NGSによるミトコンドリアゲノムの包括的解析

ミトコンドリア病研究の進歩

ミトコンドリアシーケンス

ミトコンドリア病は、人生のあらゆる段階で発生する可能性のある不均一な疾患です。ミトコンドリア病に関連する変異の研究は、個人間の表現型のばらつきと遺伝的不均一性のために、依然として課題となっています。

次世代シーケンサー(NGS)テクノロジーによるミトコンドリアシーケンスは、これらの課題に対処し、ミトコンドリア病関連バリアントの包括的な検出と解析を可能にします。NGSは、ヒト同定、法医学、がん研究などの他のアプリケーションでもミトコンドリアDNA解析を可能にします。

NGSによるミトコンドリアシーケンスは以下を可能にします。

  • 一般的および一般的でないミトコンドリアポイント変異および欠失の検出1,2,3,4
  • ミトコンドリアDNA(mtDNA)と核DNA(nDNA)の両方の迅速な解析 2,4
  • ヘテロプラスミー1の正確で高感度な測定(特定のサンプルに複数のミトコンドリアDNAシーケンスバリアント)
  • Dループ超可変領域(遺伝子変異のホットスポットであるノンコーディングmtDNA領域5)および/またはミトコンドリアゲノム全体の解析

ミトコンドリア病関連変異を解析するための一般的なNGS法には、全エクソームシーケンスとターゲット遺伝子シーケンスがあります。

全エクソームシーケンスは、ゲノムのタンパク質コード領域を解析し、必要に応じて非翻訳領域(UTR)やマイクロRNAを含むように拡張することができます。

ターゲット遺伝子シーケンスは、疾患との関連が既知または疑われる特定の遺伝子または関心のある遺伝子領域に焦点を合わせます。

以下の表の2つの方法を比較します。

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
手法
全エクソームシーケンス
ターゲットシーケンス
説明

ミトコンドリアゲノムのコーディング領域の全体像を提供します。研究者は、原因となるバリアントが発見されることが多いミトコンドリア領域を詳しく調べることができます。

特定のミトコンドリア遺伝子または領域に焦点を当てます。ミトコンドリア病関連バリアントの事前知識に基づいて選択されたシーケンスパネルを使用します。

長所
  • 1つのアッセイでミトコンドリアDNAと核DNAの両方をターゲット
  • 新規バリアントを検出
  • 高いカバレッジでホモポリマーとヘテロプラズマを正確に検出
  • 疑わしい変異に基づいて、定義されたミトコンドリアまたは核の遺伝子または領域を費用対効果の高い方法でクエリ
  • カバレッジを拡大して5%未満のヘテロプラズマを検出
  • 解釈しやすい結果で解析を簡素化
検討事項
  • ターゲット手法よりも高価
  • より大きなデータセットを実現
  • 意義不明のバリアントを同定する場合がある
  • 新しいバリアントが見逃される可能性がある
  • データセットの小型化を実現
  • 関心遺伝子の事前知識が必要
追加情報 エクソームシーケンスに関する詳細はこちら ターゲットシーケンスの詳細はこちら
mtDNA、piRNA、およびTCRレパートリーの多様性の解析

Mount Sinaiの研究者は、イルミナのシーケンスを使用して、ミトコンドリアDNA、ピウィ相互作用RNA、T細胞受容体レパートリーの多様性を研究する新しい方法を開発しています。彼らの目標は、がん、不妊症、自己免疫疾患のメカニズムを解明することです。

記事を読む
複合疾患研究
iSeq 100システムでのミトコンドリアシーケンス

iSeq 100システムは、ミトコンドリアシーケンスの完全サポートソリューションの一部です。このNGSワークフローは、24時間以内にDNAからデータへと進み、ミトコンドリアゲノム全体を非常に広範囲にカバーします。

アプリノートを見る
iSeq 100システム

mtDNAは1細胞あたり数百から数千のコピーに存在するため、核DNAが存在しない環境でも生き残ることができます。これにより、mtDNA解析はヒトの同定のための強力なツールとなります。しかし、ヘテロプラスミー(mtDNAシーケンスは組織型に特異的な場合もあれば、単一の細胞または組織型内でも異なる場合があるという原理)は、法医学の同定に必要なサンプルの関連性を確認するのを困難にする可能性があります。

イルミナNGSは、ミトコンドリアDNAヘテロプラズマの正確な検出と混合サンプルの高解像度を可能にします。 

法医学ゲノミクスの詳細はこちら

ディープmtDNAシーケンスによる骨格残渣の解析

法医学研究者は、イルミナNGSを使用して、mtDNA超可変領域をシーケンスすることで骨格残存を同定します。

記事を読む
ゲノム解析技術に関する最新のニュース、事例研究、情報を提供します。ぜひご登録ください。電子メールアドレスをご入力の上、ご登録ください。
NGSによるミトコンドリア変異の解析
NGSによるミトコンドリア変異の解析

NGSはミトコンドリアゲノム全体の解析を可能にし、研究者に分子異常の概要を提供します。

記事を読む
NGSがミトコンドリア病研究に新しい洞察を提供
NGSがミトコンドリア病研究に新しい洞察を提供

大規模並列シーケンスは、ミトコンドリアゲノムの包括的なワンステップ分子解析を提供します。

記事を読む
ヘテロプラズマの同定
ヘテロプラズマの同定

NGSにより、研究者はヘテロプラズマを正確に定量化し、mtDNAの変異や欠失を検出することができます。

記事を読む
ラボプロトコールに従うサイエンティスト
mtDNAシーケンスプロトコール

mtDNA D-loopまたはゲノムシーケンスの詳細な手順をご覧ください。

mtDNA全ゲノムプロトコール

mtDNA D-Loopプロトコール
参考文献
  1. Tang S, Wang J, Zhang VW, et al. ミトコンドリアゲノム全体の次世代解析に移行:分子欠陥の概要。 ハムの変異 2013;34:882-893。
  2. Wong LC。ミトコンドリア病の次世代分子診断。 ミトコンドリア。2013;13:379-387。
  3. Chinnery PF, Elliott HR, Hudson G, Samuels DC, Relton CL. エピジェネティクス、疫学、ミトコンドリアDNA疾患。 Int J Epidemiol。2012;41:177-187。
  4. Calvo SE, Compton AG, Hershman SG, et al. ターゲット次世代シーケンスによる乳児ミトコンドリア病の分子診断。 Sci Transl Med. 2012;4:118ra10.
  5. Sharma H, Singh A, Sharma C, Kumar Jain S, Singh N. ミトコンドリアDNA  Dループ領域の変異は、子宮頸がんで頻繁に見られます。 Cancer Cell Int. 2005;5:34。