAL, HSPA5, JUNB, KIF13B, KRT14, KRT17, KRT6A, OVOL1, PPIF, PRDM1, RBM3, RPLP1, RPS4X, SEPT9, SOAT1, SPNS2, UBB3, VCP, and PEL2, WEL, PIP2, and WIPI.
  • the method according to [14] which is at least one type, and more preferably all types.
  • a method for analyzing the blood component concentration of a subject which comprises analyzing the nucleic acid prepared by the method according to any one of [1] to [10].
  • the blood component is preferably hormone, insulin, neutral fat, ⁇ -GTP, or L-cholesterol.
  • the hormone is Preferably testosterone, dihydrotestosterone, androstenedione, dehydroepiandrosterone, estrone, estradiol, progesterone, or cortisol, More preferably testosterone or cortisol, [17] The analysis method described.
  • the blood component is preferably testosterone, and the nucleic acid is preferably 10 species derived from 10 genes consisting of SCARNA16, PRSS27, RDBP, PSMB10, SBNO1, EMC3, MAR9, C20orf112, C14orf2, and CCDC90B.
  • the analysis method according to [16] which is at least one kind selected from RNAs, and more preferably 10 kinds of RNAs.
  • the blood component is preferably insulin
  • the nucleic acid is preferably 10 genes derived from 10 genes consisting of EAPP, SDE2, LYAR, ZNF493, PSMB10, FAM71A, GPANK1, FGD4, MRPL43, and CMPK1.
  • the blood component is preferably neutral fat
  • the nucleic acid is preferably CCDC9, C6orf106, CERK, HSD3B2, SUN2, FNDC4, GRAMD1C, DGAT2, ALPL, HOMER3, MTHFS, ADIPOR1, RBM3, EXOC8,
  • the analysis method according to [16] which is at least one RNA selected from 15 RNAs derived from 15 genes consisting of ARHGEF37, and more preferably the 15 RNAs.
  • the blood component is preferably ⁇ -GTP
  • the nucleic acid is preferably TMEM38A, BTN3A2, NAP1L2, ABCA2, ALPL, SECTM1, C17orf62, GNB2, R3HDM4, LRG1, SBNO2, CD14, MLLT1, NINJ2,
  • the analysis method according to [16] which is at least one RNA selected from 15 RNAs derived from 15 genes consisting of LIMD2, and more preferably the 15 RNAs.
  • the blood component is preferably LDL-cholesterol
  • the nucleic acid is preferably derived from 10 genes consisting of THTPA, LOC100506023, ZNF700, TAB3, PLEKHA1, ZNF845, FXC1, CUL4A, NDUFV1, and AMZ2 10.
  • the analysis method according to [16] which is at least one kind selected from RNAs of the kinds, and more preferably the 10 kinds of RNAs.
  • a method for analyzing the concentration of blood components in a subject comprising: Obtaining the expression level of RNA derived from a gene having a high correlation with the blood component concentration from the nucleic acid of the subject prepared by the method according to any one of [1] to [10], Analyzing the concentration of the blood component of the subject by a machine learning model based on the expression level of RNA derived from a gene having a high correlation with the blood component concentration, Including, The machine learning model was obtained from the human population by using the expression amount data of RNA derived from a gene having a high correlation with the blood component concentration contained in the lipid on the skin surface obtained from the human population as an explanatory variable.
  • the blood component is a hormone, insulin, neutral fat, ⁇ -GTP, or LDL-cholesterol,
  • the hormone is preferably testosterone or cortisol, [24] The method described.
  • the blood component is preferably testosterone, and the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably SCARNA16, PRSS27, RDBP, PSMB10, SBNO1, EMC3, MAR9, C20orf112, C14orf2, and CCDC90B.
  • the blood component is preferably insulin
  • the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably at least selected from EAPP, SDE2, LYAR, ZNF493, PSMB10, FAM71A, GPANK1, FGD4, MRPL43, and CMPK1.
  • the blood component is preferably neutral fat, and the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably CCDC9, C6orf106, CERK, HSD3B2, SUN2, FNDC4, GRAMD1C, DGAT2, ALPL, HOMER3, MTHFS, At least one selected from ADIPOR1, RBM3, EXOC8, and ARHGEF37, and more preferably all
  • the blood component is preferably ⁇ -GTP, and the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably TMEM38A, BTN3A2, NAP1L2, ABCA2, ALPL, SECTM1, C17orf62, GNB2, R3HDM4, LRG1, SBNO2, At least one selected from CD14, MLLT1, NINJ2, and LIMD2, more preferably all
  • the blood component is preferably LDL-cholesterol, and the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably selected from THTPA, LOC100506023, ZNF700, TAB3, PLEKHA
  • a database for constructing a machine learning model for analyzing the concentration of blood components Expression data of RNA derived from a gene contained in RNA derived from skin on the skin surface and having a high correlation with blood component concentration, and concentration data of the blood component obtained from the human population, Including,
  • the blood component is preferably testosterone
  • the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably selected from SCARNA16, PRSS27, RDBP, PSMB10, SBNO1, EMC3, MAR9, C20orf112, C14orf2, and CCDC90B.
  • the blood component is preferably insulin
  • the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably at least selected from EAPP, SDE2, LYAR, ZNF493, PSMB10, FAM71A, GPANK1, FGD4, MRPL43, and CMPK1.
  • the blood component is preferably neutral fat, and the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably CCDC9, C6orf106, CERK, HSD3B2, SUN2, FNDC4, GRAMD1C, DGAT2, ALPL, HOMER3, MTHFS, At least one selected from ADIPOR1, RBM3, EXOC8, and ARHGEF37, and more preferably all
  • the blood component is preferably ⁇ -GTP, and the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably TMEM38A, BTN3A2, NAP1L2, ABCA2, ALPL, SECTM1, C17orf62, GNB2, R3HDM4, LRG1, SBNO2, At least one selected from CD14, MLLT1, NINJ2, and LIMD2, more preferably all
  • the blood component is preferably LDL-cholesterol, and the gene having a high correlation with the blood component concentration is preferably selected from THTPA, LOC100506023, ZNF700, TAB3, PLEKHA
  • Test Example 1 Effect of storage temperature on stability of RNA in SSL 1.
  • Stability of RNA in SSL Sebum was collected from a whole face of a healthy person using a blotting film (5 ⁇ 8 cm, polypropylene, 3M Company). did.
  • the blotting film was transferred to a glass vial and allowed to stand at 4 ° C. for several hours, and RNA in SSL contained in the film was purified.
  • the oil blotting film was cut into an appropriate size, and RNA was extracted using QIAzol (registered trademark) Lysis Reagent (Qiagen) according to the attached protocol.
  • QIAzol registered trademark
  • Lysis Reagent Qiagen
  • SuperScript (registered trademark) VILO cDNA Synthesis kit (Life Technologies Japan KK) was used to carry out reverse transcription at 42 ° C. for 30 minutes to synthesize cDNA. Random primers included in the kit were used as the primers for the reverse transcription reaction.
  • a library containing DNA derived from the 20802 gene was prepared from the obtained cDNA by multiplex PCR. The multiplex PCR was carried out using an Ion AmpliSeqTranscriptome Human Gene Expression Kit (Life Technologies Japan K.K.) at [99 ° C., 2 minutes ⁇ (99 ° C., 15 seconds ⁇ 60 ° C., 16 minutes) ⁇ 20 cycles ⁇ 4 ° C., Hold. ] The conditions were as follows.
  • the prepared library was measured using Tape Station (Agilent Technology Co., Ltd.) and High Sensitivity D1000 Screen Tape (Agilent Technology Co., Ltd.), but no peak derived from the library was detected.
  • the reason why the peak could not be detected was that the amount of sebum collected by the subject was small, and that the amount of purified RNA was small due to the progress of decomposition after leaving at 4 ° C. after collection and before purification. it was thought.
  • human epidermal cell-derived RNA solution was further applied as RNA in an amount of 40 ng on the oil removal film from which sebum was collected in 1), and then (i) It was stored at room temperature (RT), (ii) 4 ° C, (iii) -20 ° C, or (iv) -80 ° C for 4 days.
  • RT room temperature
  • RNA extracted from frozen NHEK (NB) (Kurabo) was dissolved in a 50% (v / v) ethanol solution.
  • RNA in SSL stored at RT or 4 ° C. the peak of human-derived RNA (28S and 18S ribosomal RNA) was remarkably reduced, and the peaks of other RNAs were hardly detected.
  • RNA in SSL stored at ⁇ 20 ° C. or ⁇ 80 ° C. peaks of 28S and 18S ribosomal RNA were detected, indicating that RNA was stably stored.
  • the storage temperature of RNA in SSL is the conventional storage temperature of RNA of -80. It was estimated that -20 ° C was more suitable than 0 ° C.
  • Test Example 2 Nucleic Acid Preparation from SSL-Derived RNA by Multiplex PCR 1
  • Sebum was collected from the whole face of a healthy person with a small amount of sebum using a blotting film (3M Company), and the oil RNA was extracted from the film by the same procedure as in Test Example 1.
  • the extracted RNA was reverse transcribed to synthesize cDNA.
  • the reverse transcription reaction was performed using SuperScript (registered trademark) VILO cDNA Synthesis kit (Thermo Scientific). Random primers included in the kit were used as the primers for the reverse transcription reaction.
  • the conditions of extension temperature and time for reverse transcription were (i) 40 ° C., 60 minutes, (ii) 40 ° C., 90 minutes, (iii) 42 ° C., 60 minutes, or (iv) 42 ° C., 90 minutes (temperature Accuracy ⁇ 0.25 ° C).
  • multiplex PCR was performed under the same conditions as in Test Example 1.
  • the obtained PCR product was purified by Ampure XP (Beckman Coulter, Inc.).
  • the concentration of the PCR product in the solution of the obtained purified product was quantified by Tape Station (Agilent Technology Co., Ltd.) and High Sensitivity D1000 Screen Tape (Agilent Technology Co., Ltd.).
  • the results are shown in Table 1. The most PCR products were obtained when reverse transcription was performed at 42 ° C. for 90 minutes.
  • cDNA synthesis and multiplex PCR were carried out by the same procedure as in 1) except that the annealing and extension temperatures in PCR were changed.
  • Reverse transfer conditions were 42 ° C. and 90 minutes.
  • the annealing and extension temperatures were (i) 60 ° C., (ii) 62 ° C., (iii) 63 ° C., and (iv) 64 ° C. (temperature accuracy ⁇ 0.25 ° C.).
  • the obtained PCR product was purified by Ampure XP (Beckman Coulter, Inc.) and quantified using Tape Station (Agilent Technology Co., Ltd.) and High Sensitivity D1000 Screen Tape (Agilent Technology Co., Ltd.). The results are shown in Table 2. The most PCR products were obtained when the annealing and extension temperature was 62 ° C.
  • PCR product Sebum was collected from the whole face of a healthy person with a small amount of sebum using an oil blotting film (3M Company), and RNA was extracted from the oil blotting film by the same procedure as in Test Example 1. Using the extracted RNA, cDNA synthesis and multiplex PCR were performed in the same procedure as 1). Reverse transfer conditions were 42 ° C. and 30 minutes. The temperature of annealing and extension was 60 ° C (temperature accuracy ⁇ 0.25 ° C). The obtained PCR product was divided into two, one was purified by Ampure XP (Beckman Coulter, Inc.), and the other was not purified.
  • VILO RT Reaction Mix attached to each sample solution and SuperScript (registered trademark) VILO cDNA Synthesis kit, and attached to Ion AmpliSeqTranscript Human Human Expression liFit 5i Inc. (Life Technologies Japan Ltd.).
  • Mix and Ion AmpliSeq Transcriptome Human Gene Expression Core Panel were mixed to reconstitute the buffer composition, and the primer sequence was digested, adapter ligation and purification, and amplified according to the protocol attached to each kit to prepare a library.
  • the concentration of the obtained library was quantified using Tape Station (Agilent Technology Co., Ltd.) and High Sensitivity D1000 Screen Tape (Agilent Technology Co., Ltd.). The results are shown in Table 3. No library was detected in the unpurified sample.
  • the optimal conditions for the reverse transcription reaction are approximately 42 ° C. and 90 minutes, and the optimal conditions for the annealing and extension temperature of multiplex PCR are approximately It was 62 ° C. It was believed that performing multiplex RT-PCR under these conditions could increase the yield of nucleic acid samples from RNA in SSL. Further, the result of 3) showed that the yield of the nucleic acid sample was increased by adding the purification step after PCR, and the nucleic acid sample could be prepared even from SSL having a small RNA amount. Furthermore, as shown in Test Example 1, by storing RNA in SSL collected from a subject at ⁇ 20 ° C.
  • RNA denaturation can be suppressed and the yield of nucleic acid sample can be further increased. It was thought to be possible.
  • the reverse transcriptase used in the above-mentioned reverse transcription reaction was SuperScript (registered trademark) III Reverse Transcriptase
  • the primer was Random Primers
  • the enzyme used in the PCR was AmpliSeq HiFi Mix Plus
  • the primer was AmpliPanSripHripSampliSeq. It is Gene Expression CORE.
  • Test Example 3 Detection of atopic dermatitis using SSL-derived RNA SSL collection 20 healthy subjects (20-39 year old male, BMI 18.5 or more and less than 25.0), and atopic dermatitis patient (AD) (20) 11-year-old male, BMI: 18.5 or more and less than 25.0) subjects.
  • a healthy person had previously been confirmed by a dermatologist to have no abnormality on the skin, and AD had previously been diagnosed with atopic dermatitis by a dermatologist.
  • sebum was collected from all the faces of each subject using an oil blotting film (3M Company). The blotting film was transferred to a glass vial and stored at ⁇ 80 ° C. for about 1 month until used for RNA extraction.
  • SSL collected from a subject was stored at ⁇ 80 ° C., which is a general storage condition until used for RNA extraction. It is considered that if the medium RNA is stored under conditions (-20 ° C.) in which it can be stored more stably, the RNA expression analysis data can be obtained more stably, and thus the above-mentioned analysis results can be obtained.
  • RNA preparation and sequence analysis RNA was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 1.
  • the extracted RNA was reverse-transcribed at 42 ° C. for 90 minutes, and the multiplex PCR was performed at 62 ° C. annealing and extension temperature.
  • the obtained PCR product was purified by Ampure XP (Beckman Coulter, Inc.) and then subjected to buffer reconstitution, primer sequence digestion, adapter ligation and purification, and amplification in the same procedure as in Test Examples 2 and 3). Then, a library was prepared.
  • the prepared library was loaded on Ion 540 Chip and sequenced using Ion S5 / XL system (Life Technologies Japan Ltd.).
  • RNA expression analysis The expression levels of SSL-derived RNA species whose expression was confirmed by sequencing were compared between normal subjects and AD. As the RNA species for comparison, 19 immune response-related RNAs and 17 keratinization-related RNAs were used. According to the literature (J Allergy Clin Immunol, 2011, 127: 954-964), these RNA species may differ in the ratio of expression level in healthy subjects between affected and unaffected parts of AD skin tissue. It has been reported.
  • RNA whose expression was increased by AD is shown in light gray
  • RNA whose expression was decreased in contrast is shown in dark gray.
  • Student's t-test was performed for significance test.
  • Many of the immune response-related RNAs in the SSL-derived RNAs had increased expression levels in AD as compared with healthy individuals, as reported in the above literature.
  • SSL-derived RNA contains atopic dermatitis-related markers that reflect an increase in inflammatory condition, a decrease in barrier function, etc., and atopic dermatitis based on the expression of the marker in these SSL-derived RNAs. It has been shown that dermatitis patients can be determined.
