ミトコンドリアシーケンシング
ミトコンドリアシーケンシングの紹介
ミトコンドリア疾患は、人生のあらゆる段階で発生する可能性のある多様な疾患です。ミトコンドリア疾患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）テクノロジーを用いたミトコンドリアシーケンスは、これらの課題に対処し、ミトコンドリア疾患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ベースのミトコンドリアシーケンスの利点
NGSによるミトコンドリアシーケンスは、以下の作業を可能にします。
- 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
- ヘテロプラズマの正確で高感度な測定1（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（遺伝子改変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
ミトコンドリアシーケンス研究の一般的なNGS手法
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、既知の疾患または疾患との関連が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当てます。
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手法の比較
| 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。ミトコンドリア疾患に関連のある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 |
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| 検討事項 |
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| 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 |
注目のミトコンドリアシーケンスソリューション
Illumina DNA Prep with Exome 2.5 Enrichment
コスト効率に優れた信頼性の高いヒト全エクソームシーケンシングソリューションで、スパイクインパネルを使用してミトコンドリアゲノムのカバレッジを追加し、ミトコンドリアDNAの変異も解析するオプションがあります。
NovaSeq 6000 System
この装置は、ほぼあらゆる方法、ゲノム、規模に対してスループット、柔軟性、シンプルさを組み合わせることで、シーケンス機能を拡張します。
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。
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法医学およびヒト同定研究のためのmtDNA解析
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存できます。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、ヘテロプラズマ（mtDNAシーケンスが組織型に特異的なものであったり、単一の細胞や組織型内で異なるものであったりする原理）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による解析を可能にします。
mtDNAディープシーケンスを用いた骨格化石の解析
法医学研究者は、イルミナNGSを使用して、mtDNA超可変領域のシーケンスにより骨格残存を同定します。
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補足資料
参考文献
- 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。 Hum Mut. 2013;34:882-893.
- 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。
- 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.
- Calvo SE, Compton AG, Hershman SG, et al. ターゲット次世代シーケンサーによる乳児ミトコンドリア疾患の分子診断。 Sci Transl Med. 2012;4:118ra10.
- 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る。 Cancer Cell Int. 2005;5:34.