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JP2004512014A - Testing method for ischemic condition - Google Patents

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JP2004512014A
JP2004512014A JP2001584570A JP2001584570A JP2004512014A JP 2004512014 A JP2004512014 A JP 2004512014A JP 2001584570 A JP2001584570 A JP 2001584570A JP 2001584570 A JP2001584570 A JP 2001584570A JP 2004512014 A JP2004512014 A JP 2004512014A
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ischemic
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ischemia
seq
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JP2001584570A
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石川 紘一
浅井 聰
高橋 泰夫
永田 俊人
石井 敬基
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Nihon University
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Nihon University
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Abstract

被検試料における特定の遺伝子の発現レベルを測定すること又は当該特定の遺伝子のいずれかを含む遺伝子群の発現プロファイルを決定することにより虚血状態を検査することを特徴とする虚血状態の検査方法。Examination of ischemic condition by measuring the expression level of a specific gene in a test sample or determining the expression profile of a group of genes containing any of the specific gene Method.

Description

【0001】
技術分野
本発明は、被検試料における特定の遺伝子の発現レベルを測定することにより又は該試料における当該特定の遺伝子から選択される複数の遺伝子を含む遺伝子群の発現プロファイルを決定することにより虚血状態を検査することを特徴とする虚血状態の検査方法に関する。
【0002】
背景技術
ガン、脳卒中及び心臓病は三大成人病と呼ばれ、これら3つで日本人の死因の約60%を占めている。そのうち脳卒中及び心臓病は、虚血が原因で生じる場合が多い。従って、虚血状態を早期に検出することで、前記疾患を未然に防ぐことが可能となる。虚血は、局所性の貧血であり、その発生機序から、腫瘍など外部からの圧迫による動脈壁の狭窄又は閉塞によって生じる圧迫性虚血、血栓・動脈硬化症のように血管内又は血管自体の変化による閉塞性虚血、及び脳貧血・狭心症などのように血管攣縮による痙攣性虚血などに分けることができる。脳における虚血は脳梗塞などの虚血性脳卒中の、そして心臓における虚血は心筋梗塞などの虚血性心疾患の引き金となる。従って、前記疾患の予防には、何よりもまず第一に、虚血状態をできるだけ早く発見し、適切な処置を施すことが重要である。
【0003】
従来、虚血状態を検査する方法として、心臓壁運動異常を指標にする方法(例えば、心室形態・超音波像の定量的解析、組織収縮速度低下の検出など)、血行動態異常を指標にする方法(例えば、左心室流入速度パターンの解析、核医学検査法など)が知られていた。それらの中でも、核医学検査法は、虚血状態を精密に検査できる方法である。しかしながら、放射線被爆、検査時間の長いこと及び費用が高額なことなど被験者には不都合な点が多かった。そこで、被験者への負担が少なく、健康診断の一部として日常的に行うことのできる、簡便な虚血状態の検査方法が望まれていた。
【0004】
発明の開示
本発明は、被検試料における特定の遺伝子の発現レベル又は当該特定の遺伝子から選択される複数の遺伝子を含む遺伝子群の発現プロファイルを測定することにより虚血状態を簡便に検査することを特徴とする虚血状態の検査方法を提供することを目的とする。
【0005】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、虚血状態において発現される遺伝子を同定し、遺伝子発現プロファイルを明らかにすることに成功し、本発明を完成するに至った。
【0006】
すなわち、本発明は、被検試料における特定の遺伝子の発現レベルを測定すること又は該試料における当該特定の遺伝子から選択される複数の遺伝子を含む遺伝子群の発現プロファイルを決定することにより虚血状態を検査することを特徴とする虚血状態の検査方法である。ここで、前記特定の遺伝子としては、(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、が挙げられる。発現レベルの測定又は発現プロファイルの決定は、DNAチップ(例えば、合成型DNAチップ)で行なうことができる。虚血としては、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血等が挙げられる。
【0007】
さらに、本発明は、(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、の一部又は全部をその表面上に固定化した虚血状態検査用DNAチップである。虚血状態としては、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血等が挙げられる。
【0008】
さらに、本発明は、虚血状態改善薬又は虚血性疾患治療薬のスクリーニング方法であり、該方法は、試験動物又は試験細胞に薬剤を投与することにより、(a)虚血状態において発現レベルの変動する特定の遺伝子の発現レベルが正常な発現レベルに復帰するか否か、又は(b)当該特定の遺伝子の複数を含む遺伝子群の発現プロファイルが正常な発現プロファイルに復帰するか否か、を指標として候補薬剤を選択することを特徴とするものであり、正常な発現レベル又は正常な発現プロファイルへの復帰は上記薬剤が候補薬剤であることを示すものである。ここで、前記特定の遺伝子としては、(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、が挙げられる。虚血状態としては、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血等が挙げられる。
【0009】
さらに、本発明は、(i)虚血状態において発現レベルの変動する特定の遺伝子の発現レベルデータ、又は(ii)上記特定の遺伝子から選択される複数の遺伝子を含む遺伝子群の発現プロファイルデータ、を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。ここで、前記特定の遺伝子としては、(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、が挙げられる。虚血状態としては、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血等が挙げられる。
【0010】
さらに、本発明は、(a)被検試料における特定の遺伝子の発現レベルデータ又は発現プロファイルデータを入力させる手順、(b)入力されたデータを記録させる手順、(c)記録されたデータと既に記録されている虚血状態における上記遺伝子の発現レベルデータ又は発現プロファイルデータとを照合させる手順、(d)(c)の照合結果に基づいて被検試料が虚血状態にあるか否かを判定する手順、並びに(e)被検サンプルが虚血状態にある場合に、(c)の照合結果に基づいて被検試料の虚血状態の臨床ステージを同定させる手順、をコンピューターに実行させるプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。ここで、前記特定の遺伝子としては、(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、が挙げられる。虚血としては、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血等が挙げられる。
【0011】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0012】
本願は、日本国特許出願第2000−145977号の優先権を主張するものであり、当該出願の明細書及び図面の内容を本明細書に包含する。
【0013】
本発明は、従来の虚血検査方法と異なり、特定の遺伝子の発現レベル又は特定の遺伝子群の発現プロファイルを指標として、虚血状態を検査することを特徴とする虚血状態検査方法に関する。ここで、「発現レベル」とは、特定の遺伝子の転写産物(mRNA)の絶対量又は相対量、あるいは特定の遺伝子の翻訳産物(タンパク質)の絶対量又は相対量をいう。「発現プロファイル」とは、複数の遺伝子の発現レベルを表やグラフ等にまとめたものをいう。
【0014】
1.虚血状態において発現レベルが変動する遺伝子の同定
虚血状態において発現レベルが変動する遺伝子は、例えばディファレンシャルRNAディスプレイ法[Liang, P et al.:Science, 257:967−971(1992)]、ハイブリッドサブトラクション法、DNAチップを用いる方法等によって同定することができる。例えば、DNAチップにより前記遺伝子を同定する方法は図1に示すように行うことができる。すなわち、ゲノム配列、cDNA配列又はEST配列などが記録されたデータベースから複数のDNA情報(cDNA/EST/オリゴDNAコレクション)を入手し、塩基配列の明らかな多種類の遺伝子をDNAチップ上に固定する。その後、上記DNAチップに、虚血状態の生体試料由来のmRNAに基づいて調製した標識DNA又はRNAをハイブリダイズさせる。その後、得られたハイブリダイズパターンの各スポットにおけるハイブリダイゼーション強度を測定することによって各遺伝子の発現レベルを測定し、発現プロファイルを得る。以下に、DNAチップを用いる方法をより詳細に説明する。
【0015】
(1) 被検試料からのpoly(A)+mRNAの調製
DNAチップによって、生体試料中の或る遺伝子の発現レベルを調べるには、まず、組織又は細胞等の被検試料からpoly(A)+mRNAを調製する必要がある。なお、虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子を同定するための、poly(A)+mRNA調製用の被検試料の具体例としては、人為的に虚血状態を誘導した実験動物(例えば、マウス、ラット、モルモット、ウサギ、イヌ、ネコ、ブタ、ウシ)又は虚血状態のヒト由来の生体組織(例えば、血液組織、脳組織、心臓組織、腎臓組織)が挙げられる。なお、脳では、生体内で発現し得る遺伝子の約80%が発現していると言われる。そのため、虚血状態において脳で発現レベルの変動する遺伝子を調べることにより、脳以外の組織において虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子を包括的に同定することが可能である。poly(A)+mRNA調製用の試料としては、前記マウス由来の海馬を使用することができる。海馬中には、脳毛細血管が存在するため、赤血球、白血球、血小板等の血液細胞が混在している。従って、海馬組織から抽出したpoly(A)+mRNA中には、種々の血液細胞由来のmRNAが混在し得る。
【0016】
poly(A)+mRNAの調製は、グアニジンチオシアネート−塩化セシウム法[J. Sambrook, et al., Molecular Cloning,2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York(1989)]、グアニジンチオシアネート−トリフルオロ酢酸セシウム法[H. Okayama, et al., Methods in Enzymology, 154:3,Academic Press, New York(1987)]、グアニジンチオシアネート−フェノール−クロロホルム法[P. Chomczynski et al., Anal. Biochem.,162:156(1987)]、フェノール−SDS法[R.D.Palmiter, Biochemistry, 13:3606(1974)]等の方法により全RNAを取得後、得られた全RNAをオリゴdTセルロースやポリUセファロースカラムに供試し、poly(A)+mRNAを特異的に吸着後、poly(A)+mRNAをカラムから溶出させることによって得ることができる。特に、被検試料として組織を用いる場合には、全RNA又はpoly(A)+mRNAの精製状態がcDNAの収率等に大きな影響を及ぼすため、精製過程は正確に行うことが重要である。
【0017】
例えば、グアニジンチオシアネート−塩化セシウム法によりpoly(A)+mRNAを調製する場合、まず組織サンプルに適当量(例えば5倍量)のグアニジンチオシアネート溶液を加える。次いで、ポリトロン等のホモジナイザーにより組織サンプルを破砕後、所望の濃度(例えば0.5%)になるようにN−ラウロイルサルコシン酸ナトリウムを添加し攪拌する。得られたサンプルを遠心分離(例えば、5000×g、10分間)し、上清を塩化セシウム−EDTAのクッションを入れた遠心管に重層後、超遠心分離(例えば、100,000×g、12時間)する。沈殿物を70%エタノールでリンス後、TE緩衝液に溶解することによって全RNAを得る。得られた全RNAを、さらにオリゴdTセルロースカラムに供試することによってpoly(A)+mRNAを得ることができる。
【0018】
また、poly(A)+mRNAの調製は、市販のキットを用いて行うことも可能である。全RNAの調製用キットの具体例としては、RNeasy Total RNA Isolation kit(QIAGEN社製)、TRIzol Reagent(Gibco BRL Life Technologies社製)が挙げられる。また、全RNA からのpoly(A)+mRNA単離用キットの具体例としては、Oligotex Direct mRNA Kit(QIAGEN社製)、Oligotex mRNA Kit(QIAGEN社製)等が挙げられる。
