(57)【要約】【課題】疾患に関連する遺伝子や、特定の遺伝子と相互作用をするような関連遺伝子の抽出を簡単に行う。【解決手段】生体由来物質と特異的に結合可能な複数種類の特異的結合物質がそれぞれ固定された複数の領域を有する試験片を準備する。試験片の特異的結合物質に基準となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる基準サンプルから特異的結合物質の基準発現量をそれぞれの領域ごとに測定する。一方、試験片の特異的結合物質に解析対象となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる複数の解析対象サンプルから特異的結合物質の解析発現量をそれぞれの領域ごとに測定する。基準サンプルの複数の領域からそれぞれ測定された基準発現量と、基準サンプルの複数領域に対応する解析対象サンプルの複数の領域から測定された解析発現量との相違を、複数の解析対象サンプルの領域毎に求める。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体由来物質と特異的に結合可能な複数種類の特異的結合物質がそれぞれ固定された複数の領域を有する試験片の前記特異的結合物質に基準となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる基準サンプルから、前記特異的結合物質の基準発現量を測定し、
前記試験片の前記特異的結合物質に解析対象となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる複数の解析対象サンプルから、前記特異的結合物質の解析発現量を測定し、
前記基準発現量と前記解析発現量に基づいて発現レベル情報の解析を行う方法であって、
前記基準サンプルの複数の領域からそれぞれ測定された前記基準発現量と、前記複数の解析対象サンプルの前記基準サンプルの前記複数の領域に対応する複数の領域から測定された前記解析発現量との相違を、前記複数の解析対象サンプルの前記領域毎に求めることを特徴とする発現レベル情報の解析方法。
【請求項２】
前記解析対象サンプルの前記特異的結合物質ごとに前記発現量の相違の頻度をカウントし、カウントされた頻度の大きさに基づいて前記特異的結合物質を抽出することを特徴とする請求項１記載の発現レベル情報の解析方法。
【請求項３】
カウントされた前記相違の頻度の大きさに対応して前記特異的結合物質に順位を付与することを特徴とする請求項２記載の発現レベル情報の解析方法。
【請求項４】
前記カウントされた前記相違の頻度の大きさに対応して前記特異的結合物質を複数のランクに分類することを特徴とする請求項２記載の発現レベル情報の解析方法。
【請求項５】
前記特異的結合物質のうち、所定の疾患に対して発現することが既知の特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量の相違と、前記既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量の相違を比較して、前記既知の特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量と相同性を有する前記既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物資を抽出することを特徴とする請求項１記載の発現レベル情報の解析方法。
【請求項６】
生体由来物質と特異的に結合可能な複数種類の特異的結合物質がそれぞれ固定された複数の領域を有する試験片から得られる発現量レベル情報の解析が可能なプログラムであって、
前記試験片の前記特異的結合物質に対して基準となる標識生体由来物質を特異的に結合させた基準サンプルから前記特異的結合物質の基準発現量を測定するステップと、
前記試験片の前記特異的結合物質に対して解析対象となる標識生体由来物質を特異的に結合させた複数の解析対象サンプルから前記特異的結合物質の解析発現量を測定するステップと、
前記基準サンプルの複数の領域からそれぞれ測定された前記基準発現量と、前記複数の解析対象サンプルの前記基準サンプルの前記複数の領域に対応する複数の領域から測定された前記解析発現量との相違を、前記複数の解析対象サンプルの前記領域毎に求めるステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする解析プログラム。
【請求項７】