  • Test Example 4 Prediction of Blood Component Concentration Using SSL-Derived RNA Healthy male (20-59 years old, BMI 18.5 or more and less than 25.0) 38 confirmed to have no abnormality on the skin by a dermatologist in advance 38 First name was the subject.
  • Blood collection and quantification of blood constituent concentrations 3 mL of blood was collected from each subject's arm using a vacuum blood collection tube, and serum was separated and stored at -80 ° C. Serum testosterone concentration was quantified from the stored serum using a Testosterone ELISA Kit (Cyman) according to the attached protocol. Regarding the concentrations of insulin, neutral lipid, ⁇ -GTP and LDL-cholesterol in serum, the quantification was entrusted to an external laboratory (LSI Rulece Co., Ltd.).
  • RNA in SSL was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 3, a library was prepared, RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were measured.
  • RNA derived from the molecules shown below as RNA having the highest correlation with serum concentrations of 1) insulin, 2) neutral fat, 3) ⁇ -GTP, 4) LDL-cholesterol based on RPM values. was selected.
  • Insulin EAPP, SDE2, LYAR, ZNF493, PSMB10, FAM71A, GPANK1, FGD4, MRPL43, and CMPK1.
  • Neutral fat CCDC9, C6orf106, CERK, HSD3B2, SUN2, FNDC4, GRAMD1C, DGAT2, ALPL, HOMER3, MTHFS, ADIPOR1, RBM3, EXOC8, and ARHGEF37.
  • ⁇ -GTP TMEM38A, BTN3A2, NAP1L2, ABCA2, ALPL, SECTM1, C17orf62, GNB2, R3HDM4, LRG1, SBNO2, CD14, MLLT1, NINJ2, and LIMD2.
  • LDL-cholesterol THTPA, LOC100506023, ZNF700, TAB3, PLEKHA1, ZNF845, FXC1, CUL4A, NDUFV1, and AMZ2.
  • the expression level (RPM value) of SSL-derived RNA for each of the 31 selected RNAs described above was used as an explanatory variable, and insulin, triglyceride, ⁇ -GTP or LDL-cholesterol in blood of the 31 people was used as an explanatory variable.
  • concentration as an objective variable, an optimal prediction model was constructed and selected by Visual Mining Studio software (NTT mathematical system Co., Ltd.).
  • NTT mathematical system Co., Ltd. Visual Mining Studio software
  • the calculated predicted values had a positive correlation with the measured values of insulin, triglyceride, ⁇ -GTP and LDL-cholesterol concentrations in serum. From this, it was revealed that SSL-derived RNA is a useful index for predicting blood insulin, triglyceride, ⁇ -GTP and LDL-cholesterol levels.
  • Test Example 5 Evaluation of external preparation for skin (facial cleanser) (1) Identification of RNA species used for predicting effect of facial cleanser on skin and SSL collection
  • RNA species used for predicting effect of facial cleanser on skin and SSL collection Nine healthy men (20 to 39 years old) were used as test subjects.
  • a face wash Biore Ouchi de Este, Kao Co., Ltd.
  • the test subject washed the entire face twice a day (morning and evening) for one week using an appropriate amount (about 1 g) of the test product.
  • SSL was collected from all faces of the test subjects using an oil blotting film (3M company).
  • RNA in SSL was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 3, a library was prepared, RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were measured.
  • RNA whose value is 0.05 or less and whose RPM value is more than doubled, BNIP3, CALML3, GAL, HSPA5, JUNB, KIF13B, KRT14, KRT17, KRT6A, OVOL1, PPIF, PRDM1, RBM3, RPLP1, RPS4X, SEPT9.
  • RNA from 22 molecules, SOAT1, SPNS2, UBB, VCP, WIPI2, and YPEL3 were identified (Table 4).
  • molecules such as BNIP3, OVOL1, KRT14 and KRT17, which are associated with keratinization of the skin, and molecules such as JUNB and PRDM1, which are associated with anti-inflammatory action.
  • the expression level of these molecules was increased by using the present cleansing agent, suggesting that these molecules may be markers showing improvement in skin condition.
  • ii) After washing the face, acclimatize for 15 minutes in a constant temperature room (20 ⁇ 5 ° C., 40% RH).
  • a corneometer MPA580, Courage + Khazaka, Germany was used to measure the amount of stratum corneum water on the left cheek at one location.
  • RNA in SSL was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 3, a library was prepared, RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were measured.
  • the change in the stratum corneum moisture content became a negative value due to the influence of the temperature significantly decreased on the test day one week after the start of use, as compared to the test day 0 on the start of use of this test.
  • the water content in the stratum corneum tended to decrease.
  • the decrease amount was small in the low value group, indicating that the decrease in water content tended to be suppressed.
  • a large proportion of people who felt that the moisturizing state of the skin was improved in the low value group was recognized as compared with the high value group (FIG. 7).
  • SSL-derived RNA for example, 22 kinds of RNA found in this Example
  • SSL-derived RNA characteristically expressed or not expressed in a person who is likely to enjoy the effects of a certain external preparation for skin
  • the SSL-derived RNA in a subject is identified. It is possible to predict whether or not the effect will be obtained when the subject uses the external preparation for skin by examining the expression level of.
  • Test Example 6 Detection of Novel Atopic Dermatitis Marker Molecule Using SSL-Derived RNA 55 healthy subjects (20-49 year old male, BMI 18.5 or more and less than 25.0) and mild atopic dermatitis patients (20 The subjects were 15 to 39-year-old males, BMI 18.5 to less than 25.0) and 25 moderate atopic dermatitis patients (20-39-year-old male, BMI 18.5 to less than 25.0). A healthy person had previously been confirmed by a dermatologist to have no abnormality on the skin, and a patient with atopic dermatitis had previously been diagnosed with atopic dermatitis by a dermatologist.
  • RNA in SSL was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 3, a library was prepared, RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were measured.
  • the RNA constituting GO: 0050911 contains about 400 kinds of olfactory receptors (ORs), and the expression of 370 kinds of ORs is statistically significant in patients with atopic dermatitis as compared with healthy subjects. , And these decreased expression contributed to the significance of GO. From this, it was suggested that the expression levels of these 370 ORs contained in the SSL-derived RNA information may be a useful marker for distinguishing between healthy subjects and atopic dermatitis patients.
  • ORs olfactory receptors
  • Test Example 7 Detection of Novel Sensitive Skin Marker Molecule Using SSL-Derived RNA Healthy subject (20-59 years old, BMI 18.5 or more and less than 25.0) confirmed by a dermatologist to have no abnormality on the skin 42 people were made into the candidate of a test subject. Questionnaires regarding the presence or absence of awareness of sensitive skin to these candidates (one out of four, "I don't care”, “I don't care”, “I don't care”, and “I don't care at all”. 10 people who chose “I do not care” or “I do not care at all” were in the group with no subjective symptoms of sensitive skin, and 13 people who chose “I care” were subjective symptoms of sensitive skin. The subjects were divided into groups.
  • RNA in SSL was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 3, a library was prepared, RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were measured.
  • the RPM value (Log 2 RPM value) converted into the logarithmic value of the base 2 was used for data analysis.
  • the Log 2 RPM value decreased more than 2 times, and the p value in Student's t-test was 0.05 or less.
  • a group of 693 genes was extracted ((E) in Tables 7-1 to 7-20). Then, using the Log 2 RPM value, the level of FDR was set to 5%, and BP was searched by gene ontology enrichment analysis according to the above-mentioned published literature.
  • Test Example 8 Detection of Sebum Secretion, Water Content, and Redness-related Marker Molecule Using SSL-Derived RNA Subject Healthy male (20-59 years old, BMI 18.5 or higher) confirmed by a dermatologist to have no abnormality on the skin. 38 subjects were used as subjects.
  • RNA in SSL was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 3, a library was prepared, RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were measured.
  • Sebum Secretion-related Molecules Grouping was performed with a person with a casual sebum amount value of less than 100 measured using Sebumeter as a low value group and a person with a value of 150 or more as a high value group.
  • the comparison of the expression level (RPM value) of SSL-derived RNA between the two groups of the low value group and the high value group was carried out in the same procedure as in Test Example 7, and as a result, 594 RNAs were statistically significantly changed in expression. It was shown that ((I) in Tables 7-1 to 7-17). Among them, as shown in FIG.
  • Basigin Basigin
  • HCAR2 Hydroxycarboxylic ashes receptor 2
  • HCAR2 has also been reported to have an effect of suppressing lipid accumulation in macrophages (J Lipid Res, 2014, 2501-2508). From these findings, it was suggested that RNA contained in SSL is a useful index that reflects the amount of sebum secreted.
  • RNA contained in SSL is a useful index reflecting the water content of the skin.
  • Test Example 9 Prediction Subjects of Skin Condition Using SSL-Derived RNA 39 healthy women (30s) who had no trouble on the skin of the face, fingers and upper arms were used as subjects.
  • Sebum Sebum was collected from all the faces of each subject before washing the face using an oil blotting film (5 cm ⁇ 8 cm, 3M company), and stored as a sample for SSL-derived RNA analysis at ⁇ 80 ° C. for about 1 month.
  • the horny layer water content was measured using Corneometer (MPA580, Courage + Khazaka, Germany) and Skicon (Yayoi Co., Ltd.) using Tewameter (MPA580, Courage + Khasaka, Germany).
  • the skin water loss (TEWL) was measured for sebum using Sebumeter (MPA580, Courage + Khazaka, Germany), and the amount of melanin and erythema was measured using CM26000d (Konica Minolta Japan). In addition, except that the amount of sebum was measured at the forehead, it was measured at the cheek.
  • the two pieces were arranged near the midline of the forehead so that they did not overlap, and lightly pressed for 10 seconds to collect sebum.
  • the cigarette paper from which the sebum was collected was placed in a screw tube, methanol was immediately added, and it was frozen and stored at ⁇ 80 ° C. until analysis.
  • RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were determined. It was measured.
  • evaluation values and measurement values in each prediction target item are converted into deviation values within each target data set, and the The value was used as the target value.
  • RNA profile data set obtained from the subjects 80% of the RNA profile data for 31 persons was used as training data for the skin condition prediction model, and the remaining 20% of RNA profile data for 8 persons was used as model accuracy.
  • the test data was used for evaluation.
  • a division method that makes the age distribution uniform (division 1) and a division method that makes the target values of the prediction target items uniform (division 2) were examined.
  • -Model construction Model construction was performed using the caret package of the statistical analysis environment R. ..
  • the prediction model was constructed by using the data of the expression amount of SSL-derived RNA (Log 2 RPM value) of the training data as an explanatory variable and using the target value of each prediction target item as an objective variable.
  • Linear regression model Linear model
  • Lasso regression Lasso regression
  • Random forest Random forest
  • neural network Neural net
  • SVM linear kernel support vector machine
  • rbf linear kernel support vector machine
  • the prediction model was trained by performing 10-fold cross-validation using six kinds of algorithms of the kernel support vector machine (SVM (rbf)). ..
  • the expression level (Log 2 RPM value) of the SSL-derived RNA of the test data was input to the model after learning, and the target prediction value of each prediction item was calculated. ..
  • the root mean square error (RMSE) of the difference between the predicted value and the measured value was calculated for each prediction item, and the model with the smallest value was selected as the optimum prediction model.
  • Table 9 shows the data division method, the used algorithm, and the RMSE that gave the minimum RMSE for each prediction target item.
  • FIG. 11 shows a scatter diagram in which the predicted value and the measured value of the target value in the optimum prediction model are plotted.
  • R in the figure indicates a correlation coefficient in Pearson's correlation analysis between the predicted value and the actually measured value. Positive correlation coefficients were obtained for all items to be predicted, and it was shown that the skin condition can be predicted by using the data on the expression amount of SSL-derived RNA.
  • RNA in SSL was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 3, a library was prepared, RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were measured.
  • RNA profile data for 102 persons corresponding to 80% was randomly extracted and used as training data for a blood cortisol concentration prediction model. The remaining 20% of RNA profile data for 26 persons was used as test data used for evaluation of model accuracy.
  • Model building Model building was performed using Python's machine learning library, scikit-learn. .. Using the data of the expression amount of SSL-derived RNA (Log 2 RPM value) of the training data as an explanatory variable and the blood cortisol concentration as an objective variable, 10-fold cross validation was performed to train a prediction model. ..In the cross-validation, after compressing the expression amount data of 1000 genes extracted as feature amount genes into the first to tenth principal components by principal component analysis, while performing grid search for each algorithm and hyperparameter candidate value I learned the model. ..Input the expression amount of SSL-derived RNA (Log 2 RPM value) of the test data to each model after learning, calculate the predicted value, and select the model with the smallest RMSE of the difference from the measured value as the optimal prediction model Was selected as.
  • FIG. 12 shows a scatter diagram in which the predicted value of blood cortisol concentration is plotted against the measured value.
  • the correlation coefficient (R) and the RMSE value in Pearson's correlation analysis between the predicted value and the measured value are shown in the figure. As shown in the figure, a positive correlation coefficient was obtained, and it was shown that the blood cortisol concentration can be predicted using the data of the expression amount of SSL-derived RNA.
  • Test Example 11 Prediction of cumulative UV exposure time using SSL-derived RNA Subjects: 130 healthy women (20s to 50s) who had no trouble on the skin of the face, fingers and upper arms were used as subjects.
  • RNA in SSL was extracted from the stored oil blotting film by the same procedure as in Test Example 3, a library was prepared, RNA species were identified by sequencing, and their expression levels were measured.
  • RNA profile data for 104 persons corresponding to 80% was randomly extracted and used as training data for the cumulative ultraviolet exposure time prediction model. The remaining 20% of RNA profile data for 26 persons was used as test data used for evaluation of model accuracy.
  • FIG. 13 shows a scatter diagram in which the predicted value of the ultraviolet exposure time is plotted against the calculated value based on the questionnaire.
  • the correlation coefficient (R) and the RMSE value in Pearson's correlation analysis between the predicted value and the calculated value are shown in the figure. As shown in the figure, a positive correlation coefficient was obtained, and it was shown that the cumulative UV exposure time can be predicted without using a questionnaire by using the data on the expression amount of SSL-derived RNA. ..