【0019】
(2) 逆転写酵素によるcDNA合成
次いで、上記(1)において得られたpoly(A)+mRNAを鋳型として、cDNAを合成する。cDNAの合成は、Gublerらの方法[U. Gubler, et al., Gene, 25:263(1987)]に従って行うことができる。すなわち、まずpoly(A)+mRNA溶液にoligo(dT)12−18を加え、加熱後急冷する。次いでこの溶液に、一本鎖cDNA合成用緩衝液、dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP混合)溶液、リボヌクレアーゼ阻害剤溶液、ジチオスレイトール溶液等を添加・混合後、この混合液に逆転写酵素(例えば、Superscript RT(BRL社製))を添加し、一定時間インキュベートすることによって、一本鎖cDNAを得ることができる。さらに必要に応じて、得られた一本鎖cDNAを鋳型として、二本鎖cDNAを合成することができる。すなわち、一本鎖cDNA溶液にcDNA合成用緩衝液、dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP混合)溶液、ジチオスレイトール溶液等を添加・混合後、この混合物にDNAポリメラーゼ(例えばT4DNAポリメラーゼ)を添加し、一定時間インキュベートすることによって、二本鎖cDNAを得ることができる。なお、一本鎖又は二本鎖cDNAの合成において、標識化dNTP(例えばビオチン標識化dNTP等)を用いることにより、標識されたcDNAを得ることができる。
【0020】
(3) 標識cRNA断片の調製
本発明の方法において、DNAプローブとしてオリグヌクレオチドを固定したDNAチップを使用する場合には、必要に応じて、上記(2)において得られたcDNAを鋳型として、さらに、in vitro転写により標識cRNAを調製する。in vitro転写による標識cRNAの調製は、Kreigらの方法[Kreig, P. A. ,et al., Methods in Enzymology, 155:397−415(1987)]に従って行うことができる。なお、得られた標識cRNA分子は使用前に低分子化(断片化)しておく必要がある。低分子化は、Mg2+存在下での加熱(例えば、94℃、3分)、DNase処理によって行うことができる。
【0021】
また、上述のin vitro転写は、市販のキットを用いて行うことも可能である。in vitro転写用キットとしては、MEGAscriptTM In Vitro Transcription Kits(Ambion社製)等が挙げられる。
【0022】
(4) DNAチップ上でのハイブリダイゼーション
次いで、上記(2)又は(3)において得られた標識ヌクレオチド試料をDNAチップに注入することによって、ハイブリダイゼーション反応を行う。本発明の方法において有用なDNAチップの具体例としては、基板上で直接オリゴDNAを合成することにより作製されたオリゴDNAマイクロアレイ(合成型DNAチップともいう)、予め調製したDNAを基板上に固定したDNAマイクロアレイ(貼り付け型DNAチップともいう)が挙げられる。本発明においては、虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子を同定するために、高い検出感度・精度・再現性の得られる合成型DNAチップ、例えばオリゴDNAマイクロアレイ(アフィメトリックス社製、GeneChipTM)を用いることが好ましい。
【0023】
遺伝子の発現を調べる場合には、非特異的な結合を抑えるため、ハイブリダイゼーションはストリンジェンシーの高い条件下で行うことが重要である。ここで「ストリンジェンシーの高い条件」とは、90%以上の相同性を有するヌクレオチド鎖間でのみハイブリダイゼーションが生じる条件をいう。ストリンジェンシーの高低は、塩濃度(例えばNaCl、クエン酸3ナトリウムの濃度など)、及び/又は温度を変更することによって調節することができ、塩濃度が低いほどまた温度が高いほどストリンジェンシーは高くなる。或る温度及び或る塩濃度条件は、使用するDNAチップの種類及び他の要因により、ストリンジェンシーの高い条件としても、ストリンジェンシーの低い条件としても作用し得る。従って、如何なる条件がストリンジェンシーの高い条件であり、同様に如何なる条件がストリンジェンシーの低い条件であるかは、用いるチップごとに決定されるべきものである。本発明において使用したGeneChipTM Mu6500では、ストリンジェンシーの高い条件とは、温度43〜65℃、好ましくは45℃、Na濃度500〜1000mM、好ましくは1000mMの条件をいう。
【0024】
(5) 検出及びデータ解析
ハイブリダーゼーションの結果、マイクロアレイ上に形成された二本鎖は、蛍光イメージスキャナー等で解析する。マイクロアレイ上の蛍光強度は、蛍光レーザー顕微鏡とCCDカメラ及びコンピュータを連結したシステムで自動的に測定することができる。スキャナーは、スポットの大きさが数十μmで、スポット間の距離が約10μm程度のスポットを定量的に識別できるものが好ましい。さらに、スキャナーは、複数種の標識に対応できること、広範囲を高速でスキャンできること、基板のミクロな歪みに対応可能なオートフォーカス機能を有するものであることが好ましい。このような機能を備えたスキャナーとしては、例えばGMS 418 Array Reader(Genetic Micro Systems社製)などが挙げられる。また、データの解析に用いるソフトウエアは、変異や多型の解析のように、部分的に重複した配列のオリゴヌクレオチドが多数含まれる複雑な解析にも対応できるものが好ましい。
【0025】
また、本発明においては、DNAチップによる遺伝子解析に必要な構成要素を一式組み込んだ市販のシステムを用いることが可能である。このような構成要素としては、(i)DNAチップ、(ii)ハイブリダイゼーション後のDNAチップを自動的に洗浄・染色する装置、(iii)蛍光発光を読み取るスキャナー、及び(iv)読み取った情報を処理解析するワークステーション、等が挙げられる。そのようなシステムの具体例として、アフィーメトリックス社製のGeneChipTM解析システムが挙げられる。GeneChip解析システムには、得られた遺伝子データを効率的に利用するためのバイオインフォーマティクスツールとして、GeneChipTM Laboratory Information Management System(LIMSTM)及びGeneChipTM Expression Data Mining Tool(EDMTTM)が併設されており、得られたデータを遺伝子関連解析技術の標準化のためのオープンコンソーシアム(GATC)によって定められた形式のSQL対応データベースへ出力し、このシステムインターネットウェブ上の公開遺伝子情報データベースとリンクすることを可能にしている。当該解析システムを利用することによって、より効率的且つ広範囲にデータ解析が可能である。
【0026】
配列番号1〜配列番号1066に、本発明によって、マウス中で虚血状態において発現レベルの変動することが明らかにされた遺伝子の塩基配列、及び当該遺伝子のコードするアミノ酸配列を示した。マウスはヒトと同じ哺乳類に属するため、遺伝的に類似性が高く、配列番号1〜配列番号1066に示される塩基配列を有する遺伝子又は配列番号1〜配列番号1066に示されるアミノ酸配列をコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子が、ヒトの細胞中にも存在し得る。従って、それらのヒトの遺伝子の発現レベルを測定することによって、ヒト由来の試料について、虚血状態の検査を行うことができる。ここで、「機能的に等価な遺伝子」とは、配列番号1〜配列番号1066に示される塩基配列を有する遺伝子又は配列番号1〜配列番号1066に示されるアミノ酸配列をコードする遺伝子の他、これらの遺伝子と相同性を有し、生体内でこれらの遺伝子と同一又は類似の役割を果たしている遺伝子を含む。なお、マウス由来の遺伝子と機能的に等価な、ヒト細胞中に存在する遺伝子の塩基配列及びアミノ酸配列等の情報は、GenBankなどの公知の遺伝子データベースから、目的とする塩基配列の一部、アミノ酸配列の一部、遺伝子産物名等をキーワードとする検索により入手することが可能である。
【0027】
虚血状態において発現レベルの変動することが明らかにされた遺伝子について、さらに別の疾患時における発現レベルを調べることによって、虚血状態において特異的に発現レベルの変動する虚血マーカー遺伝子を同定することが可能である。
【0028】
2.虚血状態検査用DNAチップ
上記第1節において同定された遺伝子の一部又は全部を、DNAプローブとして基板上に固定したDNAチップは、虚血検査用DNAチップとして用いることができる。特に、図2のように、3群の遺伝子(すなわち、虚血状態において高い発現レベルを示す遺伝子、中程度の発現レベルを示す遺伝子、低い発現レベルを示す遺伝子)を分けて配置したDNAチップは、虚血状態の進行度を評価することのできるDNAチップとして用いることができる。当該DNAチップには2種類ある。1つは予め調製したDNAプローブを基板上に固定することにより製造される貼り付け型DNAチップと、もう1つは基板上で直接DNAプローブを合成することにより製造される合成型DNAチップである。ここで、「DNAプローブ」とは、特定の塩基配列を有するDNA鎖を有する遺伝子を検出するために、DNAチップ基板上に固定されているDNA鎖をいう。それぞれの形式のDNAチップの製造方法について、以下に具体的に説明する。
【0029】
(1) 貼り付け型DNAチップの製造方法
まず、DNAプローブ用に、上記第1節において同定された虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子の一部または全部を、PCRや化学的合成法によって調製する。なお、DNAプローブは、該プローブの配列と相補的な配列を有する検出対象ヌクレオチド鎖がそのDNAプローブと接近したときに、そのヌクレオチド鎖とハイブリダイゼーションを起こすことができるように、DNAチップ基板上に一本鎖DNAとして存在する必要がある。従って、DNAプローブの設計に当っては、検出対象ヌクレオチド鎖とのハイブリダイゼーションを阻害する二次構造の形成が極力起こらないように配列を選択することが好ましい。ここで、「二次構造」とは、DNAプローブが折りたたまれて、プローブの一部が同じプローブの他の部分にハイブリダイズして生じるステムループ構造又はヘアピン構造などをいう。目的の配列が二次構造を形成するか否かは、市販の遺伝子解析ソフト(例えば、日立ソフトウエアエンジニアリング社製DNASISなど)を用いて、解析することができる。
【0030】
PCRによるDNAプローブの調製は、検査対象生物由来のゲノムDNA、全RNA、mRNA、cDNAを鋳型として、常法[例えばSambrook, J et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)を参照のこと]により行うことができる。例えば、配列番号1006に示す塩基配列からなる遺伝子は、虚血状態において顕著に発現が増大するために虚血検査用のマーカーとして使用することが可能である。当該遺伝子検出用のDNAプローブは、センスプライマー5’−atgctcttccgagctgtgct−3’(配列番号1067)、アンチセンスプライマー5’−cagctcagttgaacgccttt−3’(配列番号1068)を用い、虚血状態のマウス海馬由来のmRNAから調製したcDNAを鋳型とするPCRによって得ることができる。PCRによって得られた増幅断片が目的の断片であるか否かの確認は、増幅断片をpBlueScriptSK(+) (STRATAGENE社製)、pCR2.1(Invitrogen社製)等の適切なベクターにサブクローニング後、塩基配列を決定することにより行うことができる。塩基配列の決定はマキサム−ギルバートの化学修飾法、又はM13ファージを用いるジデオキシヌクレオチド鎖終結法等の公知手法により行うことができるが、通常は自動塩基配列決定機(例えばPERKIN−ELMER社製373A DNAシークエンサー等)を用いて行なうことができる。
【0031】
一方、化学合成法によるDNAプローブの調製は、ホスホロアミダイト法、ホスホネート法等の当該技術分野で用いられる通常のDNA合成法によって行うことができる。例えば、ホスホロアミダイト法によってDNAプローブを合成する場合、3’糖水酸基に3価のホスホロアミダイト残基を導入したヌクレオシド誘導体を合成ユニットとして用いる。まず、このアミダイトユニットを、1H−テトラゾールで活性化し、固相上のDNA鎖の5’末端水酸基と反応させ(工程1)、三価の亜リン酸エステルを得る。次いで、酸化反応(工程2)、キャッピング反応(工程3)、水素添加(工程4)を経て、得られた三価の亜リン酸エステルを五価のリン酸トリエステルへと導く。その後は、工程1〜4を繰り返し、最後に所望の塩基配列を有するのオリゴマーブロックを固相から切り離し、脱保護することによって目的のDNA鎖を得ることができる。
【0032】
次いで、上記DNAプローブをDNAチップ基板に固定する。固定基板の具体例としては、ガラス板、石英板、シリコンウエハーなどが挙げられる。基板の大きさとしては、例えば3.5mm×5.5mm、18mm×18mm、22mm×75mmなどが用いられるが、これは基板上のDNAプローブのスポット数やそのスポットの大きさなどに応じて様々に設定することができる。DNAの固定方法としては、DNAの荷電を利用して、ポリリジン、ポリエチレンイミン、ポリアルキルアミンなどのポリ陽イオンで表面処理した固相担体に静電結合させたり、あるいは、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基などの官能基を導入した固相表面に、アミノ基、アルデヒド基、SH基、ビオチンなどの官能基を導入したDNAプローブを共有結合させることにより固定することもできる。
【0033】
DNAプローブの基板へのスポットは、数十μm〜数百μmのサイズで定められた位置に定量的にDNAプローブをスポットすることができるアレイヤーを用いて行うことができる。スポット方式としては、ピン先端の固相への機械的な接触によるピン方式、インクジュエットプリンターの原理を利用したインクジェット方式、毛細管によるキャピラリー方式などが挙げられる。
【0034】
(2) 合成型DNAチップの製造方法
