「コピー数変化」の版間の差分
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英語名:copy number variations: CNVs | 英語名:copy number variations: CNVs | ||
同義語:コピー数多型 | |||
(要約を御願い致します。) | |||
==コピー数変化とは== | ==コピー数変化とは== | ||
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[[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: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> | [[Image:2NHEJ.png|thumb|300px|<b>図2 NAHR</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>]] | [[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>]] | ||
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#NHEJ (non-homologous end joining)<ref name="ref12"><pubmed>21910633</pubmed></ref> (図2)<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> | #FoSTeS (fork stalling and template switching) (図3)<br> | ||
== CNVの検出方法 == | == CNVの検出方法 == | ||
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一般的に用いるCNVの検出方法には、定量PCR法などの特定の遺伝子座(locus specific)を対象とする方法やアレイなどの全genome を対象とする方法がある<ref name="ref7"><pubmed>20002459</pubmed></ref>。 | 一般的に用いるCNVの検出方法には、定量PCR法などの特定の遺伝子座(locus specific)を対象とする方法やアレイなどの全genome を対象とする方法がある<ref name="ref7"><pubmed>20002459</pubmed></ref>。 | ||
=== | === Array CGH === | ||
[[Image:4ArrayCGH.png|thumb|300px|<b>図4.アレイCGH</b><br />比較ゲノムハイブリダイゼーション法(ComparativeGenomicHybridization:CGH)は全ゲノムを対象にDNAコピー数変化を調べるための効率的な方法。<br />Agilento社HPより一部改変引用]] | |||
Array CGHとは、[[wikipedia:JA:オリゴヌクレオチド|オリゴヌクレオチド]]あるいは[[wikipedia:JA:プラズミド|プラズミド]]DNAにクローン化したヒトゲノムの一部(プローブ)をチップ上に配置したアレイを基盤とする。コピー数変化を調べたい検体DNAと対照とするDNAをそれぞれ異なる波長の[[wikipedia:JA:蛍光色素|蛍光色素]]で標識をする。標識した2つのDNAを同量混合させ、[[wikipedia:JA:アレイ|アレイ]]上のプローブと競合的に[[wikipedia:JA:ハイブリダイズ|ハイブリダイズ]]させる。プローブに結合した検体DNAと対照DNAの蛍光シグナルの強度の比から検体DNAと対照DNAコピー数の比を算出することができる。具体的には、両試料でコピー数が等しい場合は同等のシグナル強度を示し、片方の試料に染色体の欠失あるいは重複があれば異なったシグナル強度を示す。(図4) | |||
=== SNP array === | |||
[[Image:5SNParray.png|thumb|300px|<b>図5.SNP array</b><br />検体DNAを断片化した後に蛍光色素で標識し、熱変性条件下でチップと反応させる]] | |||
2004年頃Affymetrix社の[[一塩基多型]](SNP)解析用arrayでコピー数解析ができるようになった。このアレイはreference genomeを必要とせず、疾患のゲノムだけで解析が可能である。アレイ上には対立遺伝子の25-merのプローブがあり、既知のSNPサイトに対して異なる塩基(例えばCもしくはT)を搭載している。相補的な配列を持つラベル化された検体DNAがプローブに結合する際、SNPサイトにミスマッチが存在すると結合しにくくなり、シグナルは弱くなる。最近のSNPアレイを用いるとgenotypeも同時に検出が可能で、更にアリルピーク(Genotype: 2 copyの場合 AA/AB/BB, 3 copyの場合 AAA/AAB/ABB/BBB, 1 copyの場合A/B) を見ることで情報性が付加されたコピー数変化としてとらえることが可能となり信頼性が増した。(図5) | |||
=== 定量PCR法(quantitative real time polymerace 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。 | 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。 | ||
=== | === MLPA法(multiplex ligation-dependent probe amplification 法) === | ||
この方法は標的とする遺伝子(領域)に対して特異的に結合するプローブを用い、標的ゲノムDNA上でligationを行いligationされたDNAを鋳型とし蛍光標識プライマーでPCR増幅させ、異なる長さの増幅断片を電気泳動解析により検出する。ピーク面積は標的遺伝子領域のコピー数を反映し重複や欠失を定量的に捉えることができる。 | |||
== CNVと疾患関連性 == | == CNVと疾患関連性 == | ||
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<sup>-8</sup>、CNVは1.7x10<sup>-6</sup>~1.2x10<sup>-4</sup> | 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<sup>-8</sup>、CNVは1.7x10<sup>-6</sup>~1.2x10<sup>-4</sup>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>。 | ||
== CNVの検索方法 == | == CNVの検索方法 == | ||
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。 | 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.jsp/ 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. | 表1. CNVと疾患関連性の代表例と分子学的メカニズム<ref name="ref15"><pubmed>18160035</pubmed></ref> <ref name="ref16"><pubmed>16444292</pubmed></ref> | ||
{| cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" | {| cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" style="width: 800px; height: 760px;" | ||
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| | | Examples<ref name="ref15"><pubmed>18160035</pubmed></ref> | ||
| colspan="2" | | | colspan="2" | Examples of Disease<ref name="ref15"><pubmed>18160035</pubmed></ref> <ref name="ref16"><pubmed>16444292</pubmed></ref> | ||
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| rowspan="2" | ① | | rowspan="2" | ① 遺伝子効果(dose-sensitive gene) | ||
| rowspan="2" | [[Image:コピー数変化表1.png| | | rowspan="2" | [[Image:コピー数変化表1.png|thumb|250px]] | ||
| [[Charcot-Marie-Tooth病]](CMT病1A型) | | [[Charcot-Marie-Tooth病]](CMT病1A型) | ||
| Chr 17 p11上のPMP22を含む約1.4 Kbの領域の重複 | | Chr 17 p11上のPMP22を含む約1.4 Kbの領域の重複 | ||
| 95行目: | 75行目: | ||
| Chr 17 p11上のPMP22を含む約1.4 Kbの領域の欠失 | | Chr 17 p11上のPMP22を含む約1.4 Kbの領域の欠失 | ||
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| ② | | ② position effect | ||
| [[Image:コピー数変化表2.png| | | [[Image:コピー数変化表2.png|thumb|250px]] | ||
| [[ | | [[Blepharophimosis syndrome]] | ||
| 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。 | | 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。 | ||
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| ③ | | ③ unmasking of recessive allele | ||
| [[Image:コピー数変化表3.png| | | [[Image:コピー数変化表3.png|thumb|250px]] | ||
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| 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。 | | 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。 | ||
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| ④ | | ④ Gene interruption Gene fusion | ||
| [[Image:コピー数変化表4.png| | | [[Image:コピー数変化表4.png|thumb|250px]] | ||
| 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) | | 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) | ||
| CNV配列上に遺伝子が存在した場合遺伝子の破壊や融合遺伝子形成が起こる。 | | CNV配列上に遺伝子が存在した場合遺伝子の破壊や融合遺伝子形成が起こる。 | ||
|} | |} | ||
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== 参考文献 == | == 参考文献 == | ||
<references /> | <references /> | ||
<br> (執筆者:深井綾子、松本直通 担当編集委員:加藤忠史) | |||