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Abstract

被験体のRNAを高精度に解析する方法の提供。被験体から採取したRNA含有皮膚表上脂質を0℃以下で保存することを含む、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法。被験体の皮膚表上脂質に含まれるRNAをcDNAに変換した後にマルチプレックスPCRにより増幅し、得られた反応産物を精製することを含む、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法。

Description

被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法
 本発明は、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法、および該核酸を用いた被験体の皮膚の解析方法に関する。
 生体試料中の分子(核酸、タンパク質、代謝物等)の解析によりヒトの生体内の現在、さらには将来の生理状態を調べる技術が開発されている。なかでも、核酸分子を用いた解析は、網羅的な解析方法が確立されていることから一度の解析で豊富な情報を得られること、および一塩基多形やRNA機能などに関する多くの研究報告に基づいて解析結果の機能的な紐付けが容易であることといった利点を有する。
 生体の様々な組織の中でも、皮膚は、外界と接していることから、侵襲性低く生体試料を採取できる組織として注目されている。皮膚からの非侵襲的な核酸の採取および解析法として、湿らせたコットンスワブ(綿球)で皮膚表面を拭うことによりヒト皮膚サンプルを採取し、RNAプロファイリングを行なうことが報告されている(非特許文献1)。特許文献1には、皮膚表上脂質から被験体の皮膚細胞に由来するRNA等の核酸を分離し、生体の解析用の試料として用いることが記載されている。
(特許文献1)国際公開公報第2018/008319号
(非特許文献1)Forensic Sci Int Genet,2012, 6(5):565-577
 一実施形態において、本発明は、被験体から採取したRNA含有皮膚表上脂質を0℃以下で保存することを含む、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法を提供する。
 別の一実施形態において、本発明は、被験体の皮膚表上脂質に含まれるRNAを逆転写によりcDNAに変換し、次いで該cDNAをマルチプレックスPCRにかけること、および
 該PCRの反応産物を精製すること、
を含む、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法を提供する。
 別の一実施形態において、本発明は、前記方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体の皮膚、皮膚以外の部位、または全身の状態の解析方法を提供する。
 別の一実施形態において、本発明は、前記方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体に対する皮膚外用剤、皮内投与剤、貼付剤、経口剤または注射剤の効果または効能の評価方法を提供する。
 別の一実施形態において、本発明は、前記方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体の血中成分濃度の解析方法を提供する。
SSL中RNAの安定性に対する保存温度の影響。18S:18SリボソーマルRNA、28S:28SリボソーマルRNA。 SSL由来RNAにおけるアトピー性皮膚炎関連マーカーの発現。 機械学習モデルに基づくSSL由来RNA発現量からの血中テストステロン濃度の予測値。縦軸は予測値、横軸は実測値を表す。 機械学習モデルに基づくSSL由来RNA発現量からの血中の各種成分の濃度の予測結果。 洗顔料の使用により発現が上昇する22種のRNA群の発現量(0day)に基づいた被験者の群分け。 洗顔料の使用による角層水分量の変化。 アンケート結果に基づく洗顔料使用後の保湿効果を実感した者の割合。 皮脂分泌量の高い群、低い群におけるBSGおよびHCAR2の発現。 水分量の高い群、低い群におけるASPRV1およびPADI3の発現。 皮膚の赤みの高い群、低い群におけるSOCS3、JUNBおよびIL-1Bの発現。 機械学習モデルに基づくSSL由来RNA発現量からの皮膚状態の予測値。縦軸は予測値、横軸は実測値を表す。 機械学習モデルに基づくSSL由来RNA発現量からの血中コルチゾール濃度の予測値。縦軸は予測値、横軸は実測値を表す。 機械学習モデルに基づくSSL由来RNA発現量からの累積紫外線曝露時間の予測値。縦軸は予測値、横軸は被験者からのアンケートに基づいた算出値を表す。
発明の詳細な説明
 本明細書中で引用された全ての特許文献、非特許文献、およびその他の刊行物は、その全体が本明細書中において参考として援用される。
 本明細書中に開示される遺伝子の名称は、NCBI([www.ncbi.nlm.nih.gov/])に記載のあるOfficial Symbolに従う。一方で遺伝子オントロジー(GO)に関しては、String([string-db.org/])に記載のあるPathway ID.に従う。
 本発明は、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法、および該核酸を用いた被験体の皮膚の解析方法に関する。
 本発明の方法によれば、被験体の皮膚表上脂質に含まれる皮膚細胞に由来する核酸試料を安定的に保存することができる。したがって、本発明は、核酸試料を用いた解析(例えば、遺伝子解析、診断等)の精度を向上させる。さらに、本発明の方法で調製された皮膚細胞由来の核酸試料に含まれる特定マーカー遺伝子由来の成分の濃度は、血中に存在する各種成分の濃度に相関するため、該核酸試料を用いることで非侵襲的な血中成分濃度測定が可能になる。
 RNAは分解されやすい性質を有するため、特殊な処理を施されている場合以外は、-80℃という特別な低温条件下で保存されるのが通常である。分解によりRNAの量が減少した試料を用いた場合、解析の精度は低下する。RNAを逆転写反応によりcDNAに変換して保存する場合でも、元のRNAが不安定な状態にある場合には充分な量のcDNAを得られないため、やはり解析の精度は低下する。
 本発明者は、以前に、皮膚表上に存在する脂質(皮膚表上脂質)に被験体の皮膚細胞に由来するRNAが含まれており、これを用いて生体の解析が可能であることを見出し、特許出願した(特許文献1)。今回、さらに本発明者は、当該皮膚表上脂質に含まれるRNAが一般的な低温条件で保存可能であること、さらに従来の-80℃という特別な低温条件でなくても安定的に保存可能であることを見出した。さらに本発明者は、当該皮膚表上脂質から分離したRNAを、所定の条件での逆転写反応およびPCRにかけ、次いで精製することによって、RNA含有量が少ない皮膚表上脂質からでも解析に充分な量の核酸試料を獲得できることを見出した。
 したがって、一態様において、本発明は、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法を提供する。一実施形態において、本発明による被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法は、被験体から採取したRNA含有皮膚表上脂質を0℃以下で保存することを含む。別の一実施形態において、本発明による被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法は、被験体の皮膚表上脂質に含まれるRNAを逆転写によりcDNAに変換し、次いで該cDNAをマルチプレックスPCRにかけること、および該PCRの反応産物を精製することを含む。
 本明細書において、「皮膚表上脂質(skin surface lipids;SSL)」とは、皮膚の表上に存在する脂溶性画分をいい、皮脂と呼ばれることもある。一般に、SSLは、皮膚にある皮脂腺等の外分泌腺から分泌された分泌物を主に含み、皮膚表面を覆う薄い層の形で皮膚表上に存在している。
 本明細書において、「皮膚」とは、特に限定しない限り、体表の表皮、真皮、毛包、ならびに汗腺、皮脂腺およびその他の腺などの組織を含む領域の総称である。
 本発明の方法により調製される被験体の皮膚細胞に由来する核酸は、DNA、RNAなど特に限定されないが、好ましくはRNA、または該RNAから調製されたDNAである。RNAとしては、mRNA、tRNA、rRNA、small RNA(例えば、microRNA(miRNA)、small interfering RNA(siRNA)、Piwi-interacting RNA(piRNA)など)、long intergenic non-coding(linc)RNA、などが挙げられる。mRNAは、タンパク質をコードするRNAであり、多くは1000nt以上の長さを有する。miRNA、siRNA、piRNAおよびlincRNAは、タンパク質をコードしないnon-coding(nc)RNAである。miRNAは、ncRNAのうち、長さ19-30nt程度の小さなRNAである。lincRNAは、mRNA同様にpoly-Aをもつ長いnon-coding RNAであり、200nt以上の長さを有する(非特許文献1)。より好ましくは、本発明の方法において調製されるRNAは、200nt以上の長さを有するRNAである。さらに好ましくは、本発明の方法において調製されるRNAは、mRNAおよびlincRNAからなる群より選択される少なくとも1種である。本発明の方法において調製されるDNAの例としては、前述したRNAから調製されたcDNA、該cDNAからの反応産物(例えばPCR産物、クローンDNA等)などが挙げられる。
 本発明の方法における被験体は、皮膚上にSSLを有する生物であればよい。被験体の例としては、ヒトおよび非ヒト哺乳動物を含む哺乳動物が挙げられ、好ましくはヒトである。好ましくは、該被験体は、自身の核酸の解析を必要とするかまたは希望するヒトまたは非ヒト哺乳動物である。また好ましくは、該被験体は、皮膚における遺伝子発現解析、または核酸を用いた皮膚もしくは皮膚以外の部位の状態の解析を必要とするかまたは希望するヒトまたは非ヒト哺乳動物である。
 被験体から採取されたSSLは、該被験体の皮膚細胞で発現したRNAを含み、好ましくは該被験体の表皮、皮脂腺、毛包、汗腺、および真皮のいずれかで発現したRNAを含み、より好ましくは該被験体の表皮、皮脂腺、毛包、および汗腺のいずれかで発現したRNAを含む(特許文献1参照)。したがって、本発明の方法により調製される被験体の皮膚細胞に由来するRNAは、好ましくは被験体の表皮、皮脂腺、毛包、汗腺および真皮から選択される少なくとも1部位由来のRNAであり、より好ましくは表皮、皮脂腺、毛包および汗腺から選択される少なくとも1部位由来のRNAである。
 一実施形態において、本発明の方法は、被験体のSSLを採取することをさらに含んでいてもよい。SSLが採取される皮膚の部位としては、頭、顔、首、体幹、手足等の身体の任意の部位の皮膚、アトピー、ニキビ、乾燥、炎症(赤み)、腫瘍等の疾患を有する皮膚、創傷を有する皮膚、などが挙げられるが、特に限定されない。また、SSLが採取される皮膚の部位は、好ましくは、手のひら、背部、足の裏、または指の皮膚を含まない。
 被験体の皮膚からのSSLの採取には、皮膚からのSSLの回収または除去に用いられているあらゆる手段を採用することができる。好ましくは、後述するSSL吸収性素材、SSL接着性素材、または皮膚からSSLをこすり落とす器具を使用することができる。SSL吸収性素材またはSSL接着性素材としては、SSLに親和性を有する素材であれば特に限定されず、例えばポリプロピレン、パルプ等が挙げられる。皮膚からのSSLの採取手順のより詳細な例としては、あぶら取り紙、あぶら取りフィルム等のシート状素材へSSLを吸収させる方法、ガラス板、テープ等へSSLを接着させる方法、スパーテル、スクレイパー等によりSSLをこすり落として回収する方法、などが挙げられる。SSLの吸着性を向上させるため、脂溶性の高い溶媒を予め含ませたSSL吸収性素材を用いてもよい。一方、SSL吸収性素材は、水溶性の高い溶媒や水分を含んでいるとSSLの吸着が阻害されるため、水溶性の高い溶媒や水分の含有量が少ないことが好ましい。SSL吸収性素材は、乾燥した状態で用いることが好ましい。
 本発明の一実施形態においては、当該採取されたRNA含有SSLは0℃以下の低温条件で保存される。当該採取されたRNA含有SSLは、RNAの分解を極力抑えるために、採取後できるだけ速やかに所定の低温条件で保存することが好ましい。本発明における該RNA含有SSLの保存の温度条件は、0℃以下であればよいが、好ましくは-20±20℃~-80±20℃、より好ましくは-20±10℃~-80±10℃、さらに好ましくは-20±20℃~-40±20℃、さらに好ましくは-20±10℃~-40±10℃、さらに好ましくは-20±10℃、さらに好ましくは-20±5℃である。この温度条件は、従来一般的なRNAの保存条件(例えば-80℃)と比べてかなりマイルドな条件である。したがって、本発明における該RNA含有SSLを好ましい低温条件で保存するには、超低温冷凍庫や専用の保存容器などの特別な機器を使用する必要がなく、通常の冷凍庫や冷蔵庫の冷凍室を使用することができる。また本発明における該RNA含有SSLの該低温条件での保存の期間は、特に限定されないが、好ましくは12か月以下、例えば6時間以上12ヶ月以下、より好ましくは6ヶ月以下、例えば1日間以上6ヶ月以下、さらに好ましくは3ヶ月以下、例えば3日間以上3ヶ月以下である。
 採取した当該RNA含有SSLからのRNAの分離には、生体試料からのRNAの抽出または精製に通常使用される方法、例えば、フェノール/クロロホルム法、AGPC(acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction)法、またはTRIzol(登録商標)、RNeasy(登録商標)、QIAzol(登録商標)などのカラムを用いた方法、シリカをコーティングした特殊な磁性体粒子を用いる方法、Solid Phase Reversible Immobilization磁性体粒子を用いる方法、ISOGEN等の市販のRNA抽出試薬による抽出などを用いることができる。
 本発明の別の一実施形態において、当該RNA含有SSLから分離されたRNA(SSL由来RNA)は、RNAの形態のまま各種解析に使用され得る。好ましい実施形態において、該SSL由来RNAは、DNAに変換される。好ましくは、該SSL由来RNAを逆転写によりcDNAに変換し、次いで該cDNAをPCRにかけ、得られた反応産物を精製する。該逆転写には、解析したい特定のRNAを標的としたプライマーを用いてもよいが、より包括的な核酸の保存および解析のためにはランダムプライマーを用いることが好ましい。また該PCRでは、解析したい特定のDNAを標的としたプライマーペアを用いて該特定のDNAのみを増幅してもよいが、複数のプライマーペアを用いて複数のDNAを増幅してもよい。好ましくは、該PCRは、マルチプレックスPCRである。これは、PCR反応系に複数のプライマー対を同時に使用することで、複数の遺伝子領域を同時に増幅する方法である。マルチプレックスPCRは、市販のキット(例えば、Ion AmpliSeqTranscriptome Human Gene Expression Kit;ライフテクノロジーズジャパン株式会社等)を用いて実施することができる。
 RNAの逆転写には、一般的な逆転写酵素または逆転写試薬キットを使用することが出来る。好適には、正確性および効率性の高い逆転写酵素または逆転写試薬キットが用いられ、その例としては、M-MLV Reverse Transcriptase及びその改変体、あるいは市販の逆転写酵素または逆転写試薬キット、例えばPrimeScript(登録商標)Reverse Transcriptaseシリーズ(タカラバイオ社)、SuperScript(登録商標)Reverse Transcriptaseシリーズ(Thermo Scientific社)等が挙げられる。SuperScript(登録商標)III Reverse Transcriptase、SuperScript(登録商標)VILO cDNA Synthesis kit(いずれもThermo Scientific社)などが好ましく用いられる。
 当該逆転写およびPCRの反応条件を調整することで、PCR反応産物の収率がより向上し、ひいてはそれを用いた解析の精度がより向上する。好適には、該逆転写での伸長反応において、温度を好ましくは42℃±1℃、より好ましくは42℃±0.5℃、さらに好ましくは42℃±0.25℃に調整し、一方、反応時間を好ましくは60分間以上、より好ましくは80~100分間に調整する。また好適には、該PCRにおけるアニーリングおよび伸長反応の温度は、好ましくは62℃±1℃、より好ましくは62℃±0.5℃、さらに好ましくは62℃±0.25℃である。したがって、該PCRでは、好ましくはアニーリングおよび伸長反応が1ステップで行われる。該アニーリングおよび伸長反応のステップの時間は、増幅すべきDNAのサイズ等に依存して調整され得るが、好ましくは14~18分間である。該PCRにおける変性反応の条件は、増幅すべきDNAに依存して調整され得るが、好ましくは95~99℃で10~60秒間である。上記のような温度および時間での逆転写およびPCRは、一般的にPCRに使用されるサーマルサイクラーを用いて実行することができる。