前記解析対象サンプルの前記特異的結合物質ごとに前記発現量の相違の頻度をカウントし、カウントされた頻度の大きさに基づいて前記特異的結合物質を抽出するステップをさらに有することを特徴とする請求項６記載の解析プログラム。
【請求項８】
前記カウントされた前記相違の頻度の大きさに対応して前記特異的結合物質に順位を付与するステップをさらに有することをことを特徴とする請求項７記載の解析プログラム。
【請求項９】
前記カウントされた前記相違の頻度の大きさに対応して前記特異的結合物質を複数のランクに分類するステップをさらに有することを特徴とする請求項７記載の解析プログラム。
【請求項１０】
前記特異的結合物質のうち、所定の疾患に対して発現することが既知の特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量の相違と、前記既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量の相違を比較するステップと、前記既知の特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量と相同性を有する前記既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物資を抽出するステップとをさらに有することを特徴とする請求項６記載の解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡチップ等から得られる発現レベル情報を解析する方法およびその解析プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１〜１０ｃｍ２のスライドガラスやシリコンの固相表面上に多種類の遺伝子を高密度に固定させ、サンプル中のｍＲＮＡ（ｃＤＮＡ）やＤＮＡ（遺伝子）とハイブリダイズさせることによって細胞あるいは組織中のｍＲＮＡやＤＮＡを定量化するＤＮＡマイクロアレイが開発されている。ＤＮＡマイクロアレイはニトロセルロース膜などを使用して従来行われていたハイブリダイゼーションを上記のような小さな基板上などで行うため、極微量の生体組織によって網羅的な遺伝子発現プロファイル解析に利用することができる。
【０００３】
例えば、ゲノム中に存在するすべての遺伝子ＤＮＡを並べたマイクロアレイに対して、ある組織の細胞から抽出したｍＲＮＡ（ｃＤＮＡ）のライブラリーをハイブリダイズさせることにより、その細胞ではどの遺伝子がどの程度発現しているかといった発現プロフィールの全体像を知ることができる。
【０００４】
また、ある病因遺伝子で可能な変異パターンを全て並べたオリゴヌクレオチドアレイを用いて、一人一人がどのパターンを持っているかを調べることも可能である。例えば、異なる色の蛍光に標識された正常細胞と癌細胞の試料をマイクロアレイ上でハイブリダイズさせ、双方の蛍光シグナル強度を測定した後、ハイブリダイズした蛍光シグナルについて発現状態を解析する場合には、通常、片方の軸に正常細胞、他方の軸に癌細胞の輝度データをプロットし、一定以上の強度の蛍光シグナルを有する遺伝子に関して、正常細胞と癌細胞のシグナル強度の比に着目して、癌細胞に特異的な遺伝子の候補を絞り込んでいる。このような表示方法や解析方法は異なる細胞の遺伝子に関する性質の差を視覚的に大まかにとらえる場合には有効であり現在一般的に広く利用されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３４２０００号
【０００６】
【非特許文献１】
ＣＡＴＨＥＲＩＮＥ  ＮＧＵＹＥＮ，  他６名，「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｅｎｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ          Ｍｕｒｉｎｅ  Ｔｈｙｍｕｓ  Ａｓｓａｙｅｄ  ｂｙ  Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｒｒａｙｅｄ          ｃＤＮＡ  Ｃｌｏｎｅｓ」，ＧＥＮＯＭＩＣＳ  ２９，２０７−２１６（１９９５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発症が遺伝子に関与する疾患、特に癌、糖尿病、慢性関節リウマチ、痛風、高脂血症、高血圧、動脈硬化、アルツハイマー型痴呆、気管支喘息、心臓疾患、アレルギー、アトピー、精神疾患などのように多数の異なる遺伝子が発症に関与する多因子疾患は、特定の遺伝子のＤＮＡの転写数の変化または転写レベルの変化（例えば開始の制御、ＲＮＡ前駆体の提供、ＲＮＡプロセシング等）といった、様々な遺伝子の発現レベルの違いによって特徴付けられる。従って、異なる細胞の遺伝子に関する性質の差を視覚的に大まかにとらえるだけでは足りず、疾病を有する個人および正常な個人の両方において多数の遺伝子の発現レベルをより詳細に分析することにより、疾病状態の診断に関連する発現レベルを有する遺伝子を同定、解析することが必要となる。
