NGSを使ったミトコンドリアゲノムの包括的な解析

ミトコンドリア病研究の新たな洞察

ミトコンドリアシーケンス

ミトコンドリア病は異種性があり、一生のうちの任意の時期に発現する遺伝疾患です。ミトコンドリア病に関連した突然変異の研究は、個体間の表現型の変異性や遺伝子異質性のため、課題が残されています。次世代シーケンサー(NGS)テクノロジーを用いた、ミトコンドリアシーケンスはこうした課題に取り組み、ミトコンドリアの突然変異の包括的な検出および解析を可能にしています。

NGSを用いたミトコンドリアシーケンスは次のことを可能にします。

  • 一般的および稀なミトコンドリアの点突然変異および欠失の検出1,2,3,4
  • ミトコンドリアDNA(mtDNA)および核DNA(nDNA)の迅速な解析2,4
  • ヘテロプラスミーの精確で高精度な測定1(特定サンプル中の複数のmtDNA変異)

ミトコンドリア病に関連する突然変異を解析する一般的なNGS法には、全エクソームシーケンスやターゲットリシーケンスなどがあります。それぞれの手法を比較して、下表から適切なソリューションをお選びください。

ミトコンドリアシーケンス研究のためのソリューション
まとめ

全エクソームシーケンス(WES)により、研究者は原因変異をもつミトコンドリア領域を詳しく調べることができます。サンガーシーケンスなどの現在の手法ではカバレッジが不安定なため、大量のサンプルや領域を処理するには費用がかさみます。イルミナライブラリー調製ソリューションでは、これらの課題が克服されているため、あらゆる遺伝的変異の大規模な全エクソームの探索を行って、ミトコンドリアゲノムのコーディング領域の全体像を最大限に得ることができます。エクソームシーケンス製品の比較

利点
  • 1回の検査でmtDNAおよびnDNAをターゲット可能
  • 新規変異を検出
  • 高いカバレッジ深度でホモポリマーおよびヘテロプラスミーを精確に検出
留意事項
  • ターゲット手法よりも高額
  • 結果のデータセットが大きい
  • 重要度が不明の変異を検出する可能性がある
 
システム
NextSeq 500システム
NextSeq 500
  • サンプル量とカバレッジニーズに応じて出力を構成可能
  • あらかじめ検証されたワークフローを備えた完全な自動化ソリューション
  • 全てのアプリケーションニーズをデスクトップ型の装置1台に搭載
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HiSeq 2500システム
HiSeq 2500
  • 最速、シンプルな自動化ワークフロー
  • 比類ないデータ品質と変異検出力
  • 大量なサンプル処理を必要とする高スループットで高出力な大規模WES研究に最適
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試薬キット
Nextera Rapid Capture ExomeおよびExpanded Exomeキット
Nextera Rapid Capture

核コーディングエクソンの98%、mtDNAの100%をカバーします。

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まとめ

ターゲットリシーケンスでは、ミトコンドリア病に関する既知の知識をもとに選択した、特定の核、ミトコンドリア遺伝子または遺伝子領域(遺伝子パネル)に焦点を絞っています。既知のミトコンドリア関連遺伝子のみをシーケンスすることによって、結果の解釈が比較的容易にでき、ミトコンドリア病の根本的原因の探求に確かな利点をもたらします。ターゲットリシーケンスについてはこちら

利点
  • 突然変異の可能性に基づいて、既定のmtDNAまたはnDNA領域をコスト効率良く検査可能
  • より広いカバレッジで5%未満のヘテロプラスミーを検出可能
  • 解釈しやすい結果で簡便な解析
留意事項
  • 新規変異が見過ごされる可能性がある
  • もく的とする遺伝子に関して予備知識が必要
 
システム
MiSeqシステム
MiSeq
  • 最長のリード長(2×300 bp)を提供する使いやすい個人用デスクトップ型シーケンサー
  • 大量サンプル内の小さな領域、または少量サンプル内の大きな領域をターゲットとする場合の短いラン時間
  • 高精度の変異コールを用いた稀な変異の検出に必要な高カバレッジおよび高精度を提供
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NextSeq 500システム
NextSeq 500
  • サンプル量とカバレッジニーズに応じて出力を構成可能
  • あらかじめ検証されたワークフローを備えた完全な自動化ソリューション
  • 全てのアプリケーションニーズをデスクトップ型の装置1台に搭載
システムを見る
 
試薬キット
Nextera Rapid Captureカスタム濃縮キット
Nextera Rapic Capture

0.5~15 Mbのカスタムコンテンツを追加し、最大12サンプルをプールすることができます。

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TruSeqカスタムアンプリコンv1.5キット
TruSeqカスタムアンプリコンv1.5キット

4~650 Kbのカスタムコンテンツを追加し、最大96サンプルをプールすることができます。

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NGSを使ったミトコンドリアの突然変異の解析
NGSを使ったミトコンドリアの突然変異の解析

NGSは全ミトコンドリアゲノムの解析を可能にして、研究者に分子異常の情報を簡潔に提供しています。

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NGSがもたらすミトコンドリア病研究の新たな洞察
NGSはミトコンドリア病研究の新たな洞察をもたらします。

大量並列シーケンスにより、包括的でワンステップのミトコンドリアゲノム分子解析が可能になります。

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ヘテロプラスミーの同定
ヘテロプラスミーの同定

研究者はNGSを使ってヘテロプラスミーを精確に定量し、mtDNA内の突然変異および欠失を検出することができます。

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参考文献
  1. Tang S, Wang J, Zhang VW, et al. Transition to next generation analysis of the whole mitochondrial genome: a summary of molecular defects. Hum Mut. 2013;34:882-893.
  2. Wong LC. Next generation molecular diagnosis of mitochondrial disorders. Mitochondrion. 2013;13:379-387.
  3. Chinnery PF, Elliott HR, Hudson G, Samuels DC, Relton CL. Epigenetics, epidemiology and mitochondrial DNA diseases. Int J Epidemiol. 2012;41:177-187.
  4. Calvo SE, Compton AG, Hershman SG, et al. Molecular diagnosis of infantile mitochondrial disease with targeted next-generation sequencing. Sci Transl Med. 2012;4:118ra10.