 当該PCRで得られた反応産物の精製は、反応産物のサイズ分離によって行われることが好ましい。サイズ分離により、目的のPCR反応産物を、PCR反応液中に含まれるプライマーやその他の不純物から分離することができる。DNAのサイズ分離は、例えば、サイズ分離カラムや、サイズ分離チップ、サイズ分離に利用可能な磁気ビーズなどによって行うことができる。サイズ分離に利用可能な磁気ビーズの好ましい例としては、Ampure XP等のSolid Phase Reversible Immobilization(SPRI)磁性ビーズが挙げられる。Ampure XPとDNA溶液を混合すると、DNAは磁性ビーズの表面にコーティングされたカルボキシル基に吸着され、マグネットを用いて磁性ビーズのみを回収することでDNAが精製される。またAmpure XP溶液とDNA溶液の混合比を変化させると磁性ビーズに吸着するDNAの分子サイズが変化する。この原理を利用することで、捕捉したい特定の分子サイズのDNAを磁性ビーズ上に回収し、それ以外の分子サイズのDNAや不純物を精製することが可能である。
 精製したPCR反応産物に対して、その後の解析を行うために必要なさらなる処理を施してもよい。例えば、DNAのシーケンシングやフラグメント解析のために、精製したPCR反応産物を、適切なバッファー溶液へと調製したり、PCR増幅されたDNAに含まれるPCRプライマー領域を切断したり、増幅されたDNAにアダプター配列をさらに付加したりしてもよい。例えば、精製したPCR反応産物をバッファー溶液へと調製し、増幅DNAに対してPCRプライマー配列の除去およびアダプターライゲーションを行い、得られた反応産物を、必要に応じて増幅して、各種解析のためのライブラリーを調製することができる。これらの操作は、例えば、SuperScript(登録商標)VILO cDNA Synthesis kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)に付属している5×VILO RT Reaction Mix、およびIon AmpliSeq Transcriptome Human Gene Expression Kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)に付属している5×Ion AmpliSeq HiFi Mix、およびIon AmpliSeq Transcriptome Human Gene Expression Core Panelを用いて、各キット付属のプロトコルに従って行うことができる。
 当該逆転写およびPCRにかけるSSL由来RNAは、生体から採取した直後のRNA含有SSLに由来するRNA、または生体から採取した後室温もしくは冷蔵保存されていたRNA含有SSLに由来するRNAでもよいが、生体から採取した後、0℃以下で保存されていたRNA含有SSLに由来するRNAが好ましい。該0℃以下の保存は、-80℃での保存でもよいが、好ましくは-20±10℃、より好ましくは-20±5℃での保存である。該SSL由来RNAは、SSLから分離された後、直ちに上記逆転写やPCRに使用されてもよいが、使用まで通常の方法で保存されてもよい。
 本発明の方法によりSSL由来RNAから調製された被験体の皮膚細胞に由来する核酸は、核酸を用いる各種の解析または診断に使用することができる。したがって、本発明はまた、上記本発明による核酸の調製方法により調製した核酸を解析することを含む、核酸の解析方法を提供する。上述した本発明による核酸の調製方法により調製した核酸である。本発明により調製された核酸を用いて行うことができる解析や診断の例としては、以下が挙げられる:
(i)被験体の皮膚に関する遺伝子発現解析およびその他の遺伝子情報の解析、ならびにそれらの解析に基づく被験体の皮膚に関する機能解析、など;
(ii)被験体の皮膚の疾患または状態の解析、例えば、皮膚の健康状態(例えば、皮脂分泌、水分量、赤味、アトピー性皮膚炎、敏感肌などの皮膚状態)の評価、皮膚の状態の現状予測もしくは将来予測、皮膚の累積紫外線曝露時間などの過去の履歴の予測、皮膚疾患の診断もしくは予後診断、皮膚ガンの診断もしくは予後診断、皮膚の微細変化の評価、など;
(iii)前述した被験体の皮膚の疾患または状態の解析を利用した、皮膚外用剤、皮内投与剤、貼付剤、経口剤、注射剤などの効果または効能の評価;
(iv)被験体の皮膚以外の部位または全身の状態の解析、例えば、全身的な健康状態の評価もしくは将来予測、および神経疾患、心血管疾患、代謝性疾患、ガン等の各種疾患の診断もしくは予後診断、など;
(v)被験体の血中成分濃度の解析。
 本発明により調製された核酸を用いた解析や診断のより詳細な例を以下に示す。
遺伝子発現解析
 特許文献1に開示されているとおり、SSLは、被験体由来のmRNA等の高分子量RNAを豊富に含む。SSLは、被験体から非侵襲的に採取することができるmRNAの供給源であり、遺伝子発現解析用の生体試料として有用である。さらに、SSL中のmRNAは、皮脂腺、毛包および表皮の遺伝子発現プロファイルを反映している(特許文献1の実施例1~4を参照)。したがって、本発明により調製された核酸は、皮膚、特に皮脂腺、毛包および表皮の遺伝子発現解析用の生体試料として好適である。
皮膚の解析
 本発明により調製された核酸を試料として、被験体の皮膚を解析することができる。該皮膚の解析の例としては、前述した遺伝子発現解析、皮膚状態の解析などが挙げられる。該皮膚状態の解析の例としては、所定の疾患または状態を有するまたは有さない皮膚の検出が挙げられる。所定の疾患または状態の例としては、皮脂量の不足もしくは過多、皮膚水分量の不足もしくは過多、赤味、アトピー性皮膚炎、敏感肌などが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、本発明により調製された核酸から被験体の皮膚における皮脂量、皮膚水分量、赤味、アトピー性皮膚炎、敏感肌などの所定の疾患または状態のマーカー遺伝子の発現レベルを解析することにより、該被験体の皮膚が該所定の疾患または状態を有するか否かを決定することができる。好適には、被験体について取得した所定の疾患または状態のマーカー遺伝子の発現レベルを、該所定の疾患または状態を有する群(陽性対照)または有さない群(陰性対照)のSSLから本発明の方法により調製した核酸における該マーカー遺伝子の発現レベルと比較することで、該被験体の皮膚が該所定の疾患または状態を有するか否かを決定することができる。マーカー遺伝子には公知の皮膚状態関連マーカー遺伝子を使用することができる。
 皮膚の解析の別の例としては、皮膚状態の予測が挙げられ、該皮膚状態の例としては、皮膚物性の予測、皮膚の目視または触診評価の予測、皮脂組成の予測などが挙げられる。該皮膚物性の例としては、角層水分量、経皮水分蒸散量(TEWL)、皮脂量、メラニン量、紅斑量などが挙げられる。該皮膚の目視または触診評価の例としては、通常は専門判定員が目視または触診により評価する皮膚の状態が挙げられる。該目視評価のより具体的な例としては、「きれいさ」、「透明感」、「明るさ」、「つや」、「しみ」、「クマ目立ち」、「黄色み」、「全体赤み」、「頬きめじわ」、「口角たるみ」、「鱗屑」、「ニキビ」、「頬の毛穴目立ち」、「鼻の毛穴目立ち」などの有無または程度の評価が挙げられ、触診評価の例としては「ざらつき感」、「しっとり感」などの有無または程度の評価が挙げられる。該皮脂組成の例としては、皮脂を構成する遊離脂肪酸(FFA)、ワックスエステル(WE)、コレステロールエステル(ChE)、スクワレン(SQ)、スクワレンエポキシド(SQepo)、酸化スクワレン(SQOOH)、ジアシルグリセロール(DAG)、トリアシルグリセロール(TAG)などの成分の量が挙げられる。
 後述の実施例に示すとおり、SSL由来RNA解析から得られるRNA発現プロファイルと、それに紐付く各種皮膚状態の測定値や評価値に関するデータを相関解析することで、各種皮膚状態と関連性が高い遺伝子を選択し、予測モデルの構築に使用することができる。皮膚状態の予測に使用する具体的な関連遺伝子としては、表8に示す遺伝子が挙げられる。
 予測モデルの構築に使用する関連性の高い遺伝子の発現データとして多数の遺伝子データをする場合は、必要に応じて、主成分分析によってデータを圧縮してから予測モデルの構築を行っても良い。
 予測モデルの構築におけるアルゴリズムは、機械学習に用いるアルゴリズムなどの公知のものを利用することができる。機械学習アルゴリズムの例としては、線形回帰モデル(Linear model)、ラッソ回帰(Lasso)、ランダムフォレスト(Random Forest)、ニューラルネットワーク(Neural net)、線形カーネルのサポートベクターマシン(SVM (linear))、rbfカーネルのサポートベクターマシン(SVM (rbf))などのアルゴリズムが挙げられる。構築した予測モデルに検証用のデータを入力して予測値を算出し、該予測値と実測値の差の二乗平均平方根誤差(RMSE)が最も小さいモデルを、最適モデルとして選択することができる。
 皮膚の解析の別の例としては、皮膚の累積紫外線曝露時間の予測が挙げられる。一般的に累積紫外線曝露時間は、生活習慣や屋外レジャー活動に関するアンケート調査に基づいて紫外線曝露時間を予測して算出される。後述の実施例に示す通り、SSL由来RNA解析から得られるRNA発現プロファイルと、それに紐付く累積紫外線曝露時間の算出データを相関解析することで、累積紫外線曝露時間と関連性が高い遺伝子を選択し、予測モデルを構築することができる。モデル構築の手順は上述と同様である。
 あるいは、該所定の疾患または状態を有する群(陽性対照)または有さない群(陰性対照)のSSLから調製した核酸の発現レベルを分析し、両群間で有意な発現レベルの変動が認められた遺伝子を皮膚状態関連マーカー遺伝子として使用することができる。具体的には、アトピー性皮膚炎についてのマーカー遺伝子としては、後述する試験例6において健常者と比較してアトピー性皮膚炎患者において有意に発現が低下した1911個の遺伝子群(表7-1~7-24の(A))から選ばれる1つ以上の遺伝子、ならびにアトピー性皮膚炎との強い関連性が認められたbiological process(BP)であるGO:0050911に含まれるolfactory receptor(OR)のうち、健常者と比較してアトピー性皮膚炎患者において発現が低下した370種のOR遺伝子群(表7-1~7-11の(B))、ならびに皮膚炎の重症度に応じて発現が低下した368種のOR遺伝子群(表7-1~7-11の(C))および284種のOR遺伝子群(表7-1~7-11の(D))から選ばれる1つ以上の遺伝子、が挙げられる。敏感肌についてのマーカー遺伝子としては、後述する試験例7において敏感肌の自覚症状がない群と比較して自覚症状がある群において有意に発現が低下した693個の遺伝子群(表7-1~7-20の(E))から選ばれる1つ以上の遺伝子、ならびに敏感肌との強い関連性が認められたbiological process(BP)であるGO:0050911に含まれるolfactory receptor(OR)のうち、敏感肌の自覚症状がない群と比較して自覚症状がある群において発現が低下した344種のOR遺伝子群(表7-1~7-10の(F))から選ばれる1つ以上の遺伝子、が挙げられる。赤味についてのマーカー遺伝子としては、後述する試験例8において肌の赤みが強い群と弱い群との間で有意に発現が変動していた703個の遺伝子群(表7-1~7-20の(G))から選ばれる1つ以上の遺伝子が挙げられる。皮膚水分量についてのマーカー遺伝子としては、後述する試験例8において角層水分量の多い群と少ない群との間で有意に発現が変動していた553個の遺伝子群(表7-1~7-16の(H))から選ばれる1つ以上の遺伝子が挙げられる。皮脂量についてのマーカー遺伝子としては、後述する試験例8において皮脂量の多い群と少ない群との間で有意に発現が変動していた594個の遺伝子群(表7-1~7-17の(I))から選ばれる1つ以上の遺伝子が挙げられる。
 さらに、前述した被験体における皮膚の疾患または状態の解析に基づいて、該被験体に対する所与の皮膚外用剤、皮内投与剤、貼付剤、経口剤、注射剤などの効果または効能を評価することができる。例えば、被験体の皮膚における前述した皮膚の疾患または状態についてのマーカー遺伝子の発現を調べることによって、該スキンケア製品の使用が被験体の皮膚に与える効果または効能を評価することができる。当該評価に用いられる皮膚の疾患または状態についてのマーカーの例としては、BNIP3、CALML3、GAL、HSPA5、JUNB、KIF13B、KRT14、KRT17、KRT6A、OVOL1、PPIF、PRDM1、RBM3、RPLP1、RPS4X、SEPT9、SOAT1、SPNS2、UBB、VCP、WIPI2、およびYPEL3から選ばれる1つ以上の遺伝子が挙げられる。
血中の各種成分濃度の解析
 本発明により調製された核酸を試料として、被験体の血中に存在する各種成分の濃度を解析することができる。後述の実施例に示すとおり、SSL由来RNA中の関連マーカー遺伝子由来のRNA発現量と血中の各種成分の濃度データとに基づいて構築された機械学習モデルを用いて、被験体のSSL由来RNA中の関連マーカー遺伝子由来のRNA発現量から、該被験体の血中成分濃度を予測することができた。したがって、SSL由来RNA中の関連マーカー遺伝子由来のRNA発現量に基づいて、血中の各種成分の濃度を定量することができる。機械学習モデルは、前述した皮膚状態の予測モデルの構築の手順に準じて構築することができる。本発明により解析される血中に存在する各種成分の例としては、ホルモン、インスリン、中性脂質、γ-GTP、LDL-コレステロール等が挙げられる。該血中ホルモンの例としては、テストステロン、ジヒドロテストステロン、アンドロステンジオン、デヒドロエピアンドロステロン等のアンドロゲン、エストロン、エストラジオール等のエストロゲン、プロゲステロン、コルチゾールなどが挙げられる。このうち、テストステロン、コルチゾールが好ましい。血中の各種成分の濃度の定量に用いられるSSL由来RNA中の関連マーカー遺伝子由来のRNAは、その発現量が該血中成分濃度と相対的に高い相関を示すものから選択することができる。好ましくは、集団についてSSL由来RNAの発現量と目的の成分の血中濃度を測定し、各RNAの発現量と該血中成分の濃度との相関を調べ、相対的に高い相関を示すRNAを選択すればよい。
 例えば、血中のテストステロン、インスリン、中性脂肪、γ-GTP、LDL-コレステロールそれぞれの濃度定量に用いるSSL由来RNA中の関連マーカー遺伝子由来のRNAの例としては、以下に示すヒト遺伝子に由来するRNA群から選ばれる少なくとも1つ、好ましくは全てが用いられる:
(テストステロン)SCARNA16、PRSS27、RDBP、PSMB10、SBNO1、EMC3、MAR9、C20orf112、C14orf2、およびCCDC90B;
(インスリン)EAPP、SDE2、LYAR、ZNF493、PSMB10、FAM71A、GPANK1、FGD4、MRPL43、およびCMPK1;
(中性脂肪)CCDC9、C6orf106、CERK、HSD3B2、SUN2、FNDC4、GRAMD1C、DGAT2、ALPL、HOMER3、MTHFS、ADIPOR1、RBM3、EXOC8、およびARHGEF37;
(γ-GTP)TMEM38A、BTN3A2、NAP1L2、ABCA2、ALPL、SECTM1、C17orf62、GNB2、R3HDM4、LRG1、SBNO2、CD14、MLLT1、NINJ2、およびLIMD2;
(LDL-コレステロール)THTPA、LOC100506023、ZNF700、TAB3、PLEKHA1、ZNF845、FXC1、CUL4A、NDUFV1、およびAMZ2。
 SSL由来RNAを用いた血中成分濃度定量の好ましい手順を、血中テストステロン濃度定量を例に以下に説明する:まず、ヒト集団から得たSSL由来RNAに含まれ、血中テストステロン濃度と高い相関を有する上記10種の遺伝子(SCARNA16、PRSS27、RDBP、PSMB10、SBNO1、EMC3、MAR9、C20orf112、C14orf2およびCCDC90B)のRNAの発現量データを説明変数とし、該集団から得た血中テストステロン濃度データを目的変数とした機械学習により、該RNAの発現量から血中テストステロン濃度を予測するための最適な予測モデルを構築する。一方、血中テストステロン濃度を調べたいヒト被験体からSSL由来RNAを採取する。構築されたモデルに基づいて、該被験体のSSL由来RNA中の上記10種の遺伝子のRNAの発現量データから、該被験体の血中テストステロン濃度の予測値を算出することができる。
病理学的診断
 最近の報告によれば、ガン細胞で発現が変化するRNA群の中の約63%がタンパク質をコードするmRNAである(Cancer Res. 2016, 76, 216-226)。したがって、mRNAの発現状態を測定することにより、ガン等の疾患による細胞の生理状態の変化をより忠実に捉えることができ、より正確な身体状態の診断が可能になると考えられる。SSLは、mRNAを豊富に含んでおり、さらにガンとの関連性が報告されているSOD2のmRNAを含む(Physiol Genomics, 2003, 16, 29-37;Cancer Res, 2001, 61, 6082-6088)。したがって、SSLは、皮膚ガン等のガンの診断もしくは予後診断用の生体試料として有用である。
 近年、肥満、アルツハイマー、乳がん、心疾患等の皮膚以外の組織での疾患を有する患者において皮膚中の分子の発現が変動すること、したがって“皮膚は体内の健康状態の窓(window to body's health)”ということができることが報告されている(Eur J Pharm Sci. 2013, 50, 546-556)。したがって、SSL中のmRNAの発現状態を測定することで、被験体の皮膚以外の部位における生理状態、または全身的な生理状態を解析できる可能性がある。
non-coding RNA解析