基板上で直接DNAプローブを合成する方法としては、光リソグラフィー技術と固相DNA合成技術とを組み合わせたFodorらの方法[Fodor, S.P.A., et al., Science, 251:767−773(1991)]を使用することができる。すなわち、まず光化学反応により除去することができる保護基を有する合成リンカーを基板上に結合させ、マスクと呼ばれる遮断物質を通してこの基板に光を照射することにより、特定の領域の保護基だけを脱離させておく。次いで、基板を水酸基が保護されたヌクレオチドと反応させると、保護基が脱離している部分でのみ重合反応が起こる。さらに、別のマスクを用いて基板上に光を照射し、ヌクレオチドの重合反応を繰り返す。このようにして、種々のマスクを用いながら異なるヌクレオチド前駆体とのカップリング反応を繰り返すことによりDNAチップ基板上の特定の領域に所望の配列のDNAプローブを合成することができる。長さNmerのオリゴヌクレオチドは、N×4サイクルの反応で合成され、従って、25merの塩基長のDNAプローブは25×4=100サイクルの反応で合成することができる。なお、本発明の虚血検査用DNAチップ上のDNAプローブの塩基長は、10〜30mer、好ましくは15〜25merである。
【0035】
なお、この形式のDNAチップは、通常DNAプローブの塩基長が短いために、チップ上のハイブリダイゼーションの特異性が問題となり得る。この問題は、以下に記載のようにして解決することができる。すなわち、1つの特定の遺伝子の発現を検出するために、標的とするその遺伝子の複数の箇所(通常は、十数か所)にそれぞれ完全一致(perfect match;PM)する(すなわち完全に相補的な)オリゴヌクレオチドDNAプローブと1塩基(通常は、中央の塩基又はその付近の塩基)に変異を入れたミスマッチ(mismatch;MM)のオリゴヌクレオチドDNAプローブを同数で基板上に配置する(図3)。続いて、基板上でハイブリダイゼーションを行い、MMプローブをハイブリダイゼーションの特異性の指標として用いる。すなわち、PMプローブとMMプローブとのシグナル比を算出し、偽陽性シグナルを排除することにより解決することができる。
【0036】
3.本発明の虚血状態の検査方法
本発明において明らかにされた虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子の、被検試料中での発現レベルを測定することによって虚血状態を検査することができる。あるいは、当該遺伝子から選択される複数を含む遺伝子群の発現プロファイルを決定することによって虚血状態を検査することができる。ここで、「遺伝子群の発現プロファイルを決定する」とは、遺伝子群を構成する個々の遺伝子の発現レベルを測定し、得られた結果を表やグラフ等にまとめることをいう。前記虚血状態の具体例としては、圧迫性虚血、閉塞性虚血、痙攣性虚血などが挙げられる。
【0037】
上記第1節において同定された虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子について、被検試料中での発現レベルを測定することによって、被検試料が虚血状態にあるか否かを検査することができる。すなわち、被検試料中での前記遺伝子の発現レベルが、本発明により明らかにされた虚血状態における変動レベルと同程度に変動していれば、被検試料は虚血状態にあると評価することができる。例えば、配列番号960〜配列番号1037、配列番号1065及び配列番号1066で表される塩基配列を有する遺伝子、又は配列番号960〜配列番号1037、配列番号1065及び配列番号1066で表されるアミノ酸配列をコードする遺伝子は、虚血状態において発現レベルが10倍以上増大する。従って、被検試料中でこれらの遺伝子の発現レベルが、10倍以上増大していれば、被検試料は虚血状態にあると評価することができる。
【0038】
さらに、上記第1節において同定された遺伝子のうち、他の疾患では発現レベルの変動が殆ど又は/全く検出されない遺伝子、すなわち虚血マーカー遺伝子の発現レベルを測定することによって、より正確に被検試料が虚血状態にあるか否かを検査することができる。すなわち、被検試料における上記マーカー遺伝子の発現レベルの変動が、本発明において検出された遺伝子の発現レベルの変動と同程度であれは、被検試料は虚血状態にあると評価することができる。
【0039】
なお、前記遺伝子の発現レベルは、測定する遺伝子の種類が少ない場合には、例えばドットハイブリダイゼーション、スロットハイブリダイゼーション、ノーザンハイブリダイゼーション又は定量的PCR等により測定することができ、測定する遺伝子の種類が多い場合には、DNAチップを用いて測定することができる。
【0040】
さらに、上記第1節において虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子から選択される複数の遺伝子を含む遺伝子群の被検試料における発現プロファイルを決定し、この得られるプロファイルと虚血状態ではない正常試料の発現プロファイルと比較することによって、被検試料が虚血状態にあるか否かをより高い精度で検査することができる。遺伝子群の発現プロファイルの測定は、DNAチップを用いることによって、より迅速且つ簡便に行うことができる。また、後述するクラスター分析を使用して発現プロファイルを分類してもよい。DNAチップとしては、精度、感度、再現性等の点から、合成型DNAチップを用いることが好ましい。また、上記第2節において製造した本発明のDNAチップを用いて、虚血状態を検査することができる。例えば、図2Aに示すように、ハイブリダイゼーション用DNAチップに、低発現レベル遺伝子群、中発現レベル遺伝子群及び高発現レベル遺伝子群に遺伝子を分類し、各群に属する遺伝子をDNAチップ上に別々に固定する。低発現レベル遺伝子とは、0時間における転写レベルを1としたときに、24時間以内に転写レベルがn倍(ここでnは2以上5未満の範囲)で増大した遺伝子である。中発現レベル遺伝子とは、転写レベルがn倍(ここでnは5以上10未満の範囲)で増大した遺伝子である。高発現レベル遺伝子とは、転写レベルが10倍以上で増大した遺伝子である。
【0041】
虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子を固定したDNAチップを用い、配列番号1〜配列番号1066で表される塩基配列を有する遺伝子、又は配列番号1〜配列番号1066で表されるアミノ酸配列をコードする遺伝子から、低発現レベルの遺伝子を例えば300個以上、中発現レベルの遺伝子を例えば100〜300個、高発現レベルの遺伝子を例えば30〜100個選択して固定する。そして、対照である非虚血患者由来の遺伝子発現プロファイルと比較して、高発現レベルの遺伝子である30〜100個の遺伝子の発現レベルが変動していれば、初期の虚血状態であると判断することができる(図2B)。また、高発現レベルの遺伝子のみならず、100〜300個の中発現レベル遺伝子の発現レベルが変動していれば、中期の虚血状態であると判断することができる(図2C)。さらに、上記高発現及び中発現レベル遺伝子のほか、300個以上の低発現レベル遺伝子の発現レベルが変動していれば、虚血状態は後期であると評価することができる(図2D)。
【0042】
なお、発現レベルの変動には、正常レベルと比較して、増加する側への変動と減少する側への変動とがある。しかしながら、配列番号1〜配列番号1066で表される塩基配列を有する遺伝子、又は配列番号1〜配列番号1066で表されるアミノ酸配列をコードする遺伝子は、虚血状態において、いずれも増加する側への変動を示すため、前記遺伝子の発現レベルの変動を指標とする虚血状態の検査においては、発現レベルが増加した場合のみ、発現レベルが変動した遺伝子としてカウントするものとする。
【0043】
さらに、虚血状態において発現レベルの変動しないことが示された遺伝子についても、発現レベルを測定し、虚血状態の検査に活用することが可能である。すなわち、前記発現レベルの測定により、虚血であると評価された試料について、虚血状態において発現レベルの変動しないことが示されている遺伝子について、発現レベルを測定し、その発現レベルに変動が認められなければ、被検試料が虚血状態にあるという前記評価の信頼性を、より高めることができる。
【0044】
4.虚血状態における遺伝子発現データ及び虚血状態同定プログラムを含有するコンピュータ読み取り可能な記録媒体、並びに虚血状態同定プログラム
本発明によって明らかとなった虚血状態において発現レベルが変動する遺伝子の発現レベルデータ、又は当該遺伝子から選択される複数の遺伝子を含む遺伝子群の発現プロファイルデータは、適当な媒体に記録し、虚血状態の検査のデータ解析において比較データとして用いることができる。記録する記録媒体としては、磁気テープ、CD−ROM、ICカード、RAMなどのあらゆるタイプの記録媒体が挙げれる。具体的には、虚血状態において顕著に発現レベルの変動する遺伝子の、被検試料における発現レベルの変動度を調べ、記録媒体に記録された発現レベルと同等であれば、被検試料(すなわち、被検試料の由来生物)は、虚血状態にあると評価することができる。また、虚血状態において発現レベルが変動する遺伝子群の各遺伝子の発現レベルデータから作成された記録されている遺伝子発現プロファイルと、被検試料中の該当する遺伝子の遺伝子発現プロファイルとを比較することにより、より正確な虚血状態の評価が可能となる。すなわち、被検試料において、虚血時に発現レベルの変動する複数の特定の遺伝子の発現パターンが、上記のような記録媒体に記録された該当遺伝子の発現パターンと類似していれば、被検試料は、より高い確率で虚血状態にあると評価することができる。
【0045】
以下の手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録させた記録媒体は、虚血状態同定プログラムを含む記録媒体として有用である。ここで、虚血状態同定プログラムとは、被検試料が虚血状態にあることが疑われる又は虚血状態と評価された場合に、その虚血状態の段階(すなわち、虚血の初期の状態、中期の状態又は後期の状態)を同定することができるプログラムである。当該プログラムは、(a)被検試料の遺伝子発現レベルデータ又は遺伝子発現プロファイルデータを入力させる手順、(b)入力されたデータを記録させる手順、(c)記録されたデータと既に記録されている虚血時の発現レベルデータ又は遺伝子発現プロファイルデータとを照合させる手順、(d)(c)の照合結果に基づいて被検試料が虚血状態にあるか否かを判定する手順、並びに(e被検サンプルが虚血状態にある場合に、(c)の照合結果に基づいて被検試料の虚血状態の臨床ステージを同定させる手順、を含む。被検試料の遺伝子発現データを、上記プログラムがインストールされたコンピュータを用いて解析することにより、虚血状態を同定することができる。
【0046】
本発明の虚血状態同定プログラムは、(a)被検細胞から単離された遺伝子の発現レベルを解析する手段と、(b)(a)で得られる解析結果を指標として個々の被検試料が虚血状態にあるか否かを予測する手段とを含む。上記(a)の解析手段は、ある被検細胞又は被検組織における複数の遺伝子について、それぞれの遺伝子の発現レベルをそれぞれ検出する手段(「検出エンジン」ともいう)、並びに得られる検出値を分析する手段(「分析エンジン」ともいう)により構成される。
【0047】
(1) 遺伝子発現の検出エンジン
本発明において、遺伝子発現の検出は、得られた検出データをデジタル化し、そのデジタル情報を使用することができる。デジタル化は、例えばDNAチップ上で検出された蛍光強度等を数値化することにより行われる。
【0048】
(2) 分析エンジン
分析エンジンは、検出エンジンにより得られたデータ(すなわち遺伝子発現量)に基づいて、クラスター分析処理などの多変量解析処理によって分析処理を行う手段である。クラスター分析とは、多変量解析の分野において多数の観測対象(すなわちサンプル)に対して、特定の計算基準(評価基準)により、「類似する対象」を集めて分類する手法を意味する。すなわち、クラスター分析は、観測された多数のサンプルに対して、類似するもの同士を同一グループに単に「分類」するものをいう。
【0049】
得られた検出データに基づいてクラスター分析を行うには、サンプル間の類似度を表す「距離行列」を作成する。距離としてはユークリッド距離、重み付きユークリッド距離、標準ユークリッド距離、ピアソン積率相関係数等を計算する。これらの距離の概念は公知であり、クラスター分析の目的に応じて適宜選択することができる。上記の距離の概念を基にして、クラスターとクラスターとの間の距離、又はクラスターと個体間との距離を計算し、クラスターを統合する(2つのクラスターを連結する)。統合するための方法は公知であり、例えば最近隣法、最遠隣法、重心間距離法、ウォード法などがある。
【0050】
上記分類手法により、「最短距離」の関係にあるクラスターを「類似する」クラスターとして、これを統合して新たな上位の階層のクラスターとする。一つの階層のクラスターが作成された後は、再びクラスター間の距離を計算し、距離行列を作成し、最短距離にある2つのクラスターを求めてさらに一つ上の階層のクラスターを作成する。このようにして、最終的に樹形図(デンドログラム)を作成する。
【0051】
樹形図において所定の階層で統合されたクラスター内のサンプルは、何らかの類似関係にあるものである。その類似関係にあるサンプルは、共通してある性質を有しているということができ、その性質を明らかにすることによりそのクラスターの集団の特性を明らかにすることができる。従って、この分析処理によれば、発現量が高い遺伝子の群及び発現量が低い遺伝子の群に分類することができる。例えば、虚血状態の進行度を指標として虚血状態が高度か低度かに注目すると、一のクラスターに属するサンプルの虚血状態は高度であり、他のクラスターに属するサンプルの虚血状態は低度である、という特性を明らかにすることができる。
【0052】
ここで、本発明の同定システムの一実施形態を示すブロック図を示す(図5)。
図5に示す同定システムは、CPU501、ROM502、RAM503、入力部504、送信/受信部505、出力部506、ハードディスクドライブ(HDD)507及びCD−ROMドライブ508を備える。
【0053】