【０００８】
また、遺伝子やその転写産物は生体内ではそれぞれが単一で働くことよりも、遺伝子が一次産物であるタンパク質のタンパク質相互作用を介して他の複数の遺伝子とリンクするといったように、それぞれが特異的な相手と相互作用を行い、パスウエィと呼ばれる一連の生化学反応経路を形成したり、様々な分子集合体を形成して働くことが多いと考えられる。このため生命現象を研究する上では、特定の遺伝子と相互作用をするような関連する遺伝子をピックアップすることが重要となる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、疾病状態の診断に関連する発現レベルを有する遺伝子を同定、解析に利用可能な発現レベル情報の解析方法および解析プログラム、また、特定の遺伝子と相互作用をするような関連遺伝子の同定、解析に利用可能な発現レベル情報の解析方法および解析プログラムを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の発現レベル情報の解析方法は、生体由来物質と特異的に結合可能な複数種類の特異的結合物質がそれぞれ固定された複数の領域を有する試験片の前記特異的結合物質に基準となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる基準サンプルから、前記特異的結合物質の基準発現量を測定し、前記試験片の前記特異的結合物質に解析対象となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる複数の解析対象サンプルから、前記特異的結合物質の解析発現量を測定し、前記基準発現量と前記解析発現量に基づいて発現レベル情報の解析を行う方法であって、前記基準サンプルの複数の領域からそれぞれ測定された前記基準発現量と、前記複数の解析対象サンプルの前記基準サンプルの前記複数の領域に対応する複数の領域から測定された前記解析発現量との相違を、前記複数の解析対象サンプルの前記領域毎に求めることを特徴とするものである。
【００１１】
前記基準発現量と前記解析発現量との相違を前記複数の解析対象サンプルの前記領域毎に求める場合、前記解析対象サンプルの前記特異的結合物質ごとに前記発現量の相違の頻度をカウントし、カウントされた頻度の大きさに基づいて前記特異的結合物質を抽出することが好ましい。
【００１２】
また、カウントされた前記相違の頻度の大きさに対応して前記特異的結合物質に順位を付与するか、あるいは前記カウントされた前記相違の頻度の大きさに対応して前記特異的結合物質を複数のランクに分類してもよい。
【００１３】
前記特異的結合物質のうち、所定の疾患に対して発現することが既知の特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量の相違と、前記既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量の相違を比較して、前記既知の特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量と相同性を有する前記既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物資を抽出してもよい。
【００１４】
本発明の解析プログラムは、生体由来物質と特異的に結合可能な複数種類の特異的結合物質がそれぞれ固定された複数の領域を有する試験片から得られる発現量レベル情報の解析が可能なプログラムであって、前記試験片の前記特異的結合物質に対して基準となる標識生体由来物質を特異的に結合させた基準サンプルから前記特異的結合物質の基準発現量を測定するステップと、前記試験片の前記特異的結合物質に対して解析対象となる標識生体由来物質を特異的に結合させた複数の解析対象サンプルから前記特異的結合物質の解析発現量を測定するステップと、前記基準サンプルの複数の領域からそれぞれ測定された前記基準発現量と、前記複数の解析対象サンプルの前記基準サンプルの前記複数の領域に対応する複数の領域から測定された前記解析発現量との相違を、前記複数の解析対象サンプルの前記領域毎に表示するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【００１５】