 近年、細胞の遺伝子発現におけるmiRNA、lincRNA等のnon-coding(nc)RNAの関与が着目され、盛んに研究が進められている。また従来、尿や血清中のmiRNAを用いた非侵襲もしくは低侵襲的なガン等の診断方法が開発されている(例えば、Proc Natl Acad Sci U S A, 2008, 105, 10513-10518;Urol Oncol, 2010, 28, 655-661)。SSLから調製されるmiRNA、lincRNA等のncRNAを、上記研究や診断のための試料に用いることができる。
 核酸マーカーのスクリーニングまたは検出
 SSLから調製した核酸を試料として、疾患もしくは状態の核酸マーカーのスクリーニングや検出を行うことができる。本明細書において、疾患もしくは状態の核酸マーカーとは、その発現が、所与の疾患もしくは状態の判定またはそのリスク判定のための指標となる核酸をいう。好ましくは、核酸マーカーはRNAマーカーであり、該RNAは、好ましくはmRNA、miRNA、もしくはlincRNAである。該核酸マーカーがターゲットとする疾患もしくは状態としては、例えば、各種皮膚疾患(アトピー性皮膚炎など)、皮膚の健康状態(敏感肌、光老化、炎症(赤み)、乾燥、水分もしくは油分量、肌のハリ、くすみなど);ならびに、上記「病理学的診断」の項で述べた、皮膚ガン等のガン、および肥満、アルツハイマー、乳がん、心疾患等の皮膚以外の組織での疾患が挙げられるが、これらに限定されない。核酸の発現の解析は、Real-time PCR、マイクロアレイ、次世代シーケンサーを用いたRNA発現解析等の公知の手段に従って行うことができる。
 一例は、疾患もしくは状態の核酸マーカーの選択方法である。該方法では、所定の疾患もしくは状態またはそのリスクを有する集団を被験体として、本発明の核酸の調製方法に従って、被験体の皮膚細胞に由来する核酸を調製する。該集団から調製された核酸について、その発現(発現レベル等)を、対照の発現と比較する。該対照としては、該所定の疾患もしくは状態またはそのリスクを有さない集団、およびそれに基づく統計学的データなどが挙げられる。対照と比べて異なる発現を示す核酸を、該所定の疾患もしくは状態のマーカーまたはその候補として選択することができる。そのようにして選択された核酸マーカーまたはその候補の例として、表7-1~7-24に記載のマーカー遺伝子が挙げられる。
 別の一例は、疾患もしくは状態の核酸マーカーの検出方法、または該マーカー検出に基づく疾患もしくは状態、またはそのリスクの判定方法である。該方法では、所定の疾患もしくは状態、またはそのリスクの判定を所望または必要とする被験体から、本発明の核酸の調製方法に従って、被験体の皮膚細胞に由来する核酸を調製する。次いで、調製された核酸から所定の疾患もしくは状態の核酸マーカーを検出する。該核酸マーカーの有無や発現量に基づいて、被験体の該疾患もしくは状態、またはそのリスクを判定する。
 本発明により調製された核酸の解析は、核酸の解析に用いられる通常の方法、例えばReal-time PCR、RT-PCR、マイクロアレイ、シーケンシング、クロマトグラフィー、などにより実施することができるが、本発明による核酸の解析手法はこれらに限定されない。
 本発明の例示的実施形態として、以下の物質、製造方法、用途、方法等をさらに本明細書に開示する。但し、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
〔1〕被験体から採取したRNA含有皮膚表上脂質を0℃以下で保存することを含む、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法。
〔2〕前記保存の温度が、好ましくは-20±20℃~-80±20℃、より好ましくは-20±10℃~-80±10℃、さらに好ましくは-20±20℃~-40±20℃、さらに好ましくは-20±10℃~-40±10℃、さらに好ましくは-20±10℃、さらに好ましくは-20±5℃である、〔1〕記載の方法。
〔3〕前記保存の期間が、好ましくは12か月以下、例えば6時間以上12ヶ月以下、より好ましくは6ヶ月以下、例えば1日間以上6ヶ月以下、さらに好ましくは3ヶ月以下、例えば3日間以上3ヶ月以下である、〔1〕又は〔2〕記載の方法。
〔4〕被験体の皮膚表上脂質に含まれるRNAを逆転写によりcDNAに変換し、次いで該cDNAをマルチプレックスPCRにかけること、および
 該PCRの反応産物を精製すること、
を含む、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法。
〔5〕前記マルチプレックスPCRにおけるアニーリングおよび伸長反応の温度が、好ましくは62℃±1℃、より好ましくは62℃±0.5℃、さらに好ましくは62℃±0.25℃である、〔4〕記載の方法。
〔6〕好ましくは、前記逆転写での伸長反応が以下の条件で行われる、〔4〕又は〔5〕記載の方法:
 42℃±1℃で60分間以上;
 42℃±1℃で80~100分間;
 42℃±0.5℃で60分間以上;
 42℃±0.5℃で80~100分間;
 42℃±0.25℃で60分間以上;又は
 42℃±0.25℃で80~100分間。
〔7〕好ましくは、前記PCRの反応産物の精製が、サイズ分離による精製である、〔4〕~〔6〕のいずれか1項記載の方法。
〔8〕好ましくは、前記被験体の皮膚表上脂質に含まれるRNAが、該被験体の皮膚表上脂質からRNAを分離することにより調製される、〔4〕~〔7〕のいずれか1項記載の方法。
〔9〕前記被験体の皮膚表上脂質が、好ましくは0℃以下、より好ましくは-20±20℃~-80±20℃、より好ましくは-20±10℃~-80±10℃、さらに好ましくは-20±20℃~-40±20℃、さらに好ましくは-20±10℃~-40±10℃、さらに好ましくは-20±10℃、さらに好ましくは-20±5℃で保存されていたものである、〔4〕~〔8〕のいずれか1項記載の方法。
〔10〕前記被験体の皮膚表上脂質が、好ましくは12か月以下、例えば6時間以上12ヶ月以下、より好ましくは6ヶ月以下、例えば1日間以上6ヶ月以下、さらに好ましくは3ヶ月以下、例えば3日間以上3ヶ月以下保存されていたものである、〔9〕記載の方法。
〔11〕〔1〕~〔10〕のいずれか1項記載の方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体の皮膚、皮膚以外の部位、または全身の状態の解析方法。
〔12〕前記解析が
 好ましくは、皮膚の疾患または状態の解析であり、
 より好ましくは、
  赤味、敏感肌またはアトピー性皮膚炎を有するまたは有さない皮膚の検出であるか、
  皮脂量または皮膚水分量が多いまたは少ない皮膚の検出であるか、
  皮膚状態の予測、例えば皮膚物性の予測、皮膚の目視もしくは触診評価の予測、または皮脂組成の予測であるか、
  皮膚の累積紫外線曝露時間の予測である、
〔11〕記載の解析方法。
〔13〕好ましくは、
 前記解析がアトピー性皮膚炎を有するまたは有さない皮膚の検出であり、前記核酸が表7-1~7-11の(B)、(C)および(D)に記載の遺伝子から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記解析が軽症または中等症のアトピー性皮膚炎を有するかまたはアトピー性皮膚炎を有さない皮膚の検出であり、前記核酸が表7-1~7-11の(C)および(D)に記載の遺伝子から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記解析が、敏感肌を有するまたは有さない皮膚の検出であり、前記核酸が、表7-1~7-20の(E)に記載の遺伝子から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記解析が、敏感肌を有するまたは有さない皮膚の検出であり、前記核酸が、表7-1~7-10の(F)に記載の遺伝子から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記解析が、赤みを有するまたは有さない皮膚の検出であり、前記核酸が、表7-1~7-20の(G)に記載の遺伝子から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記解析が、水分量が多いまたは少ない皮膚の検出であり、前記核酸が、表7-1~7-16の(H)に記載の遺伝子から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記解析が、皮脂量が多いまたは少ない皮膚の検出であり、前記核酸が、表7-1~7-17の(I)の記載の遺伝子から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記解析が、皮膚物性の予測、皮膚の目視もしくは触診評価の予測、または皮脂組成の予測であり、前記核酸が、表8に記載の遺伝子から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てである、
〔11〕記載の方法。
〔14〕〔1〕~〔10〕のいずれか1項記載の方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体に対する皮膚外用剤、皮内投与剤、貼付剤、経口剤または注射剤の効果または効能の評価方法。
〔15〕前記被験体に対する皮膚外用剤、皮内投与剤、貼付剤、経口剤または注射剤の効果または効能が、好ましくは、スキンケア製品による被験体の皮膚状態の改善効果であり、前記核酸が、好ましくはBNIP3、CALML3、GAL、HSPA5、JUNB、KIF13B、KRT14、KRT17、KRT6A、OVOL1、PPIF、PRDM1、RBM3、RPLP1、RPS4X、SEPT9、SOAT1、SPNS2、UBB、VCP、WIPI2、およびYPEL3から選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは全てである、〔14〕記載の方法。
〔16〕〔1〕~〔10〕のいずれか1項記載の方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体の血中成分濃度の解析方法。
〔17〕好ましくは、前記血中成分がホルモン、インスリン、中性脂肪、γ-GTP、またはL-コレステロールである、〔16〕記載の解析方法。
〔18〕前記ホルモンが、
 好ましくはテストステロン、ジヒドロテストステロン、アンドロステンジオン、デヒドロエピアンドロステロン、エストロン、エストラジオール、プロゲステロン、またはコルチゾールであり、
 より好ましくはテストステロンまたはコルチゾールである、
〔17〕記載の解析方法。
〔19〕前記血中成分が好ましくはテストステロンであり、前記核酸が、好ましくはSCARNA16、PRSS27、RDBP、PSMB10、SBNO1、EMC3、MAR9、C20orf112、C14orf2、およびCCDC90Bからなる10遺伝子に由来する10種のRNAから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは該10種のRNAである、〔16〕記載の解析方法。
〔20〕前記血中成分が好ましくはインスリンであり、前記核酸が、好ましくはEAPP、SDE2、LYAR、ZNF493、PSMB10、FAM71A、GPANK1、FGD4、MRPL43、およびCMPK1からなる10遺伝子に由来する10種のRNAから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは該10種のRNAである、〔16〕記載の解析方法。
〔21〕前記血中成分が好ましくは中性脂肪であり、前記核酸が、好ましくはCCDC9、C6orf106、CERK、HSD3B2、SUN2、FNDC4、GRAMD1C、DGAT2、ALPL、HOMER3、MTHFS、ADIPOR1、RBM3、EXOC8、およびARHGEF37からなる15遺伝子に由来する15種のRNAから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは該15種のRNAである、〔16〕記載の解析方法。
〔22〕前記血中成分が好ましくはγ-GTPであり、前記核酸が、好ましくはTMEM38A、BTN3A2、NAP1L2、ABCA2、ALPL、SECTM1、C17orf62、GNB2、R3HDM4、LRG1、SBNO2、CD14、MLLT1、NINJ2、およびLIMD2からなる15遺伝子に由来する15種のRNAから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは該15種のRNAである、〔16〕記載の解析方法。
〔23〕前記血中成分が好ましくはLDL-コレステロールであり、前記核酸が、好ましくはTHTPA、LOC100506023、ZNF700、TAB3、PLEKHA1、ZNF845、FXC1、CUL4A、NDUFV1、およびAMZ2からなる10遺伝子に由来する10種のRNAから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは該10種のRNAである、〔16〕記載の解析方法。
〔24〕被験体の血中成分の濃度の解析方法であって、
 〔1〕~〔10〕のいずれか1項記載の方法により調製した被験体の核酸から、血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子に由来するRNAの発現量を取得すること、
 該血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子に由来するRNAの発現量に基づいて、機械学習モデルにより、該被験体の血中成分の濃度を解析すること、
を含み、
 該機械学習モデルが、ヒト集団から得た皮膚表上脂質由来RNAに含まれる該血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子に由来するRNAの発現量データを説明変数とし、該ヒト集団から得た該血中成分の濃度データを目的変数として構築された機械学習モデルである、
方法。
〔25〕好ましくは、前記血中成分がホルモン、インスリン、中性脂肪、γ-GTP、またはLDL-コレステロールであり、
 該ホルモンが、好ましくはテストステロンまたはコルチゾールである、
〔24〕記載の方法。
〔26〕前記血中成分が、好ましくはテストステロンであり、前記血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはSCARNA16、PRSS27、RDBP、PSMB10、SBNO1、EMC3、MAR9、C20orf112、C14orf2、およびCCDC90Bから選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記血中成分が好ましくはインスリンであり、前記血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはEAPP、SDE2、LYAR、ZNF493、PSMB10、FAM71A、GPANK1、FGD4、MRPL43、およびCMPK1から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記血中成分が好ましくは中性脂肪であり、前記血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはCCDC9、C6orf106、CERK、HSD3B2、SUN2、FNDC4、GRAMD1C、DGAT2、ALPL、HOMER3、MTHFS、ADIPOR1、RBM3、EXOC8、およびARHGEF37から選ばれる少なくとも1種1種、より好ましくは全てであるか、
 前記血中成分が好ましくはγ-GTPであり、前記血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはTMEM38A、BTN3A2、NAP1L2、ABCA2、ALPL、SECTM1、C17orf62、GNB2、R3HDM4、LRG1、SBNO2、CD14、MLLT1、NINJ2、およびLIMD2から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 前記血中成分が好ましくはLDL-コレステロールであり、前記血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはTHTPA、LOC100506023、ZNF700、TAB3、PLEKHA1、ZNF845、FXC1、CUL4A、NDUFV1、およびAMZ2から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てである、
〔25〕記載の方法。
〔27〕血中成分の濃度を解析するための機械学習モデルを構築するためのデータベースであって、
 ヒト集団から得た皮膚表上脂質由来RNAに含まれる、血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子に由来するRNAの発現量データ、および
 該ヒト集団から得た該血中成分の濃度データ、
を含み、
 該血中成分が、好ましくはテストステロンであり、該記血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはSCARNA16、PRSS27、RDBP、PSMB10、SBNO1、EMC3、MAR9、C20orf112、C14orf2、およびCCDC90Bから選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 該血中成分が好ましくはインスリンであり、該血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはEAPP、SDE2、LYAR、ZNF493、PSMB10、FAM71A、GPANK1、FGD4、MRPL43、およびCMPK1から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 該血中成分が好ましくは中性脂肪であり、該血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはCCDC9、C6orf106、CERK、HSD3B2、SUN2、FNDC4、GRAMD1C、DGAT2、ALPL、HOMER3、MTHFS、ADIPOR1、RBM3、EXOC8、およびARHGEF37から選ばれる少なくとも1種1種、より好ましくは全てであるか、
