「コピー数変化」の版間の差分

 

 

 

　同時期から、コピー数変化を検出できる様々な解析法が開発され、より高密度の解析が可能となり、当初予想された以上にヒトゲノムにはCNVが存在することが判明した。国際HapMapプロジェクトで用いられたヨーロッパ、アフリカ、アジアの異なる祖先をもつ3系統270名の[[wikipedia:JA:リンパ芽球細胞|リンパ芽球細胞]]（lymphoblastoid cell lines: LCLs)由来のDNAを使用してCNVの検証が行われた。Affymetrix GeneChip Human Mapping 500K early access array (500K EA)と、whole genome TilePath (WGTP) arrayの2種類を用いた検証の結果、合計1447か所のCNVsが検出された。そのゲノムサイズの合計は約360 Mb でヒトゲノムの約12%に相当した<ref name="ref4"><pubmed>17122850</pubmed></ref> <ref name="ref5"><pubmed>16418744</pubmed></ref>。

 

　また、2010年のConradらは、41人の女性のLCLs由来のDNAを用いてNimbleGen arrayを用いた解析を行い、11,700か所のCNV　(サイズの中央値：2.7 kb)を検出した<ref name="ref6"><pubmed>19812545</pubmed></ref>。 2006年RedonらによりヒトゲノムCNVカタログが作成され<ref name="ref7"><pubmed>20002459</pubmed></ref>、現在ではヒト、[[wikipedia:JA:マウス|マウス]]、[[wikipedia:JA:ラット|ラット]]、[[wikipedia:JA:チンパンジー|チンパンジー]]、[[wikipedia:JA:アカゲザル|アカゲザル]]、[[キイロショウジョウバエ|キイロショウジョウバエ]]等でも同様のCNVカタログが作成されている<ref name="ref8"><pubmed> 19297395 </pubmed></ref>。

[[Image:1NAHR.png|thumb|300px|<b>図１　NAHR</b><br />太青矢印はLCR/SDの位置と方向を、橙四角は遺伝子を示す。2本鎖DNA上に存在するLCR等の相同性の高い配列（青）間で異常な組み換え（赤点線）が起こり、相同配列間のゲノムが重複あるいは欠失する。<br />Wenli Gu et al 2008 より改変引用<ref name="ref11"><pubmed>19014668</pubmed></ref>]]  

[[Image:2NHEJ.png|thumb|300px|<b>図２　NEHJ</b>]]  

[[Image:3FoSTeS.png|thumb|300px|<b>図３　FoSTeS</b><br>Wenli Gu et al 2008 より改変引用<ref name="ref11"><pubmed>19014668</pubmed></ref>]]

　通常1Kb以上の長さで、90%以上の相同性を持つ配列はlow copy repeats (LCRs) またはsegmental duplications (SDs）と定義される<ref name="ref9"><pubmed>20059347</pubmed></ref>。このような配列はヒト[[wikipedia:JA:ハプロイド|ハプロイド]]ゲノムに3.6%存在するとされる<ref name="ref10"><pubmed>11381028</pubmed></ref>。特に10 kb以上の長さで97%以上の相同性を持つ場合LCRs領域では、ゲノム不安定性が高まり、組み換えが起こりやすくなるため欠失、重複、挿入、転座、逆位によるゲノム再構成 (genomic rearrangement) が生じやすい。これらのゲノム再編成を生じるメカニズムとして、生体内では主に以下の3つが考えられている<ref name="ref11"><pubmed>19014668</pubmed></ref>。    

#NAHR (non-allelic homologous recombination) （図１）<br>  

#NHEJ (non-homologous end joining)<ref name="ref12"><pubmed>21910633</pubmed></ref> （図２）<br>  

#FoSTeS (fork stalling and template switching) （図３）<br>

 

=== Array CGH ===

 

 