CPU501は、ROM502、RAM503又はHDD507に記憶されているプログラムに従って、虚血状態同定システム全体を制御し、後述する検査処理を実行する。ROM502は、同定システムの動作に必要な処理を命令するプログラム等を格納する。RAM503は、検査処理を実行する上で必要なデータを格納する。入力部504は、キーボードやマウス等であり、検査処理を実行する上で必要な条件を入力するとき等に操作される。送信/受信部505は、CPU501の命令に基づいて、通信回線を介してデータベース510等との間でデータの送受信処理を実行する。出力部506は、入力部504から入力された各種条件、発現遺伝子の検出データ等を、CPU501からの命令に基づいて表示処理を実行する。なお、出力部506としては、コンピュータのディスプレイ又はプリンターなどが例示される。HDD507は、細胞又は組織における各種遺伝子の発現パターン情報を格納し、CPU501の命令に基づいて、格納しているプログラム又はデータ等を読み出し、例えばRAM503に格納する。CD−ROMドライブ508は、CPU501の指示に基づいて、CD−ROM509に格納されている同定プログラムから、プログラム又はデータ等を読み出し、例えばRAM503に格納する。
【0054】
CPU501は、入力部などから受け取ったデータを出力部506に供給するとともに、データベースから受け取ったデータに基づいて、被検試料が虚血状態にあるか否かの予測を実行する。データベース(DB)とは、前記の通り得られた遺伝子の発現量(絶対量及び相対量の両者を含む)の情報を蓄積したものをいう。
【0055】
図6は、上述した同定プログラムにより同定処理を行ったときの例を示すフローチャートである。被検試料における遺伝子の発現パターンを解析し、個々の試料が虚血状態にあるか否かを同定する。
【0056】
図6において、クラスター分析装置601を例に同定処理を説明する。クラスター分析装置601は、上記同定処理を行うためのクラスター生成を行う。まず、外部データベース検索入力手段602により、遺伝子発現データを入力する。データ入力が確定するまでは、上記データの入力作業を繰り返す。なお、データの入力により、それぞれの組織又は細胞から得られた情報は、サンプルデータ記憶手段603に記憶され、クラスター分析に供され、又はデータベースに登録されるものとする。
【0057】
次に、データ最適化手段604は、上記サンプルデータ記憶手段603からサンプルデータを入力し、データをクラスター分析のために最適化する。データ最適化には、中央値による標準化、z−スコアによる標準化、最大値と最小値の設定、対数変換などの方法の中から使用するサンプルに最適なものを使って行う。
【0058】
変量一覧出力手段605は、クラスター分析等が行われるサンプルデータの変量を一覧表示する。
【0059】
次に、ユーザーは、変量一覧出力手段605によって一覧表示された変量から、変量選択手段606の機能により変量を選択する。
【0060】
変量選択手段606による変量の選択は、単数又は複数の特定の変量を自由に選択できるようにする。通常は、変量の候補は多数であるため、ユーザーはそれら変量から任意のものを選択することができるようにする。
【0061】
ユーザーにより特定の変量が選択されると、この情報はサンプルデータとともに同定用サンプルデータファイル生成手段607に入力され、同定用サンプルデータファイル生成手段607により同定用サンプルのデータファイルが生成される。
【0062】
次に、得られたクラスターのデータファイルは、同定手段608に送られ、同定手段608によってクラスター分離度が評価される。クラスター分離度を評価する評価式は、種々の形で定義することができる。
【0063】
上記同定手段608によるクラスター分離度の評価の結果は、クラスター分類手段609に渡される。クラスター分類手段609は、同定手段608による同定結果を入力し、同定条件設定手段612に設定されている同定条件を参照し、最適なクラスター分類を決定する。クラスター分類の継続停止条件が設定されている場合には、クラスター分類手段609がクラスター分類の継続と停止を判断する。クラスター分類の継続停止条件が設定されていない場合には、クラスター分類手段609はユーザーにクラスター分類の継続と停止を判断させる。クラスター分類手段609は、クラスター分類の継続を決定した場合は、その回の処理で得られた最適なクラスター分類と、クラスター分類を継続する旨の信号を出力する。このクラスター分類を継続する旨の信号は、後に樹形図編集手段611の処理後に変量一覧出力手段605の処理に戻す命令となる。
【0064】
一方、クラスター分類手段609がクラスター分類の停止を決定した場合は、その段階で最適なクラスター分類を特定し、クラスター分類を中止する旨の信号を出力する。このクラスター分類を中止する旨の信号は、後に樹形図編集手段611の処理後にクラスター分類の処理を終了する命令となる。
【0065】
クラスター分類手段609の処理が終了すると、次に、樹形図生成手段610の処理が開始される。樹形図生成手段610は、クラスター分類手段609によって決定されたクラスター分類を入力し、当該クラスター分類に基づく樹形図と、各クラスター分類に係る変量の属性とを表示する。樹形図生成手段610によってクラスター分類樹形図が生成されることにより、ユーザーは現在のクラスター分類の状態を視覚的に把握できる。樹形図生成手段610においては、樹形図の作成に合わせて、その作成のもとになった遺伝子発現量が表示されるため、ユーザーはその量を視覚的に把握することができる。次に、樹形図編集手段611は、ユーザーに樹形図生成手段610によって生成されたクラスター分類樹形図に対して表示装置画面上でクラスター分類の編集(すなわち追加、変更又は削除)をさせる。クラスター分類の追加、変更又は削除は、画面上でユーザーが処理命令入力装置を用いて行う。例えば、所定のクラスターを指定して、その下位にさらに分類すべきクラスターの変量を指定したり、複数のクラスターを統合したり、あるいは、所定のクラスター分類の枝を削除するなどである。樹形図編集手段611は、画面上のユーザーの編集作業を支援する種々のツールを提供するとともに、ユーザーによるクラスター分類の編集作業の意味を読み取り、それに応じて各クラスターのデータファイルを自動修正する。また、好ましくは樹形図編集手段611は、クラスター分類手段609によるクラスター分類の継続停止の判断を提示し、ユーザーに最終判断を入力させる。
【0066】
この結果、クラスター分類の繰返し処理を継続することが決定された場合には、処理は変量一覧出力手段605に戻され、上述した変量一覧出力手段605から樹形図編集手段611までの処理が繰り返される。
【0067】
以上のように解析されたデータから、被検対象の試料が虚血状態のクラスター及び正常のクラスターのうちどのクラスターに分類されたかを調べ、被検試料が虚血状態にあるか否かを判断することができる。
【0068】
5.虚血状態改善薬又は虚血性疾患治療薬のスクリーニング方法
本発明において明らかにされた、虚血状態において発現レベルの増大する遺伝子の発現レベルを指標として、虚血状態改善薬又は虚血性疾患治療薬をスクリーニングすることが可能である。すなわち、試験動物又は試験細胞に薬剤を投与することにより、(a)上記遺伝子の発現レベルが正常組織における発現レベルに復帰するか否か、又は(b)当該遺伝子の複数を含む遺伝子群の発現プロファイルが正常組織における正常な発現プロファイルに復帰するか否か、を調べる。或る薬剤を投与した結果、前記遺伝子の発現レベルが正常組織中の発現レベルに復帰すれば、前記薬剤は、虚血状態改善薬又は虚血性疾患治療薬の候補物質と評価することができる。
【0069】
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明を実施例を示して具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【0070】
〔実施例1〕 DNAチップによる虚血状態時に発現する遺伝子の同定
GeneChip SystemTM(アフィメトリックス社製)を用い、図4に示す手順で虚血状態時に発現する遺伝子を同定した。すなわち、まず、8〜10週齢のbcl BLACKマウスをインフレインで麻酔し、両側頚動脈を露出させ20分間結紮することによって、血流を遮断し、マウスを虚血状態にした。その後、血流を回復してから、血流回復の0、2、6、12及び24時間後に屠殺して両側海馬を取り出し、直ちに凍結保存した。次いで、凍結サンプル1gからpoly(A)+mRNA約2μgを抽出した。次いで、逆転写酵素によってcDNAを合成した。さらに、このcDNAからin vitro転写によってビオチン標識されたcRNAを調製した。標識cRNAをMg2+存在下で熱処理することによって約50merのサイズに断片化した。内部標準を標識後、試料に添加し、この試料をGeneChipTM Mu6500(アフィーメトリックス社製)に注入した。オーブン中でハイブリダイゼーション後、チップをFluidicステーション中で洗浄した。GeneArrayスキャナーでチップの情報を取り込んだ。得られたデータをバイオインフォーマティクスのシステムを用いて処理・解析を行った。結果を表1〜表3に示した。表1は、0時間における転写レベルを1としたときに、24時間以内に転写レベルがn倍(nは2以上5未満の範囲)で増大した遺伝子である。同様に、表2は、転写レベルがn倍(nは5以上10未満の範囲)で増大した遺伝子である。表3は、転写レベルが10倍以上で増大した遺伝子である。なお、アクセッション番号(ACCESSION NO.)は、GenBankのアクセッション番号である。
【0071】
【表1】

Figure 2004512014
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【0072】
【表2】
Figure 2004512014
【0073】
【表3】
Figure 2004512014
【0074】
本明細書中引用した文献、特許及び特許出願は全て参照によりその全体を本明細書に組み入れるものとする。
【0075】
産業上の利用可能性
被検試料中の遺伝子発現を解析することにより、虚血状態が検査される。このような解析は、虚血の予防及び治療への応用が期待される。また、虚血状態に特異的に発現される遺伝子の発現レベルを指標とする、新規な虚血予防薬及び治療薬のスクリーニング方法が提供される。
【0076】
配列表フリーテキスト
配列番号1067:合成DNA
配列番号1068:合成DNA

【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、DNAチップを用いて、虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子を同定する手順を示した図である。
【図2】
図2は、本発明の虚血状態検査用DNAチップの一態様及び当該DNAチップを用いて被検患者由来の試料をハイブリズさせたときに予想される結果を示した図である。
【図3】
図3は、合成型DNAチップの一態様及び当該DNAチップを用いて被検試料中の遺伝子を検出する手順を示した図である。
【図4】
図4は、GeneChipTMを用いて遺伝子発現レベルを測定する場合の手順を示した図である。
【図5】
図5は、虚血状態同定システムのブロック図である。
【図6】
図6は、虚血状態同定プログラムによる処理例を示すフローチャートの図である。
【符号の説明】
501:CPU、 502:ROM、 503:RAM、 504:入力部、 505:送信/受信部、 506:出力部、 507:HDD、 508:CD−ROMドライブ、 509:CD−ROM、 510:データベース 601:クラスター分析装置、 602:外部データベース検索入力手段、 603:サンプルデータ記憶手段、 604:データ最適化手段、  605:変量一覧出力手段、 606:変量選択手段、 607:評価用サンプルデータファイル生成手段、 608:評価手段、 609:クラスター分類手段、 610:樹形図生成手段、 611:樹形図編集手段、 612:評価条件設定手段[0001]
Technical field
The present invention provides an ischemic condition by measuring the expression level of a specific gene in a test sample or determining the expression profile of a group of genes including a plurality of genes selected from the specific gene in the sample. The present invention relates to a method for examining an ischemic state, characterized by examining.
[0002]
Background art
Cancer, stroke and heart disease are called the three major adult diseases, and these three accounts for about 60% of Japanese deaths. Of these, stroke and heart disease are often caused by ischemia. Therefore, the disease can be prevented beforehand by detecting the ischemic state early. Ischemia is a localized anemia. Due to its mechanism, intravascular or vascular itself such as compressive ischemia or thrombosis / arteriosclerosis caused by stenosis or occlusion of the arterial wall due to external compression such as a tumor. Cerebral anemia and convulsive ischemia due to vasospasm, such as cerebral anemia and angina. Ischemia in the brain triggers ischemic stroke such as cerebral infarction, and ischemia in the heart triggers ischemic heart disease such as myocardial infarction. Therefore, for the prevention of the above-mentioned diseases, first and foremost, it is important to detect the ischemic state as soon as possible and to take appropriate measures.