 該血中成分が好ましくはγ-GTPであり、該血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはTMEM38A、BTN3A2、NAP1L2、ABCA2、ALPL、SECTM1、C17orf62、GNB2、R3HDM4、LRG1、SBNO2、CD14、MLLT1、NINJ2、およびLIMD2から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てであるか、
 該血中成分が好ましくはLDL-コレステロールであり、該血中成分濃度と高い相関を有する遺伝子が、好ましくはTHTPA、LOC100506023、ZNF700、TAB3、PLEKHA1、ZNF845、FXC1、CUL4A、NDUFV1、およびAMZ2から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは全てである、
データベース。
〔28〕〔24〕~〔26〕のいずれか1項記載の解析方法を行うためのプログラム。
〔29〕〔24〕~〔26〕のいずれか1項記載の解析方法を行うための装置。
 以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
試験例1 SSL中のRNAの安定性に対する保存温度の影響
1)SSL中におけるRNAの安定性
 健常者の全顔よりあぶら取りフィルム(5×8cm、ポリプロピレン製、3M社)を用いて皮脂を回収した。該あぶら取りフィルムをガラスバイアルに移し、4℃で数時間放置した後、該フィルムに含まれるSSL中RNAを精製した。RNA精製では、該あぶら取りフィルムを適当な大きさに切断し、QIAzol(登録商標)Lysis Reagent(Qiagen)を用いて、付属のプロトコルに準じてRNAを抽出した。抽出されたRNAを元に、SuperScript(登録商標)VILO cDNA Synthesis kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いて42℃、30分間逆転写を行いcDNAの合成を行った。逆転写反応のプライマーには、キットに付属しているランダムプライマーを使用した。得られたcDNAから、マルチプレックスPCRにより20802遺伝子に由来するDNAを含むライブラリーを調製した。マルチプレックスPCRは、Ion AmpliSeqTranscriptome Human Gene Expression Kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いて、[99℃、2分→(99℃、15秒→60℃、16分)×20サイクル→4℃、Hold]の条件で行った。調製したライブラリーをTapeStation(アジレント・テクノロジー株式会社)とHigh Sensitivity D1000 ScreenTape(アジレント・テクノロジー株式会社)を用いて測定したが、ライブラリーに由来するピークは検出されなかった。ピークが検出できなかった原因は、被験者の皮脂の回収量が少なかったこと、および回収後精製前に4℃で放置したことにより分解が進み、精製されたRNAが少量であったことにあると考えられた。
2)保存温度の影響
 SSL中ヒトRNAに対する保存温度の影響を調べるため、1)で皮脂を採取したあぶら取りフィルムにさらにヒト表皮細胞由来RNA溶液を、RNAとして40ng分塗布した後、(i)室温(RT)、(ii)4℃、(iii)-20℃、または(iv)-80℃で4日間保存した。なおヒト表皮細胞由来RNA溶液としては、凍結NHEK(NB)(クラボウ社)から抽出したRNAを50%(v/v)エタノール溶液に溶解したものを使用した。保存後のあぶら取りフィルムを適当な大きさに切断し、QIAzol(登録商標)Lysis Reagent(Qiagen)を用いて、付属のプロトコルに準じてRNAを抽出した。抽出したRNAをTapeStation(アジレント・テクノロジー株式会社)とHigh Sensitivity RNA Screen Tape(アジレント・テクノロジー株式会社)により測定した。
 測定の結果を図1に示す。RTまたは4℃で保存したSSL中RNAでは、ヒト由来RNA(28Sおよび18SリボソーマルRNA)のピークが著しく低下しており、他のRNAのピークもほぼ検出されなかった。一方、-20℃または-80℃で保存したSSL中RNAでは、28Sおよび18SリボソーマルRNAのピークが検出されたことから、RNAが安定に保存されていたことが示された。さらに、-80℃保存と比べて-20℃保存で28Sと18SリボソーマルRNAのピーク面積がより大きかったことから、SSL中RNAの保存温度には、従来一般的なRNAの保存温度である-80℃よりも、-20℃がより適していると推定された。
試験例2 マルチプレックスPCRによるSSL由来RNAからの核酸調製
1)逆転写反応条件の最適化
 皮脂量の少ない健常者の全顔よりあぶら取りフィルム(3M社)を用いて皮脂を回収し、該あぶら取りフィルムから、試験例1と同様の手順でRNAを抽出した。抽出したRNAを逆転写してcDNAを合成した。逆転写反応は、SuperScript(登録商標)VILO cDNA Synthesis kit(Thermo Scientific社)を用いて実施した。逆転写反応のプライマーには、キットに付属しているランダムプライマーを使用した。逆転写の伸長温度と時間の条件は(i)40℃、60分、(ii)40℃、90分、(iii)42℃、60分、または(iv)42℃、90分とした(温度精度±0.25℃)。得られたcDNAを用いて、試験例1と同様の条件でマルチプレックスPCRを行った。得られたPCR産物をAmpure XP(ベックマン・コールター株式会社)で精製した。得られた精製物の溶液中のPCR産物の濃度をTapeStation(アジレント・テクノロジー株式会社)とHigh Sensitivity D1000 ScreenTape(アジレント・テクノロジー株式会社)で定量した。結果を表1に示す。42℃、90分で逆転写を行ったときに最も多くのPCR産物が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
2)PCR条件の最適化
 皮脂量の少ない健常者の全顔よりあぶら取りフィルム(3M社)を用いて皮脂を回収し、該あぶら取りフィルムから試験例1と同様の手順でRNAを抽出した。抽出したRNAを用いて、1)と同様の手順で、ただしPCRにおけるアニーリングおよび伸長での温度を変えて、cDNA合成およびマルチプレックスPCRを行った。逆転写の条件は42℃、90分間とした。アニーリングおよび伸長の温度は、(i)60℃、(ii)62℃、(iii)63℃、(iv)64℃とした(温度精度±0.25℃)。得られたPCR産物をAmpure XP(ベックマン・コールター株式会社)で精製し、TapeStation(アジレント・テクノロジー株式会社)とHigh Sensitivity D1000 ScreenTape(アジレント・テクノロジー株式会社)を用いて定量した。結果を表2に示す。アニーリングおよび伸長の温度が62℃のときに最も多くのPCR産物が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
3)PCR産物の精製
 皮脂量の少ない健常者の全顔よりあぶら取りフィルム(3M社)を用いて皮脂を回収し、該あぶら取りフィルムから試験例1と同様の手順でRNAを抽出した。抽出したRNAを用いて1)と同様の手順で、cDNA合成およびマルチプレックスPCRを行った。逆転写の条件は42℃、30分間とした。アニーリングおよび伸長の温度は60℃とした(温度精度±0.25℃)。得られたPCR産物を2つに分け、一方はAmpure XP(ベックマン・コールター株式会社)で精製し、もう一方は精製を行わなかった。各サンプル溶液と、SuperScript(登録商標)VILO cDNA Synthesis kitに付属している5×VILO RT Reaction Mix、およびIon AmpliSeqTranscriptome Human Gene Expression Kit(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)に付属している5×Ion Ampliseq HiFi Mix、およびIon AmpliSeq Transcriptome Human Gene Expression Core Panelを混合してバッファー組成を再構成し、各キット付属のプロトコルに従い、プライマー配列の消化、アダプターライゲーションと精製、増幅を行い、ライブラリーを調製した。得られたライブラリーの濃度をTapeStation(アジレント・テクノロジー株式会社)とHigh Sensitivity D1000 ScreenTape(アジレント・テクノロジー株式会社)を用いて定量した。結果を表3に示す。精製を行わなかったサンプルではライブラリーが検出されなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 上記1)および2)の結果から、SSL中RNAから核酸サンプルを調製する場合、逆転写反応の最適条件はおおよそ42℃、90分間であり、マルチプレックスPCRのアニーリングおよび伸長温度の最適条件はおおよそ62℃であった。これらの条件下でマルチプレックスRT-PCRを実施することで、SSL中RNAからの核酸サンプルの収量を増加させることができると考えられた。また3)の結果からは、PCR後に精製工程を追加することで核酸サンプルの収量が増加し、RNA量が少ないSSLからも核酸サンプル調製が可能になることが示された。さらに、試験例1で示したように被験体から採取したSSL中RNAを核酸サンプル調製に用いるまで-20℃保存することで、RNAの変性を抑制し、核酸サンプルの収量をより増加させることができると考えられた。
 なお、上記の逆転写反応時に使用した逆転写酵素はSuperScript(登録商標)III Reverse Transcriptase、プライマーはRandom Primersであり、PCR実施時に使用した酵素は、AmpliSeq HiFi Mix Plus、プライマーは、AmpliSeq Transcriptome Panel Human Gene Expression COREである。
試験例3 SSL由来RNAを用いたアトピー性皮膚炎の検出
SSL採取
 健常者(20~39歳男性、BMI 18.5以上25.0未満)20名、およびアトピー性皮膚炎患者(AD)(20~39歳男性、BMI 18.5以上25.0未満)11名を被験者とした。健常者は、予め皮膚科医により皮膚に異常が無いことを確認されており、ADは、予め皮膚科医によりアトピー性皮膚炎の診断を受けていた。全顔の写真撮影を行った後に、あぶら取りフィルム(3M社)を用いて各被験者の全顔から皮脂を回収した。該あぶら取りフィルムはガラスバイアルに移し、RNA抽出に使用するまで-80℃で、約1ヶ月間保存した。なお、本試験例を含む以下の試験例では、被験体から採取したSSLはRNA抽出に使用するまで一般的な保存条件である-80℃で保存したが、試験例1で示したようにSSL中RNAをより安定的保存できる条件(-20℃)で保存すれば、RNA発現解析データがより安定的に得られるため、同様以上の解析結果が得られると考えられる。
RNAの調製、およびシーケンス解析
 保存したあぶら取りフィルムから、試験例1と同様の手順でRNAを抽出した。抽出したRNAを、42℃、90分間の条件で逆転写を行い、マルチプレックスPCRは62℃のアニーリングおよび伸長温度で実施した。得られたPCR産物は、Ampure XP(ベックマン・コールター株式会社)で精製した後に、試験例2、3)と同様の手順で、バッファーの再構成、プライマー配列の消化、アダプターライゲーションと精製、増幅を行い、ライブラリーを調製した。調製したライブラリーをIon 540 Chipにローディングし、Ion S5/XLシステム(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)を用いてシーケンシングした。
RNA発現解析
 シーケンシングで発現が確認されたSSL由来RNA種について、健常者とADでその発現量を比較した。比較対象のRNA種には、19種の免疫応答関連RNAおよび17種の角化関連RNAを用いた。これらのRNA種は、文献(J Allergy Clin Immunol, 2011, 127:954-964)にて、ADの皮膚組織の罹患部と非罹患部との間で健常者に対する発現量の割合が異なることが報告されている。
 結果を図2に示す。図中の数値は、各RNAについての、本試験例で測定された健常者に対するADでの発現量の割合、ならびに上記文献で測定された健常者に対するADの罹患部、非罹患部での発現量の割合を表す。図中、ADで発現が上昇していたRNAは薄い灰色、逆に減少していたRNAは濃い灰色で示した。有意差検定は、Student’s t-testを行った。SSL由来RNA中の免疫応答関連RNAの多くは、上記文献での報告と同様に健常者と比べてADで発現量が上昇していた。一方で、SSL由来RNA中の角化関連RNAの多くは、上記文献での報告と同様に健常者と比べてADで発現量が減少していた。本結果より、SSL由来RNAに、炎症状態の亢進やバリア機能の減少等を反映するアトピー性皮膚炎関連マーカーが含まれていること、それらのSSL由来RNA中のマーカーの発現に基づいてアトピー性皮膚炎患者を判定することができることが示された。
試験例4 SSL由来RNAを用いた血中成分濃度の予測
被験者
 予め皮膚科医により皮膚に異常が無いことが確認された健常男性(20~59歳、BMI 18.5以上25.0未満)38名を被験者とした。
血液採取および血中成分の濃度定量
 各被験者の腕より真空採血管を用いて血液3mLを採取し、血清を分離して-80℃で保存した。保存した血清から、Testosterone ELISA Kit(Cyman社)を用いて、添付のプロトコルに従い血清テストステロン濃度を定量した。血清中のインスリン、中性脂質、γ-GTPおよびLDL-コレステロールの濃度については、外部検査機関(株式会社LSIメディエンス)に定量を委託した。
SSL由来RNAの調製、およびシーケンス解析
 全顔の写真撮影を行った後に、あぶら取りフィルム(3M社)を用いて各被験者の全顔から皮脂を回収した。該あぶら取りフィルムはガラスバイアルに移し、-80℃で約1ヶ月間保存した。保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中のRNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
SSL由来RNAを用いた血中テストステロン濃度の予測
 上記で測定した被験者からのSSL由来RNAの発現量のデータ(reads per million mapped reads:RPM値)を無作為に33名分と5名分に分割した。該33名についてのSSL由来RNA発現量(RPM値)と血清テストステロン濃度を用いて、機械学習による血清テストステロン濃度の予測モデルを構築した。はじめに、RPM値を基に血清テストステロン濃度との相関性が最も高い10種のRNA(SCARNA16、PRSS27、RDBP、PSMB10、SBNO1、EMC3、MAR9、C20orf112、C14orf2、およびCCDC90B由来のRNA)を選抜した。
 学習データとして該33名分の前述選抜した10種のRNAについてのSSL由来RNAの発現量(RPM値)を説明変数とし、該33名の血清テストステロン濃度を目的変数として用いて、Visual Mining Studioソフトウェア(株式会社NTT数理システム)により、最適な予測モデルの構築、選抜を実施した。
 選抜された予測モデルを用いて、残り5名のSSL由来RNA発現量から血中テストステロン濃度の予測値を算出した。その結果、図3に示すとおり、算出した予測値は、血清テストステロン濃度の実測値と高い相関性を有していた(相関係数=0.93)。このことから、SSL由来RNAが血中テストステロン濃度を予測するのに重要な情報を有していることが明らかとなった。
SSL由来RNAを用いた血中インスリン、中性脂質、γ-GTPおよびLDL-コレステロール濃度の予測
 上記で測定した被験者からのSSL由来RNAの発現量のデータ(RPM値)を無作為に31名分と7名分に分割した。該31名についてのSSL由来RNA発現量(RPM値)と血清中のインスリン、中性脂質、γ-GTPおよびLDL-コレステロール濃度を用いて、機械学習による血清中のインスリン、中性脂肪、γ―GTPおよびLDL-コレステロール濃度の予測モデルをそれぞれ構築した。はじめに、RPM値を基に1)インスリン、2)中性脂肪、3)γ-GTP、4)LDL-コレステロールそれぞれの血清中濃度との相関性が最も高いRNAとして以下に示す分子に由来するRNAを選抜した。
1)インスリン:EAPP、SDE2、LYAR、ZNF493、PSMB10、FAM71A、GPANK1、FGD4、MRPL43、およびCMPK1
2)中性脂肪:CCDC9、C6orf106、CERK、HSD3B2、SUN2、FNDC4、GRAMD1C、DGAT2、ALPL、HOMER3、MTHFS、ADIPOR1、RBM3、EXOC8、およびARHGEF37