前記基準発現量と前記解析発現量との相違を前記複数の解析対象サンプルの前記領域毎に求めるステップに加え、前記解析対象サンプルの前記特異的結合物質ごとに前記発現量の相違の頻度をカウントし、カウントされた頻度の大きさに基づいて前記特異的結合物質を抽出するステップをさらに有することが好ましい。
【００１６】
また、前記カウントされた前記相違の頻度の大きさに対応して前記特異的結合物質に順位を付与するステップをさらに有してもよいし、あるいは前記カウントされた前記相違の頻度の大きさに対応して前記特異的結合物質を複数のランクに分類するステップをさらに有してもよい。
【００１７】
前記特異的結合物質のうち、所定の疾患に対して発現することが既知の特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量の相違と、前記既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量の相違を比較するステップと、前記既知の特異的結合物質における前記解析対象サンプル毎の発現量と相同性を有する前記既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物資を抽出するステップとをさらに有してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の発現レベル情報の解析方法は、試験片の特異的結合物質に基準となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる基準サンプルから特異的結合物質の基準発現量を測定し、試験片の特異的結合物質に解析対象となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる複数の解析対象サンプルから特異的結合物質の解析発現量を測定し、得られた基準発現量と解析発現量に基づいて発現レベル情報の解析を行う場合に、基準サンプルの複数の領域からそれぞれ測定された基準発現量と、複数の解析対象サンプルの基準サンプルの複数の領域に対応する複数の領域から測定された解析発現量との相違を、複数の解析対象サンプルの領域毎に求めることとしたので、解析対象サンプルに特異的に発現している、あるいは特異的に発現が抑制されている特異的結合物質の同定、解析を容易に行うことができる。
【００１９】
なお、解析対象サンプルの特異的結合物質ごとに発現量の相違の頻度をカウントし、カウントされた頻度の大きさに基づいて特異的結合物質を抽出したり、カウントされた相違の頻度の大きさに対応して特異的結合物質に順位を付与したり、あるいはカウントされた相違の頻度の大きさに対応して特異的結合物質を複数のランクに分類すれば、より容易に上記特異的結合物質の同定、解析を行うことができる。また、カウントされた頻度の大きさが近い特異的結合物質を同定、解析することによって、相互作用をしている関連する特異的結合物質を特定することができる。
【００２０】
また、特異的結合物質のうち、所定の疾患に対して発現することが既知の特異的結合物質における解析対象サンプル毎の発現量の相違と、既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物質における解析対象サンプル毎の発現量の相違を比較して、既知の特異的結合物質における解析対象サンプル毎の発現量と相同性を有する既知特異的結合物質とは異なる特異的結合物資を抽出することとすれば、疾患特有の未知の特異的結合物資を抽出、特定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の発現レベル情報の解析は、生体由来物質と特異的に結合可能な複数種類の特異的結合物質がそれぞれ固定された複数の領域を有する試験片を対象とする。特異的結合物質とは、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、遺伝子、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ＲＮＡなど、生体由来の物質と特異的に結合可能な物質である。