[0003]
Conventionally, as a method for examining the ischemic state, a method using cardiac wall motion abnormality as an index (for example, quantitative analysis of ventricular morphology / ultrasound image, detection of decrease in tissue contraction rate, etc.), and an abnormal hemodynamic index as an index Methods (eg, analysis of left ventricular inflow rate patterns, nuclear medicine tests, etc.) are known. Among them, the nuclear medicine test method is a method capable of precisely examining the ischemic state. However, there were many disadvantages for the subject such as radiation exposure, long examination time and high cost. Therefore, there has been a demand for a simple ischemic test method which can be performed on a daily basis as a part of a health examination with a small burden on the subject.
[0004]
Disclosure of the invention
The present invention is characterized by easily examining the ischemic state by measuring the expression level of a specific gene in a test sample or the expression profile of a group of genes including a plurality of genes selected from the specific gene. It is an object of the present invention to provide a test method for an ischemic condition.
[0005]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have successfully identified a gene expressed in an ischemic state, clarified the gene expression profile, and completed the present invention. Was.
[0006]
That is, the present invention provides an ischemic condition by measuring the expression level of a specific gene in a test sample or determining the expression profile of a group of genes including a plurality of genes selected from the specific gene in the sample. Is an ischemic condition inspection method. Here, as the specific gene, (a) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 1 to 1066 or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066 Or (b) a gene functionally equivalent to a gene having any of the above nucleotide sequences, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences. The measurement of the expression level or the determination of the expression profile can be performed on a DNA chip (for example, a synthetic DNA chip). The ischemia includes compressional ischemia, obstructive ischemia, spastic ischemia and the like.
[0007]
Furthermore, the present invention provides (a) a gene having any one of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or (b) 2.) Some or all of a gene functionally equivalent to a gene having any of the above nucleotide sequences or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences was immobilized on its surface. It is a DNA chip for ischemic condition inspection. The ischemic condition includes compressional ischemia, obstructive ischemia, spastic ischemia and the like.
[0008]
Furthermore, the present invention is a method for screening an ischemic condition ameliorating agent or a therapeutic agent for ischemic disease. The method comprises the steps of: (a) administering an agent to a test animal or a test cell; Whether or not the expression level of the fluctuating specific gene returns to a normal expression level, or (b) whether or not the expression profile of a group of genes including a plurality of the specific gene returns to a normal expression profile. The method is characterized in that a candidate drug is selected as an index, and a return to a normal expression level or a normal expression profile indicates that the drug is a candidate drug. Here, as the specific gene, (a) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 1 to 1066 or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066 Or (b) a gene functionally equivalent to a gene having any of the above nucleotide sequences, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences. The ischemic condition includes compressional ischemia, obstructive ischemia, spastic ischemia and the like.
[0009]
Further, the present invention provides (i) expression level data of a specific gene whose expression level fluctuates in an ischemic state, or (ii) expression profile data of a gene group including a plurality of genes selected from the specific gene, Is a computer-readable recording medium on which is recorded. Here, as the specific gene, (a) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 1 to 1066 or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066 Or (b) a gene functionally equivalent to a gene having any of the above nucleotide sequences, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences. The ischemic condition includes compressional ischemia, obstructive ischemia, spastic ischemia and the like.
[0010]
Furthermore, the present invention provides (a) a procedure for inputting expression level data or expression profile data of a specific gene in a test sample, (b) a procedure for recording the input data, and (c) a procedure for recording the already recorded data. A procedure for collating the recorded expression level data or expression profile data of the gene in the ischemic state, and determining whether the test sample is in an ischemic state based on the collation results in (d) and (c). And (e) when the test sample is in an ischemic state, the procedure for causing the computer to identify the ischemic clinical stage of the test sample based on the collation result in (c). It is a computer-readable recording medium that has been recorded. Here, as the specific gene, (a) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 1 to 1066 or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066 Or (b) a gene functionally equivalent to a gene having any of the above nucleotide sequences, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences. The ischemia includes compressional ischemia, obstructive ischemia, spastic ischemia and the like.
[0011]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0012]
This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2000-145977, and the contents of the specification and drawings of the application are included in the present specification.
[0013]
The present invention relates to an ischemic condition test method characterized by examining an ischemic condition using an expression level of a specific gene or an expression profile of a specific gene group as an index, which is different from a conventional ischemic test method. Here, the “expression level” refers to the absolute amount or relative amount of a transcript (mRNA) of a specific gene or the absolute amount or relative amount of a translation product (protein) of a specific gene. The “expression profile” refers to a table or graph that summarizes the expression levels of a plurality of genes.
[0014]
1. Identification of genes whose expression levels fluctuate in ischemic conditions
Genes whose expression levels fluctuate in the ischemic state can be determined, for example, by a differential RNA display method [Liang, Pet. : Science, 257: 967-971 (1992)], a hybrid subtraction method, a method using a DNA chip, and the like. For example, a method for identifying the gene using a DNA chip can be performed as shown in FIG. That is, a plurality of pieces of DNA information (cDNA / EST / oligo DNA collection) are obtained from a database in which a genomic sequence, a cDNA sequence, an EST sequence, or the like is recorded, and various genes whose base sequences are apparent are fixed on a DNA chip. . Thereafter, a labeled DNA or RNA prepared based on mRNA derived from an ischemic biological sample is hybridized to the DNA chip. Thereafter, the expression level of each gene is measured by measuring the hybridization intensity at each spot of the obtained hybridization pattern to obtain an expression profile. Hereinafter, a method using a DNA chip will be described in more detail.
[0015]
(1) Preparation of poly (A) + mRNA from test sample
In order to examine the expression level of a certain gene in a biological sample using a DNA chip, first, it is necessary to prepare poly (A) + mRNA from a test sample such as a tissue or a cell. As a specific example of a test sample for preparing poly (A) + mRNA for identifying a gene whose expression level fluctuates in an ischemic state, an experimental animal (eg, mouse , Rats, guinea pigs, rabbits, dogs, cats, pigs, cows) or ischemic human-derived biological tissues (eg, blood tissues, brain tissues, heart tissues, kidney tissues). In the brain, it is said that about 80% of genes that can be expressed in vivo are expressed. Therefore, by examining genes whose expression levels fluctuate in the brain in an ischemic state, it is possible to comprehensively identify genes whose expression levels fluctuate in an ischemic state in tissues other than the brain. The hippocampus derived from the mouse can be used as a sample for preparing poly (A) + mRNA. Blood cells such as red blood cells, white blood cells, and platelets are mixed in the hippocampus due to the presence of brain capillaries. Therefore, poly (A) + mRNA extracted from hippocampal tissue may contain mRNAs derived from various blood cells.
[0016]
The preparation of poly (A) + mRNA was performed by the guanidine thiocyanate-cesium chloride method [J. See Sambrook, et al. , Molecular Cloning, 2nd Ed. , Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York (1989)], the guanidine thiocyanate-cesium trifluoroacetate method [H. Okayama, et al. , Methods in Enzymology, 154: 3, Academic Press, New York (1987)], guanidine thiocyanate-phenol-chloroform method [P. See Chomczynski et al. , Anal. Biochem. 162: 156 (1987)], phenol-SDS method [R. D. Palmiter, Biochemistry, 13: 3606 (1974)] and the like, and the obtained total RNA is subjected to an oligo dT cellulose or poly-U Sepharose column, and after specifically adsorbing poly (A) + mRNA. , Poly (A) + mRNA from the column. In particular, when using a tissue as a test sample, the purification state of total RNA or poly (A) + mRNA greatly affects the yield of cDNA and the like, so it is important that the purification process be performed accurately.
[0017]
For example, when preparing poly (A) + mRNA by the guanidine thiocyanate-cesium chloride method, first, an appropriate amount (for example, 5 times) of a guanidine thiocyanate solution is added to a tissue sample. Next, the tissue sample is crushed by a homogenizer such as Polytron, and then N-lauroyl sarcosinate is added to a desired concentration (for example, 0.5%), followed by stirring. The obtained sample was centrifuged (for example, 5000 × g, 10 minutes), and the supernatant was layered on a centrifuge tube containing a cushion of cesium chloride-EDTA, followed by ultracentrifugation (for example, 100,000 × g, 12 g). Time). After rinsing the precipitate with 70% ethanol, the precipitate is dissolved in TE buffer to obtain total RNA. Poly (A) + mRNA can be obtained by subjecting the obtained total RNA to an oligo dT cellulose column.
[0018]
The preparation of poly (A) + mRNA can also be performed using a commercially available kit. Specific examples of the kit for preparing total RNA include RNeasy Total RNA Isolation kit (manufactured by QIAGEN) and TRIzol Reagent (manufactured by Gibco BRL Life Technologies). Specific examples of the kit for isolating poly (A) + mRNA from total RNA include Oligotex Direct mRNA Kit (QIAGEN), Oligotex mRNA Kit (QIAGEN) and the like.
[0019]
(2) cDNA synthesis by reverse transcriptase
Next, cDNA is synthesized using the poly (A) + mRNA obtained in the above (1) as a template. cDNA synthesis was performed according to the method of Gubler et al. [U. Gubler, et al. , Gene, 25: 263 (1987)]. That is, first, oligo (dT) is added to the poly (A) + mRNA solution.12-18, And then rapidly cooled after heating. Next, a buffer solution for single-stranded cDNA synthesis, a dNTP (mixture of dATP, dGTP, dCTP, and dTTP) solution, a ribonuclease inhibitor solution, a dithiothreitol solution, and the like are added to the solution, and the mixture is mixed. (For example, Superscript RT (manufactured by BRL)) is added, and the mixture is incubated for a certain period of time to obtain a single-stranded cDNA. Further, if necessary, a double-stranded cDNA can be synthesized using the obtained single-stranded cDNA as a template. That is, a buffer solution for cDNA synthesis, a dNTP (mixture of dATP, dGTP, dCTP, and dTTP) solution, a dithiothreitol solution, and the like are added to the single-stranded cDNA solution and mixed, and then a DNA polymerase (eg, T4 DNA polymerase) is added to the mixture. Then, double-stranded cDNA can be obtained by incubating for a certain period of time. In the synthesis of single-stranded or double-stranded cDNA, a labeled cDNA can be obtained by using a labeled dNTP (for example, biotin-labeled dNTP).
[0020]
(3) Preparation of labeled cRNA fragment
In the method of the present invention, when a DNA chip on which an oligonucleotide is immobilized is used as a DNA probe, if necessary, the cRNA obtained in the above (2) may be used as a template, and the labeled cRNA may be further subjected to in vitro transcription. Is prepared. Preparation of labeled cRNA by in vitro transcription is performed according to the method of Kreig et al. [Kreig, P .; A. , Et al. , Methods in Enzymology, 155: 397-415 (1987)]. Note that the obtained labeled cRNA molecule needs to be reduced (fragmented) before use. Low molecular weight is Mg2+Heating in the presence (for example, 94 ° C. for 3 minutes) and DNase treatment can be performed.
[0021]
The above-mentioned in vitro transcription can also be performed using a commercially available kit. MEGAscript is used as an in vitro transcription kit.TM In Vitro Transcription Kits (manufactured by Ambion) and the like.
[0022]
(4) Hybridization on DNA chip
Next, a hybridization reaction is performed by injecting the labeled nucleotide sample obtained in the above (2) or (3) into a DNA chip. Specific examples of a DNA chip useful in the method of the present invention include an oligo DNA microarray (also referred to as a synthetic DNA chip) prepared by directly synthesizing an oligo DNA on a substrate, and immobilizing DNA prepared in advance on the substrate. DNA microarray (also referred to as an attached DNA chip). In the present invention, in order to identify a gene whose expression level fluctuates in an ischemic state, a synthetic DNA chip capable of obtaining high detection sensitivity, accuracy, and reproducibility, for example, an oligo DNA microarray (GeneChip, manufactured by Affymetrix, Inc.)TM) Is preferably used.