3)γ-GTP:TMEM38A、BTN3A2、NAP1L2、ABCA2、ALPL、SECTM1、C17orf62、GNB2、R3HDM4、LRG1、SBNO2、CD14、MLLT1、NINJ2、およびLIMD2
4)LDL-コレステロール:THTPA、LOC100506023、ZNF700、TAB3、PLEKHA1、ZNF845、FXC1、CUL4A、NDUFV1、およびAMZ2
 学習データとして該31名分の前述選抜したRNAそれぞれについてのSSL由来RNAの発現量(RPM値)を説明変数とし、該31名の血中のインスリン、中性脂肪、γ-GTPまたはLDL-コレステロール濃度を目的変数として用いて、Visual Mining Studioソフトウェア(株式会社NTT数理システム)により、最適な予測モデルの構築、選抜を実施した。
 選抜された予測モデルを用いて、残り7名のSSL由来RNA発現量から血中のインスリン、中性脂肪、γ-GTPおよびLDL-コレステロール濃度予測値をそれぞれ算出した。その結果、図4に示すとおり、算出した予測値は、血清中のインスリン、中性脂肪、γ-GTPおよびLDL-コレステロール濃度それぞれの実測値と正の相関性を有していた。このことから、SSL由来RNAは、血中のインスリン、中性脂肪、γ-GTPおよびLDL-コレステロール濃度を予測するのに有用な指標であることが明らかとなった。
試験例5 皮膚外用剤(洗顔料)の評価
(1)洗顔料の皮膚への効果予測に使用するRNA種の同定
被験者およびSSL採取
 健常男性(20~39歳)9名を被験者とした。被験品として、角栓を分解して落とす効果を有する洗顔料(ビオレおうちdeエステ、花王株式会社)を用いた。被験者は、被験品を適量(約1g)使用して、1日2回(朝、夜)、1週間に渡って全顔の洗顔を行った。被験品洗顔料の使用開始前(0日)、および使用開始2日後において、あぶら取りフィルム(3M社)を用いて被験者の全顔からSSLを採取した。
SSL由来RNAの調製、およびシーケンス解析
 上記で採取したSSLを含むあぶら取りフィルムはガラスバイアルに移し、-80℃で約1ヶ月間保存した。保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中RNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
データ解析
 上記で測定した洗浄料使用開始前、および使用開始2日後のSSL由来RNA発現量(RPM値)を基に、0日と比較して使用開始2日後でStudent’s t-testでp値が0.05以下かつRPM値が2倍以上に上昇するRNAとして、BNIP3、CALML3、GAL、HSPA5、JUNB、KIF13B、KRT14、KRT17、KRT6A、OVOL1、PPIF、PRDM1、RBM3、RPLP1、RPS4X、SEPT9、SOAT1、SPNS2、UBB、VCP、WIPI2、およびYPEL3の22種の分子に由来するRNAを同定した(表4)。これらの分子の中には、BNIP3、OVOL1、KRT14、KRT17といった皮膚の終末角化に関連する分子や、JUNB、PRDM1等といった抗炎症作用に関連する分子が含まれていた。これらの分子は、本洗浄料を使用することで発現量が上昇したことから、皮膚の状態の改善を示すマーカーである可能性が示唆された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
(2)洗顔料の効果予測
被験者、および皮膚状態データとSSL採取
 健常男性(20~48歳)18名を被験者とした。被験品として、角栓を分解して落とす効果を有する洗顔料(ビオレおうちdeエステ、花王株式会社)を用いた。上記「(1)洗顔料の皮膚への効果予測に使用するRNA種の同定」と同様に、被験者は、被験品を適量(約1g)使用して、1日2回(朝、夜)、1週間に渡って全顔の洗顔を行った。被験品洗顔料の使用開始前(0日)および使用開始1週間後に、下記の通り、被験者へのSSLの採取および皮膚状態の測定を実施した。
i)あぶら取りフィルム(3M社)を用いて、全顔からSSLを採取。
ii)洗顔を実施した後に、恒温室(20±5℃、40%RH)で15分間の馴化を実施。
iii)頬部の拡大画像を撮影した後に、Corneometer(MPA580、Courage+Khazaka社、ドイツ)を用いて、左側頬部における角層水分量を1ヶ所計測。
iv)肌状態に関するアンケートを実施。
SSL由来RNAの調製、およびシーケンス解析
 上記で採取したSSLを含むあぶら取りフィルムはガラスバイアルに移し、-80℃で約1ヶ月間保存した。保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中RNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
データ解析
 上記「(1)洗顔料の皮膚への効果予測に使用するRNA種の同定」で選抜した22種のRNA群についての0日でのRPM値(表4)を用いて、Gene Spring(トミーデジタルバイオロジー)ソフトウェアの自己組織化マップ(Self-Organizing Map)により該22種のRNAの発現が全体的に高い傾向にある群(高値群)と低い傾向にある群(低値群)の2群に群分けを行った(図5)。
 Francesco Iorioらにより、疾患等により発現が低下したRNA群の発現を上昇させる効果を有する薬剤等を作用させる疾患改善方法として、“Signature reversion”が報告されている(Drug Discov Today, 2013, 18(7-8):350-357)。この方法に基づけば、該低値群は、本被験品の使用により、高値群と比較して該22種のRNA群がより顕著に上昇し、皮膚状態が改善することが予測された。実際に、被験品使用1週間後の角層水分量の変化量(使用1週間後の値-0日の値)を比較した結果を図6に示す。角層水分量については、本試験の使用開始0日の試験日と比較して、使用開始1週間後試験日では気温が大きく低下した影響で、角層水分量の変化量がマイナスの値となり角層水分量が減少する傾向が見られた。しかし、高値群の角層水分量の減少幅と比較して、低値群はその減少幅が小さく、水分量の減少が抑えられている傾向が示された。さらに使用実感についてのアンケート調査においても、低値群は、高値群と比較して肌の保湿状態が改善したと実感する人の割合が多く認められた(図7)。
 これらの結果より、SSL由来RNA解析技術を用いることで、皮膚外用剤の効果を商品の使用開始前に予測することが可能になることが示唆された。例えば、ある皮膚外用剤の効果を享受しやすい者に特徴的に発現するまたは発現しないSSL由来RNA(例えば本実施例で見出した22種のRNA)を予め同定し、次いで被験者における該SSL由来RNAの発現量を調べることで、該被験者が該皮膚外用剤を使用したときに効果が得られるか否かを予測することができる。
試験例6 SSL由来RNAを用いた新規アトピー性皮膚炎マーカー分子の検出
被験者
 健常者(20~49歳男性、BMI 18.5以上25.0未満)55名、および軽症アトピー性皮膚炎患者(20~39歳男性、BMI 18.5以上25.0未満)15名、中等症アトピー性皮膚炎患者(20~39歳男性、BMI 18.5以上25.0未満)25名を被験者とした。健常者は、予め皮膚科医により皮膚に異常が無いことを確認されており、アトピー性皮膚炎患者は、予め皮膚科医によりアトピー性皮膚炎の診断を受けていた。
SSL由来RNAの調製、およびシーケンス解析
 あぶら取りフィルム(3M社)を用いて各被験者の全顔から皮脂を回収した。該あぶら取りフィルムはガラスバイアルに移し、RNA抽出に使用するまで約1ヶ月間-80℃で保存した。保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中のRNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
データ解析
 SSL由来RNA情報(RPM値)に基づき、底2の対数値に変換したRPM値をデータ解析に供した。健常者と比較してアトピー性皮膚炎患者で、底2の対数値に変換したRPM値が2倍以上低下し、かつStudent’s t-testでp値が0.05以下となった1911個の遺伝子群を抽出した(表7-1~7-24の(A))。次いでRPM値を底2の対数値に変換した値を使用し、false discovery rate(FDR)の水準を5%として、既報文献(Nature Protoc, 2009, 4:44-57; Nucleic Acids Res, 2009, 37:1-13)に従って、遺伝子オントロジー(GO)エンリッチメント解析によるbiological process(BP)の探索を行った。その結果、アトピー性皮膚炎患者において発現低下した遺伝子群と関連した19個のBPが得られたが、その中でもGO:0050911(detection of chemical stimulus involved in sensory perception of smell)が最も関連性が強いことが示された(表5)。GO:0050911を構成するRNAには、約400種のolfactory receptor(OR)が含まれており、健常者と比較してアトピー性皮膚炎患者においては370種のORの発現が統計学的に有意に減少しており、これらの発現低下がGOの有意性に寄与していた。このことから、SSL由来RNA情報中に含まれるこれら370種のORの発現量は、健常者とアトピー性皮膚炎患者を区別する有用なマーカーとなる可能性が示唆された。さらに、ORのRNA発現について健常者と軽症アトピー性皮膚炎患者、および軽症アトピー性皮膚炎患者と中等症アトピー性皮膚炎患者をそれぞれ比較した結果、368種のORが健常者に対して軽症アトピー性皮膚炎患者において低下し、さらに284種のORは軽症アトピー性皮膚炎患者に対して中等症アトピー性皮膚炎患者において低下していた(表7-1~7-11の(B)~(D))。これらの結果より、SSL中の表7-1~7-11の(B)~(D)に示すORの発現量は、アトピー性皮膚炎の症状が悪化するに従い低下することが明らかとなり、これらのORの発現量を指標とすることでアトピー性皮膚炎の重症度を把握できる可能性が示唆された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
試験例7 SSL由来RNAを用いた新規敏感肌マーカー分子の検出
被験者
 予め皮膚科医により皮膚に異常が無いことが確認された健常女性(20~59歳、BMI 18.5以上 25.0未満)42名を、被験者の候補者とした。これらの候補者に対して、敏感肌の自覚の有無についてのアンケート(「気になる」、「あまり気にならない」、「気にならない」、「まったく気にならない」の4つから1つを選択)を実施し、「気にならない」または「まったく気にならない」を選択した10名を敏感肌の自覚症状がない群に、「気になる」を選択した13名を敏感肌の自覚症状がある群に分け、被験者とした。
SSL由来RNAの調製、およびシーケンス解析
 あぶら取りフィルム(3M社)を用いて各被験者の全顔から皮脂を回収した。該あぶら取りフィルムはガラスバイアルに移し、RNA抽出に使用するまで約1ヶ月間-80℃で保存した。保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中のRNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
データ解析
 SSL由来RNA情報(RPM値)に基づき、底2の対数値に変換したRPM値(Log2RPM値)をデータ解析に供した。敏感肌の自覚症状がない群と比較して敏感肌の自覚症状がある群で、Log2RPM値が2倍以上低下し、かつStudent’s t-testでp値が0.05以下となった693個の遺伝子群を抽出した(表7-1~7-20の(E))。次いでLog2RPM値を使用し、FDRの水準を5%として、上記既報文献に従って遺伝子オントロジーエンリッチメント解析によるBPの探索を行った。その結果、敏感肌の自覚症状がある群において発現低下した遺伝子群と関連した4個のBPが得られ、GO:0050911が最も関連性が強いことが示された(表6)。GO:0050911に含まれる約400種のORのうち、敏感肌の自覚症状がない人と比較して、敏感肌の自覚症状がある人は344種(表7-1~7-10の(F))のORの発現が統計学的に有意に減少しており、これらの発現低下がGOの有意性に寄与していた。このことから、SSL由来RNA情報中に含まれるこれらORの発現量は、敏感肌の自覚症状を検出する有用なマーカーとなる可能性が示唆された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
試験例8 SSL由来RNAを用いた皮脂分泌、水分量、赤み関連マーカー分子の検出
被験者
 予め皮膚科医により皮膚に異常が無いことが確認された健常男性(20~59歳、BMI 18.5以上 25.0未満)38名を被験者とした。
皮膚物性の測定
 全顔の写真撮影を行った後に、各被験者の額より洗顔前のカジュアル皮脂量を、Sebumeter(MPA580、Courage+Khazaka社、ドイツ)を用いて測定した。その後、洗顔を実施し、環境可変室で馴化(温度20℃(±2℃)、湿度50%(±5%))を15分間実施した。馴化終了後、Corneometer(MPA580、Courage+Khazaka社、ドイツ)を用いて頬部の水分量を測定した。
SSL由来RNAの調製、およびシーケンス解析
 上記の皮膚物性の測定のカジュアル皮脂量測定後に、あぶら取りフィルム(3M社)を用いて各被験者の全顔から皮脂を回収した。該あぶら取りフィルムはガラスバイアルに移し、-80℃で約1ヶ月間保存した。保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中のRNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
データ解析
1)皮脂分泌関連分子
 Sebumeterを用いて測定した額のカジュアル皮脂量の値が100未満の人を低値群、150以上の人を高値群として群分けを実施した。試験例7と同様の手順で低値群と高値群の2群間でのSSL由来RNAの発現量(RPM値)の比較を実施したところ、594種のRNAが統計学的に有意に発現変動することが示された(表7-1~7-17の(I))。その中でも、図8に示すように、皮脂分泌高値群は低値群と比較してBasigin(BSG)の発現量が統計学的に有意(Student’s t-test、p<0.05)に上昇することが明らかとなった。BSGノックアウトマウスでは皮脂腺と生物学的、構造学的に類似するマイボーム腺において、脂質の蓄積が減少し萎縮する表現型を示す事が報告されている(Cell Death and Disease, 2015, 6:e1726)。さらに皮脂分泌高値群は低値群と比較して、統計学的に有意にHydroxycarboxylic ashid reseptor 2(HCAR2)の発現量が減少することが明らかとなった。またHCAR2は、マクロファージにおいて脂質の蓄積を抑制する効果を有することが報告されている(J Lipid Res, 2014, 2501-2508)。これらの知見より、SSL中に含まれるRNAは、皮脂の分泌量を反映する有用な指標であることが示唆された。
2)水分量関連分子
 コルネオメータの測定結果に基づき、角層水分量が高い上位15名(高値群)と低い下位15名(低値群)を選抜した。試験例7と同様の手順でこれら高値群と低値群の2群間でSSL由来RNAの発現量(RPM値)の比較を実施したところ、553種のRNAが統計学的に有意に発現変動することが示された(表7-1~7-16の(H))。天然保湿因子は、皮膚の保湿力を保つうえで重要な役割を示す事が報告されている(Dermatol Ther, 17 Suppl, 2004, 1:43-48)。天然保湿因子の生成に関連する因子の発現について検証を行ったところ、図9に示すように、高値群と比較して低値群においてAspartic peptidase retroviral like 1(ASPRV1)やPeptidyl arginine deiminase 3(PADI3)等の発現量が統計学的に有意(Student’s t-test、p<0.05)に減少することが明らかとなった。ASPRV1を欠損したマウスでは、実際に角層水分量が減少する事が報告されている(EMBO Mol Med, 2011, 3:320-333)。一方でPADI3も、天然保湿因子の生成に重要な役割を果たしていることが報告されている(J Invest Dermatol, 2005, 124:384-393)。これらの知見より、SSL中に含まれるRNAは、皮膚の水分量を反映する有用な指標であることが示唆された。
3)赤み関連分子
 顔画像を目視評価した結果に基づき、肌の赤みが強い人8人(高値群)と弱い人6人(低値群)を選抜した。試験例7と同様の手順でこれら高値群と低値群の2群間でSSL由来RNAの発現量(RPM値)の比較を実施したところ、703種のRNAが統計学的に有意に発現変動することが示された(表7-1~7-20の(G))。その中でも、図10に示すように、赤み高値群は低値群と比較して、Suppressor of cytokine shignaling 3(SOCS3)、およびJunB proto-oncogene(JUNB)の発現量が統計学的に有意(Student’s t-test、p<0.05)に減少することが明らかとなった。JUNB、およびSOCS3のノックアウトマウスでは皮膚に炎症が惹起されることが報告されている(Proc Natl Acad Sci USA, 2009, 106:20423-20428、PLoS One, 2012, 7:e40343)。さらに統計学に有意な差は確認されなかったものの、皮膚において炎症を惹起することが知られているIL-1Bが、赤み高値群で低値群と比較して上昇傾向にあることが明らかとなった。これらの知見より、SSL中に含まれるRNAは、皮膚の赤みを反映する有用な指標であることが示唆された。
