ミトコンドリアシーケンスの紹介
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
ミトコンドリアシーケンス研究のためのソリューション
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法の比較
| 方法 | 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 |
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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 |
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ための新しい手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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注目のmtDNAシーケンスワークフロー
このシンプルな統合ワークフローでミトコンドリア病バリアントを解析します。
データ解析
BaseSpace mtDNA Variant Processorアプリ
Dループおよび全ミトコンドリアDNAシーケンスデータの合理化されたバリアント解析を可能にします。
BaseSpace mtDNA Variant Analyzerアプリ
Dループおよび全ミトコンドリアDNAシーケンスデータの視覚化を簡素化します。
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。
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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を可能にします。
深いmtDNAシーケンスによる骨格遺残の解析
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。
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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。 ハムの変異 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.
- 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。