[0023]
When examining gene expression, it is important to perform hybridization under conditions of high stringency in order to suppress non-specific binding. Here, “high stringency conditions” refers to conditions under which hybridization occurs only between nucleotide chains having 90% or more homology. The level of stringency can be adjusted by changing the salt concentration (eg, NaCl, trisodium citrate, etc.) and / or temperature; the lower the salt concentration and the higher the temperature, the higher the stringency. Become. Certain temperature and salt concentration conditions can act as either high stringency or low stringency conditions, depending on the type of DNA chip used and other factors. Therefore, what condition is a condition of high stringency and similarly what condition is a condition of low stringency should be determined for each chip to be used. GeneChip used in the present inventionTM In the case of Mu6500, high stringency conditions include a temperature of 43 to 65 ° C., preferably 45 ° C.+The concentration refers to a condition of 500 to 1000 mM, preferably 1000 mM.
[0024]
(5) Detection and data analysis
As a result of the hybridization, the double strands formed on the microarray are analyzed with a fluorescence image scanner or the like. The fluorescence intensity on the microarray can be automatically measured by a system in which a fluorescence laser microscope, a CCD camera, and a computer are connected. The scanner is preferably one capable of quantitatively identifying spots having a size of several tens of μm and a distance between the spots of about 10 μm. Further, it is preferable that the scanner be capable of coping with a plurality of types of markers, capable of scanning a wide range at high speed, and having an autofocus function capable of coping with microscopic distortion of a substrate. Examples of the scanner having such a function include a GMS 418 Array Reader (manufactured by Genetic Micro Systems). Further, the software used for data analysis is preferably one that can cope with complicated analysis including a large number of oligonucleotides having partially overlapping sequences, such as mutation or polymorphism analysis.
[0025]
In the present invention, it is possible to use a commercially available system in which a set of components necessary for gene analysis using a DNA chip is incorporated. Such components include (i) a DNA chip, (ii) a device for automatically washing and staining a DNA chip after hybridization, (iii) a scanner for reading fluorescence, and (iv) a device for reading information read. A workstation for processing and analysis; A specific example of such a system is GeneChip from AffyMetrix.TMAnalysis system. The GeneChip analysis system includes GeneChip as a bioinformatics tool for efficiently using the obtained gene data.TM Laboratory Information Management System (LIMSTM) And GeneChipTM Expression Data Mining Tool (EDMTTM) Is provided, and the obtained data is output to an SQL-compatible database in a format defined by the Open Consortium for Standardization of Gene-Related Analysis Technology (GATC). It is possible to link. By using the analysis system, data analysis can be performed more efficiently and over a wide range.
[0026]
SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 1066 show the nucleotide sequence of a gene whose expression level was found to fluctuate under ischemic conditions in mice according to the present invention, and the amino acid sequence encoded by the gene. Since mice belong to the same mammal as humans, they have high genetic similarity, and have a gene having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NOS: 1 to 1066 or a gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066 Genes functionally equivalent to these may also be present in human cells. Therefore, by measuring the expression levels of those human genes, it is possible to perform an ischemic test on a sample derived from human. Here, the “functionally equivalent gene” refers to a gene having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 1066 or a gene encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 1066, And genes that have homology to these genes and play the same or similar role in vivo in these genes. In addition, information such as the nucleotide sequence and amino acid sequence of a gene present in human cells that is functionally equivalent to a mouse-derived gene can be obtained from a known gene database such as GenBank using a part of the target nucleotide sequence, It can be obtained by a search using a part of the sequence, a gene product name or the like as a keyword.
[0027]
By examining the expression level of the gene whose expression level fluctuates in the ischemic state and further examining the disease level in another disease, the ischemia marker gene whose expression level fluctuates specifically in the ischemic state is identified. It is possible.
[0028]
2. DNA chip for ischemic condition test
A DNA chip in which a part or all of the gene identified in the first section is immobilized on a substrate as a DNA probe can be used as a DNA chip for ischemia test. In particular, as shown in FIG. 2, a DNA chip in which three groups of genes (i.e., a gene having a high expression level, a gene having a medium expression level, and a gene having a low expression level in an ischemic state) are arranged separately. It can be used as a DNA chip capable of evaluating the degree of progress of an ischemic state. There are two types of the DNA chip. One is an adhesive DNA chip manufactured by fixing a DNA probe prepared in advance on a substrate, and the other is a synthetic DNA chip manufactured by synthesizing a DNA probe directly on a substrate. . Here, the “DNA probe” refers to a DNA strand fixed on a DNA chip substrate in order to detect a gene having a DNA strand having a specific base sequence. The method for producing each type of DNA chip will be specifically described below.
[0029]
(1) Production method of a sticking type DNA chip
First, a part or all of the gene whose expression level fluctuates in the ischemic state identified in the above section 1 is prepared by a PCR or a chemical synthesis method for a DNA probe. The DNA probe is placed on the DNA chip substrate so that when the nucleotide chain to be detected having a sequence complementary to the sequence of the probe approaches the DNA probe, hybridization with the nucleotide chain can occur. It must be present as single-stranded DNA. Therefore, in designing a DNA probe, it is preferable to select a sequence so as to minimize the formation of a secondary structure that inhibits hybridization with the nucleotide chain to be detected. Here, the “secondary structure” refers to a stem-loop structure or a hairpin structure that is generated when a DNA probe is folded and a part of the probe hybridizes to another part of the same probe. Whether or not the target sequence forms a secondary structure can be analyzed using commercially available gene analysis software (for example, DNASIS manufactured by Hitachi Software Engineering Co., Ltd.).
[0030]
Preparation of a DNA probe by PCR is performed by using genomic DNA, total RNA, mRNA, and cDNA derived from the test organism as a template in a conventional manner [for example, Sambrook, J et al. , Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed. , Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)]. For example, a gene consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1006 can be used as a marker for ischemia test because its expression is significantly increased in an ischemic state. The DNA probe for detecting the gene was derived from an ischemic mouse hippocampus using a sense primer 5′-atgctcttccgagctgttgct-3 ′ (SEQ ID NO: 1067) and an antisense primer 5′-cagctcagttgaacgcctttt-3 ′ (SEQ ID NO: 1068). It can be obtained by PCR using cDNA prepared from mRNA as a template. Whether the amplified fragment obtained by PCR is the target fragment or not is determined by subcloning the amplified fragment into an appropriate vector such as pBlueScript SK (+) (manufactured by STRATAGENE) or pCR2.1 (manufactured by Invitrogen). It can be performed by determining the base sequence. The nucleotide sequence can be determined by a known method such as the Maxam-Gilbert chemical modification method or the dideoxynucleotide chain termination method using M13 phage. Usually, an automatic nucleotide sequencer (for example, 373A DNA manufactured by PERKIN-ELMER) is used. Sequencer or the like).
[0031]
On the other hand, preparation of a DNA probe by a chemical synthesis method can be performed by a normal DNA synthesis method used in the art, such as a phosphoramidite method or a phosphonate method. For example, when synthesizing a DNA probe by the phosphoramidite method, a nucleoside derivative in which a trivalent phosphoramidite residue is introduced into a 3 ′ sugar hydroxyl group is used as a synthesis unit. First, the amidite unit is activated with 1H-tetrazole and reacted with the 5'-terminal hydroxyl group of the DNA chain on the solid phase (step 1) to obtain a trivalent phosphite. Next, the obtained trivalent phosphite is led to a pentavalent phosphate triester through an oxidation reaction (step 2), a capping reaction (step 3), and hydrogenation (step 4). Thereafter, steps 1 to 4 are repeated, and finally the oligomer block having the desired base sequence is cut off from the solid phase and deprotected, whereby the target DNA strand can be obtained.
[0032]
Next, the DNA probe is fixed to a DNA chip substrate. Specific examples of the fixed substrate include a glass plate, a quartz plate, and a silicon wafer. As the size of the substrate, for example, 3.5 mm × 5.5 mm, 18 mm × 18 mm, 22 mm × 75 mm, or the like is used, and this varies depending on the number of spots of the DNA probe on the substrate and the size of the spot. Can be set to As a method for immobilizing DNA, utilizing the charge of DNA, it is electrostatically bound to a solid support surface-treated with a polycation such as polylysine, polyethyleneimine, or polyalkylamine, or an amino group, an aldehyde group, or the like. A DNA probe having a functional group such as an amino group, an aldehyde group, an SH group, or biotin can be covalently bonded to a solid phase surface having a functional group such as an epoxy group.
[0033]
The DNA probe can be spotted on the substrate using an arrayer that can quantitatively spot the DNA probe at a position defined by a size of several tens μm to several hundreds μm. Examples of the spot method include a pin method in which the tip of the pin mechanically contacts the solid phase, an ink-jet method using the principle of an ink jet printer, and a capillary method using a capillary.
[0034]
(2) Method for producing synthetic DNA chip
As a method of synthesizing a DNA probe directly on a substrate, a method of Fodor et al. Combining a photolithography technique and a solid-phase DNA synthesis technique [Fodor, S. et al. P. A. , Et al. , Science, 251: 767-773 (1991)]. That is, first, a synthetic linker having a protecting group that can be removed by a photochemical reaction is bonded onto a substrate, and the substrate is irradiated with light through a blocking substance called a mask, so that only the protecting group in a specific region is eliminated. Let it be. Next, when the substrate is reacted with a nucleotide in which a hydroxyl group is protected, a polymerization reaction occurs only in a portion from which the protecting group has been eliminated. Further, the substrate is irradiated with light using another mask, and the nucleotide polymerization reaction is repeated. In this way, by repeating the coupling reaction with different nucleotide precursors using various masks, a DNA probe having a desired sequence can be synthesized in a specific region on the DNA chip substrate. Oligonucleotides of length Nmer are synthesized in a reaction of N × 4 cycles, and therefore, a DNA probe having a base length of 25 mer can be synthesized in a reaction of 25 × 4 = 100 cycles. The base length of the DNA probe on the DNA chip for ischemia test of the present invention is 10 to 30 mer, preferably 15 to 25 mer.
[0035]
In this type of DNA chip, the specificity of hybridization on the chip may be a problem because the base length of the DNA probe is usually short. This problem can be solved as described below. That is, in order to detect the expression of one specific gene, perfect match (PM) is performed at a plurality of positions (usually more than a dozen) of the target gene (i.e., perfectly complementary). A) An oligonucleotide DNA probe and a mismatch (MM) oligonucleotide DNA probe having a mutation at one base (usually, a base at or near the center) are arranged on the substrate in the same number (FIG. 3). . Subsequently, hybridization is performed on the substrate, and the MM probe is used as an index of the specificity of hybridization. That is, the problem can be solved by calculating the signal ratio between the PM probe and the MM probe and eliminating false positive signals.
[0036]
3. Inspection method for ischemic condition of the present invention
The ischemic condition can be examined by measuring the expression level in a test sample of the gene whose expression level fluctuates in the ischemic condition disclosed in the present invention. Alternatively, the ischemic state can be examined by determining the expression profile of a group of genes including a plurality selected from the genes. Here, “determining the expression profile of the gene group” means that the expression levels of the individual genes constituting the gene group are measured, and the obtained results are summarized in a table or a graph. Specific examples of the ischemic condition include compressional ischemia, obstructive ischemia, spastic ischemia and the like.
[0037]
Examining whether the test sample is in an ischemic state by measuring the expression level in the test sample of the gene whose expression level fluctuates in the ischemic state identified in Section 1 above. Can be. That is, if the expression level of the gene in the test sample fluctuates to the same extent as the fluctuation level in the ischemic state revealed by the present invention, the test sample is evaluated as being in an ischemic state. be able to. For example, a gene having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 960 to SEQ ID NO: 1037, SEQ ID NO: 1065, and SEQ ID NO: 1066, or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 960 to SEQ ID NO: 1037, SEQ ID NO: 1065, and SEQ ID NO: 1066 The encoded gene has a 10-fold or more increase in expression level in ischemic conditions. Therefore, if the expression levels of these genes in the test sample are increased by 10 times or more, the test sample can be evaluated as being in an ischemic state.
[0038]
Further, by measuring the expression level of the gene identified in the above section 1 where little or no change in the expression level is detected in other diseases, that is, the expression level of the ischemic marker gene, the test can be performed more accurately. It can be checked whether the sample is in an ischemic state. That is, if the change in the expression level of the marker gene in the test sample is about the same as the change in the expression level of the gene detected in the present invention, the test sample can be evaluated as being in an ischemic state. .
[0039]
The expression level of the gene can be measured by, for example, dot hybridization, slot hybridization, northern hybridization, or quantitative PCR when the type of the gene to be measured is small. In many cases, it can be measured using a DNA chip.