【００２２】
図１はＧ１からＧｎまでのｎ種類の遺伝子がｎ個の領域にそれぞれ固定された基板状の試験片を示す概略図である。試験片に固定するＧ１からＧｎまでの遺伝子は既知の遺伝子であっても、発現しているが機能が未知の遺伝子であっても、遺伝子と予測される程度のものであってもよい。また、図１では試験片として基板状の平面型チップを示しているが、本発明の解析の対象となる試験片は、特異的結合物質がそれぞれ固定された複数の領域を有するものであれば、平面型に限られるものではなく、例えば中空繊維状や糸状のものであってもよい。
【００２３】
本発明の発現レベル情報の解析は、試験片の特異的結合物質に基準となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる基準サンプルから特異的結合物質の基準発現量を測定し、試験片の特異的結合物質に解析対象となる標識生体由来物質を特異的に結合させてなる複数の解析対象サンプルから特異的結合物質の解析発現量を測定し、得られた基準発現量と解析発現量に基づいて行う。
【００２４】
標識生体由来物質とは、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、遺伝子、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などによって生体から採取された、あるいは、採取された後に化学的処理が施された物質であって、放射線標識物質、蛍光物質、化学発光基質などの標識物質によって標識された物質である。
【００２５】
基準サンプルは解析対象サンプルの基準となるサンプルを意味し、解析内容によって適宜選択することができる。例えば、解析対象サンプルが疾患患者由来のものである場合には、基準サンプルは非疾患者由来のものであり、解析対象サンプルがステージＩＶの癌患者由来のものである場合には、基準サンプルは非疾患者由来のものや異なるステージの癌患者由来のものといったように適宜選択することができる。
【００２６】
なお、基準サンプルは必ずしも１つである必要はなく、基準サンプルが複数の場合の基準発現量は、複数の基準サンプルの対応する各々の領域から得られる基準発現量の平均値を用いればよい。
【００２７】
基準発現量および解析発現量それぞれの測定は、試験片の複数の領域に固定されている特異的結合物質と特異的に結合した生体由来物質の標識物質によって測定する。例えば、生体由来物質を標識した標識物質が放射性標識物質であれば、各領域に含まれている放射性標識物質によって蓄積性蛍光体シートの輝尽性蛍光体層を露光し、露光された輝尽性蛍光体層を励起光によって走査して輝尽性蛍光体層に含まれている輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽光を光電的に検出してそれぞれの領域の発現量を測定する。生体由来物質を標識した標識物質が蛍光物質の場合には、各領域を励起光によって走査して選択的に含まれている蛍光物質を励起し、蛍光物質から放出された蛍光を光電的に検出してそれぞれの領域の発現量を測定する。また、生体由来物質を標識した標識物質が化学発光物質であれば、各領城に選択的に含まれている標識物質を化学発光基質と接触させ、標識物質から放出される化学発光を光電的に検出してそれぞれの領域の発現量を測定する。
【００２８】
基準サンプルの複数の領域からそれぞれ測定された基準発現量と、複数の解析対象サンプルの基準サンプルの複数の領域に対応する複数の領域から測定された解析発現量との相違を、複数の解析対象サンプルの領域毎に求める。図２を参照して具体的に説明する。図２は基準発現量と解析発現量との相違を解析対象サンプルの領域毎に表示した概略図である。縦列には、試験片のｎ個の領域のそれぞれに固定されたＧ１〜Ｇｎの遺伝子（ｎ種類）が、横列には解析対象サンプル１００件が表示してある。従って、解析対象サンプルの縦列は１つのサンプルから解析されたｎ種類の遺伝子についての基準発現量との相違の表示であり、横列はある１つの遺伝子に関し、１００件のサンプルについての基準発現量との相違の表示である。
【００２９】
なお、ここでは解析対象サンプルを１００件としているが、このサンプル数は解析しようとする対象によって適宜決定することができる。例えば、１つの遺伝子のまれな突然変異が発症の原因となる遺伝病であれば、原因遺伝子は１つ（単因子）であり、極めて強い影響をもつため、解析するために必要なサンプルは少なくてもよいが、多数の異なる遺伝子が発症に関与する多因子疾患は、特定の遺伝子のＤＮＡの転写数の変化または転写レベルの変化（例えば開始の制御、ＲＮＡ前駆体の提供、ＲＮＡプロセシング等）といった、様々な遺伝子の発現レベルの違いによって特徴付けられるため、解析するためには多数のサンプルが必要になる。