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
試験例9 SSL由来RNAを用いた皮膚状態の予測
被験者
 顔、手指、上腕の皮膚にトラブルが無い健常女性(30代)39名を被験者とした。
皮脂の採取
 洗顔前の各被験者の全顔よりあぶら取りフィルム(5cm×8cm、3M社)を用いて皮脂を採取し、SSL由来RNA解析用のサンプルとして-80℃で約1カ月間保存した。
皮膚の目視評価・触診評価
 皮脂採取後、被験者は市販の洗顔料を用いて洗顔し、環境可変室(温度20℃±1℃、湿度40%±5%)で10分間順化した。この順化の間に、被験者の顔の皮膚の状態について目視評価と触診評価を行った。
・目視評価項目:「きれいさ」、「透明感」、「明るさ」、「黄色味」、「全体赤味」、「しみ」、「鱗屑」、「つや」、「頬きめじわ」、「クマ目立ち」、「口角たるみ」、「ニキビ」、「毛穴目立ち(頬)」、「毛穴目立ち(鼻)」
・触診評価:「ざらつき感」、「しっとり感」
 各評価項目に関し、評価基準(3:とてもある、2:ある、1:ややある、0:なし)に基づいて3名の専門評価者がスコアをつけ、3名の評価者の平均値を評価値とした。
皮膚物性の測定
 順化終了後の被験者から、Corneometer(MPA580、Courage+Khazaka社、ドイツ)及びSkicon(株式会社ヤヨイ)を用いて角層水分量を、Tewameter(MPA580、Courage+Khazaka社、ドイツ)を用いて経皮水分蒸散量(TEWL)を、Sebumeter(MPA580、Courage+Khazaka社、ドイツ)を用いて皮脂量を、CM26000d(コニカミノルタジャパン)を用いてメラニン量と紅斑量を測定した。なお、皮脂量を額部で測定した以外は、全て頬部で測定した。
皮脂組成分析
 洗顔から1時間以上経過後の被験者から、仰臥位にて、クロロホルム/メタノール=1/1により脱脂処理したシガレットペーパー(1.7cm×1.7cm、RIZLA社:リズラ・ブルー・ダブル)2枚を重ならないように額の正中付近に並べ、10秒間軽く押し当て皮脂を採取した。皮脂を採取したシガレットペーパーは、スクリュー管内に入れて即時メタノールを添加し、分析時まで-80℃にて冷凍保管した。
 該スクリュー管から窒素気流下にて溶媒を留去し、次いで該スクリュー管内へ、クロロホルム/メタノール=1/1を1mL添加した。該スクリュー管内の溶媒へシガレットペーパーが十分に浸っていることを確認した上で、5分間の超音波処理による脂質抽出を行い、皮脂溶液を得た。微量バイアル内に100μmol/LのDirect-MS/MS測定用の脂質内部標準混合溶液20μLを乾固させ、そこへ上記手順にて調製した皮脂溶液100μLを添加し、溶解及び混合することで、内部標準入り皮脂試料溶液を調製した。調製した試料溶液から、Direct-MS/MSにて被験者毎に、遊離脂肪酸(FFA)、ワックスエステル(WE)、コレステロールエステル(ChE)、スクワレン(SQ)、スクワレンエポキシド(SQepo)、酸化スクワレン(SQOOH)、ジアシルグリセロール(DAG)、トリアシルグリセロール(TAG)の量を測定し、内部標準に基づいて絶対量を算出した。
<Direct-MS/MS測定条件>
 文献(特許6482215号)に記載の方法に従って、下記の条件にて測定を行った。
 装置:LC/Agilent 1200シリーズ、質量分析計/6460 トリプル四重極(Agilent社製)
 移動相:15mmol/L酢酸アンモニウム含有クロロホルム/メタノール=1/1
 流速:0.2mL/min
 注入量:1μL
 検出条件:イオン化法=ESI、乾燥ガス温度=300℃、乾燥ガス流量=5L/min、ネブライザー圧力=45psi、シースガス温度=250℃、シースガス流量=11L/min、ネブライザー電圧=0V、キャピラリー電圧=3500V
(質量分析装置の検出モード)
 FFA:Scan(Negative mode)
 WE:構成脂肪酸由来のプロダクトイオンから分子を検出するPrecursor Ion Scan
 ChE:コレステロール骨格由来のプロダクトイオンから分子を検出するPrecursor Ion Scan
 SQ、SQepo、SQOOH:MRM
 DAG:脱離した水酸基から分子を検出するNeutral Loss Scan
 TAG:中性分子として脱離した脂肪酸から分子を検出するNeutral Loss Scan
SSL由来RNAの調製、およびシーケンス解析
 保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中RNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
機械学習モデルの構築
・使用データ
 上記で測定した被験者からのSSL由来RNAの発現量のデータ(リードカウント値)において、リードカウントが10未満のデータについては欠損値として扱い、サンプル間の総リード数の違いを補正したRPM値に変換した後、欠損値についてはSingular Value Decomposition(SVD)imputationにて補填した。但し、全被験者の80%以上で欠損値ではない発現量データが得られている遺伝子のみを以下の解析に使用した。機械学習モデルの構築には、負の二項分布に従うRPM値を正規分布に近似するため、底2の対数値に変換したRPM値(Log2RPM値)を用いた。また、各予測対象項目(上述した皮膚の目視及び触診評価、皮膚物性測定、皮脂組成分析からのデータ、表8)における評価値、測定値は各対象データセット内における偏差値に変換し、その値をターゲット値とした。
・データセット分割
 被験者から得られたRNAプロファイルデータセットのうち、80%に当たる31名分のRNAプロファイルデータを肌状態予測モデルの訓練データとし、残り20%に当たる8名分のRNAプロファイルデータをモデル精度の評価に使用するテストデータとした。訓練データとテストデータの分割には、年齢の分布が均一になるような分割方法(分割1)と予測対象項目のターゲット値が均一になるような分割方法(分割2)を検討した。
・特徴量遺伝子の選択
 訓練データにおいて予測対象項目のターゲット値とLog2RPM値のスピアマンの相関係数(rho)の絶対値を算出し、表8に示す上位10遺伝子(または5遺伝子)を各予測対象項目の特徴量遺伝子として選択した。
・モデル構築
 モデル構築は統計解析環境Rのcaretパッケージを使用して行った。
・・訓練データのSSL由来RNAの発現量のデータ(Log2RPM値)を説明変数とし、予測対象項目それぞれのターゲット値を目的変数として用い、予測モデルの構築を実施した。
・・予測対象項目毎に、線形回帰モデル(Linear model)、ラッソ回帰(Lasso)、ランダムフォレスト(Random Forest)、ニューラルネットワーク(Neural net)、線形カーネルのサポートベクターマシン(SVM (linear))、rbfカーネルのサポートベクターマシン(SVM (rbf))の6種のアルゴリズムを用いて、10倍交差検証を行って予測モデルを学習させた。
・・各アルゴリズムについて、学習後のモデルにテストデータのSSL由来RNAの発現量(Log2RPM値)を入力して、各予測項目のターゲット予測値を計算した。
・・予測項目毎に予測値と実測値の差の二乗平均平方根誤差(RMSE)を計算し、その値が最も小さいモデルを最適な予測モデルとして選抜した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
(結果)
 表9に各予測対象項目についての最小のRMSEを与えたデータ分割方法、使用アルゴリズム、RMSEを示す。また、最適な予測モデルにおけるターゲット値の予測値と実測値をプロットした散布図を図11に示す。尚、図中のRは予測値と実測値とのピアソンの相関解析における相関係数を示す。全ての予測対象項目において正の相関係数が得られ、SSL由来RNAの発現量のデータを用いて、皮膚状態の予測が可能であることが示された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
試験例10 SSL由来RNAを用いた血中コルチゾール濃度の予測
被験者
 顔、手指、上腕の皮膚にトラブルが無い健常女性(20~50代)128名を被験者とした。
皮脂の採取とSSL-RNAのシーケンシング
 洗顔前の各被験者の全顔よりあぶら取りフィルム(5cm×8cm、3M社)を用いて皮脂を採取し、SSL由来RNA解析用のサンプルとして-80℃で約1カ月間保存した。保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中RNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
血中コルチゾール濃度の測定
 各被験者の腕より真空採血管を用いて血液15mLを採取し、血清を分離して-80℃で保存した。保存した血清中のコルチゾール濃度を、外部検査機関(株式会社LSIメディエンス)に委託して、化学発光免疫測定法(CLIA法)にて定量した。
機械学習モデルの構築
・使用データ
 試験例9と同様、被験者からのSSL由来RNAの発現量のデータ(リードカウント値)のリードカウントが10未満のデータについては欠損値とし、サンプル間の総リード数の違いを補正したRPM値に変換した後、SVD imputationにて欠損値を補填した。機械学習モデルの構築には、全被験者の80%以上で欠損値ではない発現量データが得られている遺伝子のみを解析に使用し、発現量データとしてLog2RPM値を用いた。
・データセット分割
 被験者から得られたRNAプロファイルデータセットから、80%に当たる102名分のRNAプロファイルデータをランダムに抽出し、血中コルチゾール濃度予測モデルの訓練データとした。残り20%に当たる26名分のRNAプロファイルデータをモデル精度の評価に使用するテストデータとした。
・特徴量遺伝子の選択
 訓練データにおいて血中コルチゾール濃度とピアソンの相関係数が大きい1000遺伝子を抽出した。
・使用アルゴリズム(ハイパーパラメータ候補値)
 サポートベクターマシン(Support vector machine)(C: [0.1, 1, 10], kernel: [‘linear’, ‘rbf’, ‘poly’])
 ランダムフォレスト(Random forest)(max_depth: [1, 2, 3], max_features: [1, 2], n_estimators: [10, 100])
 多層パーセプトロン(Multilayer perceptron)(solver: [‘lbfgs’, ‘adam’], alpha: [0.1, 1, 10])
・モデル構築
 モデル構築はPythonの機械学習ライブラリーscikit-learnを使用して行った。
・・訓練データのSSL由来RNAの発現量のデータ(Log2RPM値)を説明変数とし、血中コルチゾール濃度を目的変数として、10倍交差検証を行って予測モデルを学習させた。
・・交差検証内で、特徴量遺伝子として抽出した1000遺伝子の発現量データを主成分分析により第1から第10主成分へ圧縮した後に、各アルゴリズムとハイパーパラメータ候補値についてグリッドサーチを実施しながらモデル学習させた。
・・学習後の各モデルにテストデータのSSL由来RNAの発現量(Log2RPM値)を入力して予測値を計算し、実測値との差のRMSEが最も小さかったモデルを最適な予測モデルとして選抜した。
(結果)
 最小のRMSEが得られたランダムフォレスト(max_depth=2, max_features=2, n_estimator=100)を使用した予測モデルにテストデータのSSL由来RNAの発現量(Log2RPM値)を入力して得られた血中コルチゾール濃度の予測値を、実測値に対してプロットした散布図を図12に示す。なお、図中に予測値と実測値とのピアソンの相関解析における相関係数(R)とRMSE値を示す。図中に示したように、正の相関係数が得られ、SSL由来RNAの発現量のデータを用いて、血中コルチゾール濃度の予測が可能であることが示された。
試験例11 SSL由来RNAを用いた累積紫外線曝露時間の予測
被験者
 顔、手指、上腕の皮膚にトラブルが無い健常女性(20~50代)130名を被験者とした。
皮脂の採取とSSL-RNAのシーケンシング
 洗顔前の各被験者の全顔よりあぶら取りフィルム(5cm×8cm、3M社)を用いて皮脂を採取し、SSL由来RNA解析用のサンプルとして-80℃で約1カ月間保存した。保存したあぶら取りフィルムから、試験例3と同様の手順でSSL中RNAを抽出、ライブラリー調製を行い、シーケンシングによりRNA種を同定し、それらの発現量を測定した。
累積紫外線曝露時間の算出
 被験者が、一定の年齢範囲において太陽光に曝露されていた標準的な時間を、生活習慣や屋外レジャー活動に関するアンケート調査に基づいて予測し、実年齢を考慮して累積紫外線曝露時間(hour)を計算した。なお、アンケートの質問項目は米国がんセンター公開の光曝露歴に関する質問票をもとに作成した(Arch. Dermatol. 144, 217-22 (2008))。
機械学習モデルの構築
 試験例9と同様、被験者からのSSL由来RNAの発現量のデータ(リードカウント値)のリードカウントが10未満のデータについては欠損値とし、サンプル間の総リード数の違いを補正したRPM値に変換した後、SVD imputationにて欠損値を補填した。機械学習モデルの構築には、全被験者の80%以上で欠損値ではない発現量データが得られている遺伝子のみを解析に使用し、発現量データとしてLog2RPMを用いた。
・データセット分割  
 被験者から得られたRNAプロファイルデータセットから、80%に当たる104名分のRNAプロファイルデータをランダムに抽出し、累積紫外線曝露時間予測モデルの訓練データとした。残り20%に当たる26名分のRNAプロファイルデータをモデル精度の評価に使用するテストデータとした。
・特徴量遺伝子の選択
 訓練データにおいて累積紫外線曝露時間とピアソンの相関係数が大きい1000遺伝子を抽出した。これら1000遺伝子に加え、被験者の年齢を特徴量に加えた。
・使用アルゴリズム(ハイパーパラメータ候補値)
 試験例10と同じアルゴリズムを用いた。
・モデル構築
 試験例10と同様に10倍交差検証を行い、実測値との差のRMSEが最も小さかったモデルを最適な予測モデルとして選抜した。但し、特徴量として上で選択した1000遺伝子に加え、被験者の年齢を使用した。
(結果)
 最小のRMSEが得られたサポートベクターマシン(C=10, kernel=‘linear’)を使用した予測モデルにテストデータのSSL由来RNAの発現量(Log2RPM値)を入力して得られた累積紫外線曝露時間の予測値を、アンケートに基づいた算出値に対してプロットした散布図を図13に示す。なお、図中に予測値と算出値とのピアソンの相関解析における相関係数(R)とRMSE値を示す。図中に示したように、正の相関係数が得られ、SSL由来RNAの発現量のデータを用いることで、アンケートによらずとも累積紫外線曝露時間の予測が可能であることが示された。
 

Claims (14)

  1.  被験体から採取したRNA含有皮膚表上脂質を0℃以下で保存することを含む、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法。
  2.  被験体の皮膚表上脂質に含まれるRNAを逆転写によりcDNAに変換し、次いで該cDNAをマルチプレックスPCRにかけること、および
     該PCRの反応産物を精製すること、
    を含む、被験体の皮膚細胞に由来する核酸の調製方法。
  3.  前記マルチプレックスPCRにおけるアニーリングおよび伸長反応の温度が62℃±1℃である、請求項2記載の方法。
  4.  前記逆転写での伸長反応が42℃±1℃で60分間以上行われる、請求項2又は3記載の方法。
  5.  前記被験体の皮膚表上脂質に含まれるRNAが、該被験体の皮膚表上脂質からRNAを分離することにより調製される、請求項2~4のいずれか1項記載の方法。
  6.  前記被験体の皮膚表上脂質が、0℃以下で保存されていたものである、請求項2~5のいずれか1項記載の方法。
  7.  請求項1~6のいずれか1項記載の方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体の皮膚、皮膚以外の部位、または全身の状態の解析方法。
  8.  前記解析が赤味、敏感肌またはアトピー性皮膚炎を有するまたは有さない皮膚の検出であるか、あるいは皮脂量または皮膚水分量が多いまたは少ない皮膚の検出である、請求項7記載の解析方法。
  9.  前記解析が皮膚状態の予測である、請求項7記載の解析方法。
  10.  前記皮膚状態の予測が、皮膚物性の予測、皮膚の目視または触診評価の予測、または皮脂組成の予測である、請求項9記載の解析方法。
  11.  前記解析が皮膚の累積紫外線曝露時間の予測である、請求項7記載の解析方法。
  12.  請求項1~6のいずれか1項記載の方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体に対する皮膚外用剤、皮内投与剤、貼付剤、経口剤または注射剤の効果または効能の評価方法。
  13.  請求項1~6のいずれか1項記載の方法で調製した核酸を解析することを含む、被験体の血中成分濃度の解析方法。
  14.  前記血中成分がホルモン、インスリン、中性脂肪、γ-GTP、またはLDL-コレステロールである、請求項13記載の解析方法。
     
     
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