[0040]
Further, the expression profile of a group of genes including a plurality of genes selected from genes whose expression levels fluctuate in the ischemic state in the test sample is determined in the above section 1, and the obtained profile is compared with the normal profile not in the ischemic state. By comparing with the expression profile of the sample, it is possible to test with higher accuracy whether or not the test sample is in an ischemic state. The measurement of the expression profile of the gene group can be performed more quickly and easily by using a DNA chip. In addition, the expression profile may be classified using cluster analysis described later. As the DNA chip, it is preferable to use a synthetic DNA chip in terms of accuracy, sensitivity, reproducibility, and the like. In addition, an ischemic condition can be examined using the DNA chip of the present invention produced in the second section. For example, as shown in FIG. 2A, the genes are classified into a low expression level gene group, a medium expression level gene group, and a high expression level gene group on a hybridization DNA chip, and the genes belonging to each group are separately placed on the DNA chip. Fixed to. The low expression level gene is a gene in which the transcription level is increased n-fold (where n is 2 or more and less than 5) within 24 hours when the transcription level at 0 hour is 1. An intermediate expression level gene is a gene whose transcription level has increased n-fold (where n is in the range of 5 or more and less than 10). A high expression level gene is a gene whose transcription level is increased by a factor of 10 or more.
[0041]
Using a DNA chip on which a gene whose expression level fluctuates in an ischemic state is fixed, a gene having a base sequence represented by SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 1066, or an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 1066, From the genes to be encoded, for example, 300 or more low expression level genes, 100 to 300 medium expression level genes, and 30 to 100 high expression level genes are selected and fixed. Then, if the expression level of 30 to 100 genes, which are high-expression genes, fluctuates as compared with the gene expression profile derived from a control non-ischemic patient, it is considered to be an initial ischemic state. A decision can be made (FIG. 2B). In addition, when the expression levels of 100 to 300 middle expression level genes as well as the high expression level genes fluctuate, it can be determined that the patient is in a middle-stage ischemic state (FIG. 2C). Furthermore, if the expression levels of at least 300 low-expression genes in addition to the high- and medium-expression genes fluctuate, the ischemic state can be evaluated as late (FIG. 2D).
[0042]
In addition, the fluctuation of the expression level includes a fluctuation toward the increasing side and a fluctuation toward the decreasing side as compared with the normal level. However, the gene having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 1066 or the gene encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 1066 are all increased in the ischemic state. Therefore, in an ischemic condition test using the fluctuation of the expression level of the gene as an index, only when the expression level increases, the gene whose expression level fluctuates is counted.
[0043]
Furthermore, the expression level of a gene whose expression level does not fluctuate in the ischemic state can be measured and used for the examination of the ischemic state. That is, by measuring the expression level, for a sample evaluated to be ischemic, the expression level is measured for a gene that is shown not to fluctuate in the ischemic state, and the fluctuation in the expression level is observed. If not, the reliability of the evaluation that the test sample is in an ischemic state can be further increased.
[0044]
4. Computer-readable recording medium containing gene expression data in ischemic state and ischemic state identification program, and ischemic state identification program
Expression level data of a gene whose expression level fluctuates in an ischemic state or expression profile data of a group of genes including a plurality of genes selected from the gene is recorded in an appropriate medium, and It can be used as comparison data in data analysis of blood state tests. As a recording medium for recording, any type of recording medium such as a magnetic tape, a CD-ROM, an IC card, and a RAM can be used. Specifically, the expression level of a gene whose expression level fluctuates significantly in an ischemic state is examined in a test sample, and if the expression level is equivalent to the expression level recorded in a recording medium, the test sample (ie, , Test organism) can be evaluated as being in an ischemic state. In addition, comparing the recorded gene expression profile created from the expression level data of each gene of the gene group whose expression level fluctuates in the ischemic state with the gene expression profile of the corresponding gene in the test sample. This enables more accurate evaluation of the ischemic state. That is, in the test sample, if the expression pattern of a plurality of specific genes whose expression levels fluctuate during ischemia is similar to the expression pattern of the relevant gene recorded in the recording medium as described above, the test sample Can be evaluated with a higher probability of being in an ischemic state.
[0045]
A recording medium on which a program for causing a computer to execute the following procedure is recorded is useful as a recording medium including an ischemic state identification program. Here, the ischemic state identification program refers to the stage of the ischemic state (that is, the initial state of ischemia) when the test sample is suspected to be in the ischemic state or is evaluated as the ischemic state. , A middle-stage state or a late-stage state). The program includes (a) a procedure for inputting gene expression level data or gene expression profile data of a test sample, (b) a procedure for recording input data, and (c) recorded data and already recorded. (E) a procedure for comparing the expression level data or gene expression profile data at the time of ischemia, a procedure for determining whether or not the test sample is in an ischemic state based on the comparison results of (d) and (c), and (e) And (c) identifying the clinical stage of the test sample in the ischemic state based on the collation result in the case where the test sample is in the ischemic state. By using a computer in which is installed, the ischemic state can be identified.
[0046]
The ischemic state identification program of the present invention comprises: (a) a means for analyzing the expression level of a gene isolated from a test cell; and (b) an individual test sample using the analysis result obtained in (a) as an index. Means for predicting whether or not is in an ischemic state. The analysis means of the above (a) includes means for detecting the expression level of each gene for a plurality of genes in a certain test cell or test tissue (also referred to as a “detection engine”) and analyzing the obtained detection value. (Also referred to as an “analysis engine”).
[0047]
(1) Gene expression detection engine
In the present invention, gene expression can be detected by digitizing the obtained detection data and using the digital information. The digitization is performed by, for example, digitizing the fluorescence intensity and the like detected on the DNA chip.
[0048]
(2) Analysis engine
The analysis engine is a means for performing analysis processing by multivariate analysis processing such as cluster analysis processing based on data (ie, gene expression level) obtained by the detection engine. The cluster analysis means a method of collecting and classifying “similar objects” for a large number of observation objects (that is, samples) in a field of multivariate analysis by a specific calculation standard (evaluation standard). That is, the cluster analysis refers to a method of simply “classifying” similar samples into the same group for a large number of observed samples.
[0049]
To perform cluster analysis based on the obtained detection data, a “distance matrix” representing the similarity between samples is created. As the distance, a Euclidean distance, a weighted Euclidean distance, a standard Euclidean distance, a Pearson product moment correlation coefficient, and the like are calculated. The concept of these distances is known and can be appropriately selected depending on the purpose of the cluster analysis. Based on the concept of the distance, the distance between the clusters or the distance between the cluster and the individual is calculated, and the clusters are integrated (the two clusters are connected). Methods for integration are known and include, for example, the nearest neighbor method, the farthest neighbor method, the distance between centers of gravity method, the Ward method, and the like.
[0050]
By the above-described classification method, clusters having a “shortest distance” relationship are regarded as “similar” clusters, and are integrated to form a new higher-level cluster. After the cluster of one layer is created, the distance between the clusters is calculated again, a distance matrix is created, the two clusters at the shortest distance are obtained, and the cluster of the next higher layer is created. In this way, a tree diagram (dendrogram) is finally created.
[0051]
Samples in a cluster integrated in a predetermined hierarchy in the tree diagram have some similarity. The samples having the similar relationship can be said to have a certain property in common, and by clarifying the property, the characteristics of the cluster population can be clarified. Therefore, according to this analysis processing, it can be classified into a group of genes having a high expression level and a group of genes having a low expression level. For example, focusing on whether the ischemic state is high or low using the degree of progress of the ischemic state as an index, the ischemic state of a sample belonging to one cluster is high, and the ischemic state of a sample belonging to another cluster is high. The characteristic of low degree can be clarified.
[0052]
Here, a block diagram showing an embodiment of the identification system of the present invention is shown (FIG. 5).
The identification system shown in FIG. 5 includes a CPU 501, a ROM 502, a RAM 503, an input unit 504, a transmission / reception unit 505, an output unit 506, a hard disk drive (HDD) 507, and a CD-ROM drive 508.
[0053]
The CPU 501 controls the entire ischemic condition identification system according to a program stored in the ROM 502, the RAM 503, or the HDD 507, and executes a test process described later. The ROM 502 stores a program or the like for instructing processing necessary for the operation of the identification system. The RAM 503 stores data necessary for executing the inspection processing. The input unit 504 is a keyboard, a mouse, or the like, and is operated when inputting conditions necessary for executing the inspection processing. The transmission / reception unit 505 executes data transmission / reception processing with the database 510 or the like via a communication line based on an instruction from the CPU 501. The output unit 506 performs display processing of various conditions, detected data of an expressed gene, and the like input from the input unit 504 based on a command from the CPU 501. The output unit 506 is exemplified by a computer display or a printer. The HDD 507 stores information on expression patterns of various genes in cells or tissues, reads out stored programs or data based on instructions from the CPU 501, and stores them in, for example, the RAM 503. The CD-ROM drive 508 reads a program or data from the identification program stored in the CD-ROM 509 based on an instruction from the CPU 501 and stores the read program or data in the RAM 503, for example.
[0054]
The CPU 501 supplies data received from the input unit or the like to the output unit 506, and executes prediction based on the data received from the database as to whether or not the test sample is in an ischemic state. The database (DB) is a database in which information on the expression levels (including both absolute and relative levels) of the genes obtained as described above is stored.
[0055]
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example when the identification processing is performed by the above-described identification program. The expression pattern of the gene in the test sample is analyzed to identify whether the individual sample is in an ischemic state.
[0056]
In FIG. 6, the identification processing will be described using the cluster analyzer 601 as an example. The cluster analyzer 601 generates a cluster for performing the above-described identification processing. First, gene expression data is input by the external database search input means 602. Until the data input is confirmed, the data input operation is repeated. The information obtained from each tissue or cell by the input of the data is stored in the sample data storage unit 603, provided for cluster analysis, or registered in the database.
[0057]
Next, the data optimizing unit 604 receives the sample data from the sample data storing unit 603 and optimizes the data for cluster analysis. Data optimization is performed by using a method that is most suitable for the sample to be used among methods such as standardization using a median, standardization using a z-score, setting of maximum and minimum values, and logarithmic conversion.
[0058]
The variable list output unit 605 displays a list of variables of sample data on which cluster analysis or the like is performed.
[0059]
Next, the user selects a variable from the variables listed by the variable list output unit 605 by the function of the variable selection unit 606.
[0060]
The selection of a variable by the variable selection means 606 allows one or more specific variables to be freely selected. Normally, there are a large number of candidate variables, so that the user can select any of the variables.
[0061]
When a specific variable is selected by the user, this information is input to the identification sample data file generation means 607 together with the sample data, and the identification sample data file generation means 607 generates a data file of the identification sample.
[0062]
Next, the obtained cluster data file is sent to the identification unit 608, and the identification unit 608 evaluates the degree of cluster separation. An evaluation expression for evaluating the degree of cluster separation can be defined in various forms.
[0063]
The result of the evaluation of the degree of cluster separation by the identification means 608 is passed to the cluster classification means 609. The cluster classification means 609 receives the result of identification by the identification means 608 and refers to the identification conditions set in the identification condition setting means 612 to determine an optimal cluster classification. If the condition for stopping the cluster classification is set, the cluster classification means 609 determines whether to continue or stop the cluster classification. If the condition for continuously stopping cluster classification is not set, the cluster classification means 609 makes the user determine whether to continue or stop cluster classification. When determining to continue the cluster classification, the cluster classification unit 609 outputs the optimal cluster classification obtained in the current process and a signal indicating that the cluster classification is to be continued. The signal indicating that the cluster classification is continued becomes an instruction to return to the processing of the variable list output means 605 after the processing of the tree diagram editing means 611 later.
[0064]
On the other hand, when the cluster classification means 609 decides to stop the cluster classification, it specifies the optimal cluster classification at that stage and outputs a signal to halt the cluster classification. The signal indicating that the cluster classification is to be stopped is an instruction for terminating the cluster classification processing after the processing by the tree diagram editing unit 611.