【００３０】
図２の「→」、「−」は基準サンプルと基準発現量との相違を示す表示であって、「−」は試験片の同じ領域から得られた基準発現量と解析発現量が同じであることを、右上がりの矢印は基準発現量よりも解析発現量が多いことを、右下がりの矢印は基準発現量よりも解析発現量が少ないことを意味している。例えば、サンプル１はＧ１遺伝子が基準発現量よりも多いことを、サンプル２はＧ２遺伝子が基準発現量よりも少ないことを、サンプル３はＧ３遺伝子の発現量が基準発現量と同じであることをそれぞれ示している。
【００３１】
なお、この相違の表示は上記のような矢印に限られるものではなく、基準発現量よりも解析発現量が多い場合には赤、基準発現量よりも解析発現量が少ない場合には青、発現量が基準発現量と同じである場合には黄といったように、色表示にしてもよい。また、発現量の相違が所定値以上、所定値以下の場合に発現量の相違を表示するように、発現量の相違が一定以上でない場合には発現量が同じであるとみなす設定をしてもよい。
【００３２】
図２の相違の頻度は、それぞれの遺伝子について解析対象サンプルの発現量の相違「→」の頻度をカウントしたものである。カウントは、基準発現量と解析発現量が相違している場合を全てカウントしてもよいし、基準発現量よりも解析発現量が多い場合のみを、あるいは基準発現量よりも解析発現量が少ない場合のみをそれぞれカウントするような設定としてもよい。相違の頻度の大きさを調べることによって、解析対象サンプルで特異的に発現量が変動している遺伝子や、解析対象サンプルで特異的に発現している遺伝子、あるいは特異的に発現が抑制されている遺伝子の同定、解析を行うことができる。
【００３３】
例えば、上述したように多因子疾患に関連すると考えられる遺伝子群は、特定の遺伝子のＤＮＡの転写数の変化または転写レベルの変化といった、様々な遺伝子の発現レベルの違いによって特徴付けられるため、これらの疾患で特異的に発現量が変動している遺伝子を網羅的に抽出することによって、複数の疾患感受性遺伝子を特定したり、多因子疾患に関連する変異や多型を特定することが可能となる。また、解析対象サンプルで過剰に発現している遺伝子や発現が抑制されている遺伝子を同定することによって、創薬の標的遺伝子の候補を見つけることができる。
【００３４】
図３は図２に示す発現量の相違の頻度をその大きさに対応して並べ替えた概略図である。右端のランクは発現量の相違の頻度に対応させたもので、発現量の相違の頻度が１００〜８０の場合はランク１、７９〜６０はランク２、５９〜４０はランク３、３９〜２０はランク２といったようにランクに分けて表示したものである。このように、カウントされた相違の頻度の大きさに対応して遺伝子に順位を付与し、発現量の相違の頻度をその大きさに対応して並べ替えてもよく、またカウントされた相違の頻度の大きさに対応して遺伝子を複数のランクに分類してもよい。なお、ランク分けは上記のように数字で表示する他、色分けで表示してもよい。
【００３５】
上記のように、発現量の相違の頻度に応じて遺伝子を並べ替えることによって、あるいは発現量の相違の頻度に応じてランク分けをすることによって、疾患の原因、病気の進行状況、さらには従来とは異なる疾患の細分類化を図って治療に役立たせることが可能である。
【００３６】
例えば、同じ高血圧と分類される疾患であっても、その原因がレニン−アンジオテンシン系の亢進が主であるのか、カテコールアミン系であるのか、さらには血管自体に問題があるのかによってその治療法は異なる。また、癌は病理学的にその進行状況によってステージＩ〜ＩＶに、あるいは転移性癌、非転移性癌のようにその性質によって分類されているが、病理学的に同じステージや性質を持った癌に分類される患者であっても、遺伝子発現の相違の頻度を調べることによって新たに細分類化することができ、癌の予後や治療効果の予測に有効に応用することが可能となる。
【００３７】
特に、癌細胞ではゲノムの著しい変異が生じており、抗癌剤の効果を減弱させるような遺伝子の転写が増幅していたり、抗癌剤の標的分子がすでに欠損あるいは変異していたりすることがあるため、癌の進行度によって抗癌剤の癌組織に対する有効性は異なる場合がある。抗癌剤は副作用が強いため、癌組織に対して無効の場合には副作用のみが残ってしまう事態となる。このような場合、本発明の発現レベル情報の解析によって遺伝子発現の相違の頻度に基づいて癌を細分類化すれば、この細分類に従って癌細胞で発現している発現量の相違を個人ごとに解析することが可能となるので、癌細胞で発現している遺伝子などに応じた抗癌剤の選択を行うことができるとともに、副作用の予測を行うことも可能となる。