Quantitative real time polymerase chain reaction: qPCR

　これは標的とするゲノム領域のCNVをスクリーニングするのに最も一般的に使用される方法の一つである。標的とする遺伝子（領域）に対してプライマーを設計し、蛍光色素をとりこませながら[[wikipedia:JA:PCR|PCR]]で増幅させ、PCR産物の増幅効率を測定する。 テンプレートの量に応じて増幅効率が異なるのを利用して、DNAの定量（コピー数解析）が可能である。

Multiplex ligation-dependent probe amplification

　欠失、重複などのゲノム再構成が起きる際、遺伝子そのものあるいは遺伝子発現に関与する領域を含む事がある。ヒトゲノムで一世代を経ることで点変異（SNP）は1.8～2.5x10^-8、CNVは1.7x10^-6～1.2x10^-4の確率で起こるとされており、CNV発生はSNPのそれに比べて10²～10⁴倍高率であるため、遺伝子の点変異よりもCNVが原因となる遺伝性疾患が多いと推定される<ref name="ref13"><pubmed>17597781</pubmed></ref> 。CNVはいくつかの分子メカニズム（表１）を介して生じ、病気を惹起する場合もある。病的・非病的CNVがあり、例えばCNVが①罹患の血縁者に存在するか既報の疾患関連CNVに一致する、②疾患責任遺伝子や多数の遺伝子を含むか遺伝子発現領域を含む、③サイズが３Mb以上である、④増幅が3コピー以上である、などの場合、病的CNVである可能性が高いと考えられている<ref name="ref14"><pubmed>17597782</pubmed></ref>。  

　正常人に認めるCNVsは[http://projects.tcag.ca/variation/ Toronto Database of Genomic Variants]や[http://humanparalogy.gs.washington.edu/structuralvariation/ Human Structural Variation Database] に登録・一般公開されている。また、臨床学的な情報を含む染色体異常は[https://decipher.sanger.ac.uk/ DECIPHER (Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans Using Ensembl Resources)]、[http://umcecaruca01.extern.umcn.nl:8080/ecaruca/ ECARUCA (European Cytogenetics Association Reigister of Unbalanced Chromosome Aberrations)]、[https://www.iscaconsortium.org/ ISCA(The International Standards for Cytogenomic Arrays (ISCA) Consortium)]などで検索可能である。    

表１. CNVと疾患関連性の代表例と分子メカニズム<ref name="ref15"><pubmed>18160035</pubmed></ref> <ref name="ref16"><pubmed>16444292</pubmed></ref>  

{| cellspacing="1" cellpadding="1" border="1"

| 例<ref name="ref15"><pubmed>18160035</pubmed></ref>  

| colspan="2" | 疾患の例<ref name="ref15"><pubmed>18160035</pubmed></ref> <ref name="ref16"><pubmed>16444292</pubmed></ref>  

| rowspan="2" | ① 量依存的遺伝子（dose-sensitive gene）  

| rowspan="2" | [[Image:コピー数変化表1.png|350px]]  

| [[Charcot-Marie-Tooth病]]（CMT病1A型）

| [[遺伝性圧脆弱性ニューロパチー]]（NHPP）

| ② 位置効果（position effect）

| [[Image:コピー数変化表2.png|350px]]  

| [[wikipedia:Blepharophimosis|Blepharophimosis症候群]]

| 責任遺伝子[[wikipedia:Forkhead box L2|forkhead box protein L2]]（FOXL2）の230kb上流にある[[転写因子]]の結合部位がCNVにより欠失すると発症する。

| ③ 劣性アリルの顕在化（unmasking of recessive allele）

|  [[Image:コピー数変化表3.png|350px]]  

| 片方の[[wikipedia:JA:アレル|アレル]]に劣性変異が存在する個体で、野生型アレルが欠失した場合、劣性変異が顕在化する。

| ④ 遺伝子破壊/遺伝子融合（Gene interruption/Gene fusion）

|  [[Image:コピー数変化表4.png|350px]]  

| 融合遺伝子：[[wikipedia:JA:急性骨髄性白血病|急性骨髄性白血病]]（AML）や[[wikipedia:JA:骨髄異形成症候群|骨髄異形成症候群]]（MDS）

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<references />