[0065]
When the processing of the cluster classification means 609 ends, the processing of the tree diagram generation means 610 is started next. The tree diagram generation unit 610 receives the cluster classification determined by the cluster classification unit 609, and displays a tree diagram based on the cluster classification and the attributes of the variables related to each cluster classification. By generating the cluster classification tree diagram by the tree diagram generation unit 610, the user can visually grasp the current state of the cluster classification. The tree diagram generating means 610 displays the gene expression amount based on which the tree diagram was created in accordance with the creation of the tree diagram, so that the user can visually grasp the amount. Next, the tree diagram editing unit 611 allows the user to edit (ie, add, change, or delete) the cluster classification on the display device screen with respect to the cluster classification tree diagram generated by the tree diagram generation unit 610. . The addition, change, or deletion of the cluster classification is performed by the user using the processing command input device on the screen. For example, a predetermined cluster is specified, and a variable of a cluster to be further classified under the specified cluster is specified, a plurality of clusters are integrated, or a branch of the predetermined cluster classification is deleted. The tree diagram editing means 611 provides various tools for supporting the user's editing work on the screen, reads the meaning of the cluster classification editing work by the user, and automatically corrects the data file of each cluster accordingly. . In addition, preferably, the tree diagram editing unit 611 presents a determination to stop the cluster classification by the cluster classification unit 609, and causes the user to input a final determination.
[0066]
As a result, when it is determined to continue the cluster classification repetition processing, the processing is returned to the variable list output unit 605, and the processing from the variable list output unit 605 to the tree diagram editing unit 611 is repeated. It is.
[0067]
From the data analyzed as described above, it is checked which of the ischemic cluster and the normal cluster the test sample is classified into, and it is determined whether or not the test sample is ischemic. can do.
[0068]
5. Screening method for ischemic condition improving drug or ischemic disease therapeutic drug
It is possible to screen for an ischemic condition ameliorating drug or a therapeutic agent for ischemic disease using the expression level of a gene whose expression level increases in an ischemic state, as revealed in the present invention, as an index. That is, by administering a drug to a test animal or a test cell, (a) whether or not the expression level of the above gene returns to the expression level in a normal tissue, or (b) expression of a group of genes including a plurality of the genes. Determine whether the profile reverts to a normal expression profile in normal tissues. If the expression level of the gene returns to the expression level in normal tissues as a result of administering a certain drug, the drug can be evaluated as a candidate substance for an ischemic condition improving drug or a therapeutic drug for ischemic disease.
[0069]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
[0070]
[Example 1] {Identification of gene expressed during ischemic condition by DNA chip}
GeneChip SystemTM(Affymetrix) was used to identify genes that are expressed in the ischemic state by the procedure shown in FIG. That is, first, bcl BLACK mice of 8 to 10 weeks of age were anesthetized with inflation, the bilateral carotid arteries were exposed and ligated for 20 minutes to cut off the blood flow and put the mice into an ischemic state. Thereafter, the blood flow was restored, and at 0, 2, 6, 12, and 24 hours after the blood flow was restored, the mice were sacrificed, the hippocampus was removed from both sides, and immediately cryopreserved. Next, about 2 μg of poly (A) + mRNA was extracted from 1 g of the frozen sample. Next, cDNA was synthesized using reverse transcriptase. Furthermore, biotin-labeled cRNA was prepared from this cDNA by in vitro transcription. Labeled cRNA with Mg2+Heat treatment in the presence fragmented to a size of about 50 mer. After labeling the internal standard, it was added to the sample, and this sample was added to the GeneChipTM Mu6500 (manufactured by AffiyMetrix) was injected. After hybridization in an oven, the chip was washed in a Fluidic station. The chip information was captured with a GeneArray scanner. The obtained data was processed and analyzed using a bioinformatics system. The results are shown in Tables 1 to 3. Table 1 shows genes whose transcription level increased n-fold (n is in the range of 2 or more and less than 5) within 24 hours, when the transcription level at 0 hour is 1. Similarly, Table 2 shows genes whose transcription level was increased n-fold (n is in the range of 5 or more and less than 10). Table 3 shows the genes whose transcription levels increased by a factor of 10 or more. The accession number (ACCESSION NO.) Is the accession number of GenBank.
[0071]
[Table 1]
Figure 2004512014
Figure 2004512014
Figure 2004512014
Figure 2004512014
Figure 2004512014
Figure 2004512014
Figure 2004512014
[0072]
[Table 2]
Figure 2004512014
[0073]
[Table 3]
Figure 2004512014
[0074]
All documents, patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.
[0075]
Industrial applicability
By analyzing gene expression in a test sample, an ischemic condition is examined. Such analysis is expected to be applied to the prevention and treatment of ischemia. In addition, a novel method for screening for ischemic prophylactic and therapeutic agents using the expression level of a gene specifically expressed in the ischemic state as an index is provided.
[0076]
Sequence listing free text
SEQ ID NO: 1067: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 1068: Synthetic DNA

[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a procedure for identifying a gene whose expression level fluctuates in an ischemic state using a DNA chip.
FIG. 2
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of the DNA chip for ischemic condition inspection of the present invention and the results expected when a sample derived from a patient to be tested is hybridized using the DNA chip.
FIG. 3
FIG. 3 is a diagram showing one embodiment of a synthetic DNA chip and a procedure for detecting a gene in a test sample using the DNA chip.
FIG. 4
FIG. 4 shows the GeneChipTMFIG. 5 is a diagram showing a procedure for measuring a gene expression level by using FIG.
FIG. 5
FIG. 5 is a block diagram of the ischemic condition identification system.
FIG. 6
FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing by the ischemic state identification program.
[Explanation of symbols]
501: CPU, 502: ROM, 503: RAM, 504: input unit, 505: transmission / reception unit, 506: output unit, 507: HDD, 508: CD-ROM drive, 509: CD-ROM, 510: database 601 : Cluster analyzer, # 602: external database search and input means, # 603: sample data storage means, $ 604: data optimization means, $ 605: variable list output means, $ 606: variable selection means, $ 607: evaluation sample data file generation means 608: evaluation means, # 609: cluster classification means, # 610: tree diagram generation means, # 611: tree diagram editing means, # 612: evaluation condition setting means

Claims (16)

被検試料における特定の遺伝子の発現レベルを測定すること又は該試料における当該特定の遺伝子から選択される複数の遺伝子を含む遺伝子群の発現プロファイルを決定することにより虚血状態を検査することを特徴とする虚血状態の検査方法。Examining the ischemic state by measuring the expression level of a specific gene in the test sample or determining the expression profile of a group of genes including a plurality of genes selected from the specific gene in the sample; Inspection method for ischemic condition. 特定の遺伝子が、
(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は
(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、
である請求項1記載の方法。
The specific gene is
(A) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or (b) any of the above nucleotide sequences A gene functionally equivalent to a gene having the above, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences,
The method of claim 1, wherein
発現レベルの測定又は発現プロファイルの決定を、DNAチップで行なうことを特徴とする請求項1又は2記載の方法。The method according to claim 1 or 2, wherein the measurement of the expression level or the determination of the expression profile is performed on a DNA chip. DNAチップが、合成型DNAチップである請求項3記載の方法。4. The method according to claim 3, wherein the DNA chip is a synthetic DNA chip. 虚血状態が、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血からなる群から選択される少なくとも1つである請求項1〜4のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the ischemic condition is at least one selected from the group consisting of compressive ischemia, obstructive ischemia and spastic ischemia. 以下の(a)又は(b)の遺伝子:
(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は
(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、
の一部又は全部をその表面上に固定化した虚血状態検査用DNAチップ。
The following genes (a) or (b):
(A) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or (b) any of the above nucleotide sequences A gene functionally equivalent to a gene having the above, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences,
DNA chip for ischemic condition inspection, wherein a part or all of the DNA chip is immobilized on the surface.
虚血状態が、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血からなる群から選択される少なくとも1つである請求項6記載のDNAチップ。The DNA chip according to claim 6, wherein the ischemic condition is at least one selected from the group consisting of compressional ischemia, obstructive ischemia, and spastic ischemia. 虚血状態改善薬又は虚血性疾患治療薬のスクリーニング方法であって、試験動物又は試験細胞に薬剤を投与することにより、
(a)虚血状態において発現レベルの変動する特定の遺伝子の発現レベルが正常な発現レベルに復帰するか否か、又は
(b)当該特定の遺伝子の複数を含む遺伝子群の発現プロファイルが正常な発現プロファイルに復帰するか否か、
を指標として候補薬剤を選択することを含み、正常な発現レベル又は正常な発現プロファイルへの復帰は上記薬剤が候補薬剤であることを示すものである、上記方法。
A method for screening an ischemic condition improving drug or a therapeutic agent for ischemic disease, by administering a drug to a test animal or test cells,
(A) whether or not the expression level of a specific gene whose expression level fluctuates in an ischemic state returns to a normal expression level; or (b) the expression profile of a gene group containing a plurality of the specific gene is normal Whether to return to the expression profile,
The method as described above, comprising selecting a candidate drug using as an index, and returning to a normal expression level or a normal expression profile indicates that the drug is a candidate drug.
虚血状態において発現レベルの変動する特定の遺伝子が、
(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は
(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、
である請求項8記載の方法。
A specific gene whose expression level fluctuates in an ischemic state is
(A) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or (b) any of the above nucleotide sequences A gene functionally equivalent to a gene having the above, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences,
9. The method according to claim 8, wherein
虚血状態が、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血からなる群から選択される少なくとも1つである請求項8又は9記載の方法。The method according to claim 8 or 9, wherein the ischemic condition is at least one selected from the group consisting of compressive ischemia, obstructive ischemia and spastic ischemia. 以下の(a)又は(b)のデータ:
(a)虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子の発現レベルデータ、又は
(b)当該遺伝子から選択される複数の遺伝子を含む遺伝子群の発現プロファイルデータ、
を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
The following data of (a) or (b):
(A) expression level data of a gene whose expression level fluctuates in an ischemic state, or (b) expression profile data of a gene group including a plurality of genes selected from the gene,
A computer-readable recording medium on which is recorded.
虚血状態において発現レベルの変動する遺伝子が、
(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は
(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、
である請求項11記載の記録媒体。
A gene whose expression level fluctuates in an ischemic state is
(A) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or (b) any of the above nucleotide sequences A gene functionally equivalent to a gene having the above, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences,
The recording medium according to claim 11, which is:
虚血状態が、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血からなる群から選択される少なくとも1つである請求項11又は12記載の記録媒体。13. The recording medium according to claim 11, wherein the ischemic condition is at least one selected from the group consisting of compressive ischemia, obstructive ischemia, and spastic ischemia. 以下の手順:
(a)被検試料における特定の遺伝子の発現レベルデータ又は発現プロファイルデータを入力させる手順、
(b)入力されたデータを記録させる手順、
(c)記録されたデータと既に記録されている虚血状態における上記遺伝子の発現レベルデータ又は発現プロファイルデータとを照合させる手順、
(d)(c)の照合結果に基づいて被検試料が虚血状態にあるか否かを判定する手順、並びに
(e)被検サンプルが虚血状態にある場合に、(c)の照合結果に基づいて被検試料の虚血状態の臨床ステージを同定させる手順、
をコンピューターに実行させるプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
The following steps:
(A) inputting expression level data or expression profile data of a specific gene in a test sample,
(B) recording the input data,
(C) comparing the recorded data with the already recorded expression level data or expression profile data of the gene in the ischemic state,
(D) a procedure for determining whether or not the test sample is in an ischemic state based on the verification result in (c); and (e) verification in (c) when the test sample is in an ischemic state. A procedure for identifying the clinical stage of the ischemic state of the test sample based on the result,
A computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute is recorded.
遺伝子が、以下の(a)又は(b):
(a)配列番号1〜配列番号1066に示す塩基配列のいずれかを有する遺伝子、若しくは配列番号1〜配列番号1066に示すアミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子、又は
(b)上記塩基配列のいずれかを有する遺伝子と機能的に等価な遺伝子、若しくは上記アミノ酸配列のいずれかをコードする遺伝子と機能的に等価な遺伝子、
である請求項14記載の記録媒体。
The gene has the following (a) or (b):
(A) a gene having any of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or a gene encoding any of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 1066, or (b) any of the above nucleotide sequences A gene functionally equivalent to a gene having the above, or a gene functionally equivalent to a gene encoding any of the above amino acid sequences,
The recording medium according to claim 14, which is:
虚血状態が、圧迫性虚血、閉塞性虚血及び痙攣性虚血からなる群から選択される少なくとも1つである請求項14又は15記載の記録媒体。16. The recording medium according to claim 14, wherein the ischemic condition is at least one selected from the group consisting of compressional ischemia, obstructive ischemia, and spastic ischemia.
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