【００３８】
また、薬剤の投与を開始する前に投与すべき患者を事前にスクリーニングすることも可能である。例えば、インターフェロン（ＩＦＮ）はＣ型肝炎に有効な治療法と目されているが、ＩＦＮの投与でＣ型肝炎ウイルス（ＨＣＶ）が排除される著効例は患者全体の３０〜４０％に過ぎない。ウイルスのサブタイプによりＩＦＮが効く、効かないといった大まかな傾向はあるものの、個々の患者レベルで治療効果を予測することは難しいとされている。４０％以下の患者しか効かないにもかかわらず、ＩＦＮの投与には副作用の出現頻度が低くなく、また、投与を開始すると１人当たり１００万円以上のコストが確実にかかるのが実状である。
【００３９】
例えば、ＩＦＮの投与前の患者の遺伝子情報を基準サンプルとし、ＩＦＮの投与によってＨＣＶが排除された患者の遺伝子情報を解析対象サンプルとし、発現量相違の頻度が大きい遺伝子を特定することができれば、ＩＦＮの投与でＨＣＶが排除される場合に発現量の変動が大きい疾患感受性遺伝子を特定することが可能になると考えられる。また、ＩＦＮの投与によってＨＣＶが排除された患者の遺伝子情報を基準サンプルとし、これからＩＦＮの投与を開始するかどうかを判断したい患者を解析対象サンプルとして、疾患感受性遺伝子について発現量相違の頻度が所定値以上の患者だけをＩＦＮの治療対象とすれば、ＩＦＮの投与に効果が見られない患者にＩＦＮを投与することによって副作用のみを生じるといったことを防止することが可能であるし、無駄な医療費の削減にも繋げることができる。
【００４０】
以上のように、従来は臨床学的に同一疾患としてしか判断できなかった病態を、遺伝子発現の相違の頻度から細分類することが可能となり、有効な薬物群を的確に選択すること等に役立たせることができる。
【００４１】
本発明の発現レベル情報の解析では、さらに、所定の疾患に対して発現することが既知の遺伝子における解析対象サンプル毎の発現量の相違と、この既知の遺伝子とは異なる遺伝子における解析対象サンプル毎の発現量の相違を比較して、既知遺伝子の発現量と相同性を有する未知遺伝子を抽出することができる。図４を参照して説明する。図４は、基準発現量と解析発現量との相違を解析対象サンプルの領域毎に表示した別の態様の概略図である。
【００４２】
今、Ｇ３の遺伝子が所定の疾患遺伝子あるいは疾患感受性遺伝子であることが知られているものとする。このＧ３遺伝子の発現量の相違と相同性を有する遺伝子Ｇ５を抽出することによって、疾患遺伝子と相関性のある遺伝子、あるいはその疾患に関係する未知の遺伝子を抽出することができる。なお、図４では、発現量の相違のパターンが同じものを抽出しているが、この場合には相違の頻度が同じになるため、これを指標に抽出してもよい。相違の頻度によって抽出する場合は、個人差が相殺されるという利点もある。
【００４３】
例えば、大腸癌、急性白血病、悪性リンパ腫、悪性黒色腫、乳癌などの腫瘍において、病理学的分類や既存の検査結果と相関して発現する遺伝子群が既に同定されている。また、アドレナリンβ２受容体のＡｒｇ１６Ｇｌｙ（Ｎ末端から１６番目のアミノ酸がＡｒｇからＧｌｙになっている変異）多型は、受容体を解する血管や気管支の拡張反応が障害され、高血圧の発症、気管支喘息の重症化、β２刺激薬による治療効果の減弱などに関連することが報告されている。本発明の発現レベル情報の解析によれば、このような遺伝子を試験片の領域の１つに固定しておき、この遺伝子の発現パターンと相同性の高い遺伝子を抽出すれば、特定の疾患に関連すると考えられる新たな疾患遺伝子や疾患感受性遺伝子、関連する新たな変異や多型を特定することが可能となる。
【００４４】
また、疾患遺伝子と同時に発現制御を受けている遺伝子群が得られることにより、この類似発現パターンをもつ遺伝子群が上流配列の同じ転写因子結合部位を有していれば、機械的にこの遺伝子群の調整をするプロモーターの解析をも行うことが可能となる。
【００４５】
ところで、上述した多因子疾患の疾患感受性遺伝子を最終的に特定するためには、例えば遺伝子改変動物を作出してその表現型を見ることが行われるが、必ずしもヒト疾患の感受性遺伝子であることの直接的な証明とはならないと考えられている。既知遺伝子の発現量に着目して未知遺伝子を抽出する本発明の解析方法によれば、既に特定された多因子疾患の遺伝子の発現量の相違との相同性によって、疾患感受性遺伝子を最終的に特定することが可能になるものと考えられる。
【００４６】
以上、特異的結合物質が遺伝子の場合を例にとって説明してきたが、次に特異的結合物質がＳＮＰ（一塩基多型）の場合について説明する。ＳＮＰは胚細胞を生じる細胞分裂の際に、ＤＮＡポリメラーゼの塩基の読み違えによって生じ、それが子孫を介して集団内で１％以上の頻度で広まったものである。
【００４７】
あるＳＮＰが特定の疾患感受性を直接担う場合、そのＳＮＰの前後数ｋｂ〜数十ｋｂ以内に連鎖している他のＳＮＰは疾患感受性を担うＳＮＰとの距離が近いので、その間で染色体交叉が生じる可能性が低く、疾患感受性を担うＳＮＰと行動を共にする。すなわち、疾患感受性を担うＳＮＰと連鎖不均衡状態にあるゲノムマーカーとなる。従って、本発明の発現レベル情報の解析によれば、疾患感受性を担うＳＮＰと相同性の高いＳＮＰを抽出することによって、このようなゲノムマーカーを特定することも可能となる。
【００４８】
このように特定されたＳＮＰはゲノムマーカーとして有益なだけでなく、アミノ酸配列を直接変化させてタンパク質の性質（機能、分解速度など）を変えたり、塩基置換によってプロモーターの性質（転写活性、時期特異性、組織特異性など）やｍＲＮＡの性質（分解速度、翻訳効率など）を変えて、タンパク質の量的調整に関与し、疾患感受性を直接担う場合もあるため、これらの多型情報は個人化医療に役立たせることが可能である。
【００４９】
また、同じ薬物を投与しても、その薬物が効く患者と効かない患者が存在し、また、副作用がおきる患者と長年服用しても何らの副作用もおきない患者が存在する。このような薬物に対する反応の個人差が生じる原因は、個人の薬物の代謝分布動態の違いと、個人の生体組織の薬物に対する感受性の違いであり、これらは遺伝子の多型によって発生するものと考えられている。シトクロムＰ４５０（ＣＹＰ４５０）による多岐にわたる酸化反応は、薬物代謝反応の約８０％に関与しており、最も重要な代謝過程であるが、このＣＹＰ４５０スーパーファミリー中のＣＹＰ２Ｃ１９遺伝子に酵素活性が失われるようなＳＮＰとして、Ｇ６３６Ａ（翻訳開始点から６３６番目の塩基がＧからＡになっている変異）とＧ６８１Ａの２つがすでに発見されている。
【００５０】
このような薬物代謝の個人差に関係すると考えられる既知のＳＮＰの他、多数のＳＮＰや遺伝子多型を固定した試験片によって、特定の薬物を投与して薬理的効果が認められた患者を基準サンプルとし、これと同じ薬物の投与によって薬理的効果が認められなかった患者を解析対象サンプルとして選び、上記ＳＮＰと相同性の高い発現量の相違の頻度を有するものを抽出することによって、薬物代謝酵素の遺伝子変異や多型を特定することも可能である。
【００５１】
以上のように、本発明の発現レベル情報の解析方法によれば、解析対象サンプルに特異的に発現している、あるいは特異的に発現が抑制されている遺伝子などの特異的結合物質の同定、相互作用をしている関連遺伝子等の特定を容易に行うことができる。また、疾患特有の未知の遺伝子やＳＮＰ等の抽出、特定を容易に行うことができる。
【００５２】
特に、従来より行われている遺伝子やタンパク質を患者と非患者で比較する相関研究においては、遺伝子やタンパク質を比較して患者と非患者との間で違いが見つかってもその違いが病気に関係していない可能性が往々にしてあるため、相関研究が遅々として進まないという問題があった。しかし、本発明の発現レベル情報の解析では、患者に優位に発現が過剰となっていたり、発現が抑制されていたりする遺伝子を的確に解析することができるので、疾患の原因や発症の仕組みを遺伝子の変異によってとらえる研究の一助とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ｎ種類の遺伝子がｎ個の領域にそれぞれ固定された試験片を示す概略図
【図２】基準発現量と解析発現量との相違を解析対象サンプルの領域毎に表示した概略図
【図３】図２に示す発現量の相違の頻度を大きさに対応して並べ替えた概略図
【図４】基準発現量と解析発現量との相違を解析対象サンプルの領域毎に表示した別の態様の概略図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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