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JP7684545B2 - How to detect mild cognitive impairment - Google Patents
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JP7684545B2 - How to detect mild cognitive impairment - Google Patents

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Description

本発明は、軽度認知障害の検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting mild cognitive impairment.

軽度認知障害(Mild Cognitive Impairment:MCI)とは、健常な状態とアルツハイマー型認知症、血管性認知症、レビー小体型認知症、前頭側頭型認知症等の認知症の間にあたり、認知機能の低下は生じているものの日常生活は支障なく送ることができる状態である。MCIの定義は、1.年齢や教育レベルの影響のみでは説明できない記憶障害が存在する、2.本人または家族による物忘れの訴えがある、3.全般的な認知機能は正常範囲である、4.日常生活動作は自立している、5.認知症ではない、の5つである。MCI有病者数は、人口の高齢化に従ってますます増加することが予想される。 Mild cognitive impairment (MCI) is somewhere between a healthy state and dementia such as Alzheimer's disease, vascular dementia, Lewy body dementia, or frontotemporal dementia. It is a state in which cognitive function has declined but daily life can be carried out without any problems. MCI is defined as: 1. There is memory impairment that cannot be explained solely by age or education level; 2. The individual or a family member complains of forgetfulness; 3. Overall cognitive function is within the normal range; 4. The individual is independent in activities of daily living; and 5. There is no dementia. The number of people with MCI is expected to continue to increase as the population ages.

MCIを放置すると年平均で約5~15%が認知症に進行する一方、約16~41%でMCIから認知機能が正常な状態へと回復することが報告されている(非特許文献1)。さらに、症状が軽いMCIでは、症状が進行し複数の認知機能に低下がみられるMCIに比べて回復率が高いことも報告されている(非特許文献2)。よって、一部の原因疾患が明らかな場合を除いて認知症の根本的治療法は確立されていないところ、認知機能の低下が軽微なMCIの段階で早期診断して早期介入を図ることが肝要である。 It has been reported that if MCI is left untreated, on average 5-15% of patients will progress to dementia each year, while cognitive function will recover to normal in approximately 16-41% of patients (Non-Patent Document 1). Furthermore, it has been reported that the recovery rate is higher in patients with mild MCI than in those with more advanced symptoms and a decline in multiple cognitive functions (Non-Patent Document 2). Therefore, while there is no established fundamental treatment for dementia except in some cases where the underlying disease is clear, it is essential to diagnose MCI at an early stage when cognitive decline is mild and to intervene early.

現在、MCIは、本人や家族からの問診や認知機能検査に加え、血液検査等の一般的な身体検査、頭部MRI、CT、脳血流SPECT等の検査の結果を総合的に踏まえて診断されている。しかしながら、かかる方法では医師の専門的な判断を要する。したがって、MCIを簡便に診断するための技術が強く望まれている。 Currently, MCI is diagnosed based on a comprehensive assessment of the results of a medical interview with the patient and their family, cognitive function tests, general physical examinations such as blood tests, head MRI, CT, and cerebral blood flow SPECT. However, this method requires the expert judgment of a doctor. Therefore, there is a strong demand for technology to easily diagnose MCI.

一方、DNAのメチル化は、正常な発生に必須であり、遺伝子発現を調節し、細胞の発生、分化、老化、リプログラミング等の生物学的現象に深く関与することが知られている。DNAのメチル化の異常は、様々な疾患の発症に関わると考えられており、例えば、がんにおいては、一部の遺伝子のプロモーター領域におけるCpGアイランドの異常なDNAメチル化が、がん抑制遺伝子の不活化等を通じて発がんに関与することが明らかになっている。 On the other hand, DNA methylation is essential for normal development, regulates gene expression, and is known to be deeply involved in biological phenomena such as cell development, differentiation, aging, and reprogramming. Abnormal DNA methylation is thought to be involved in the onset of various diseases; for example, in cancer, it has been revealed that abnormal DNA methylation of CpG islands in the promoter regions of some genes is involved in carcinogenesis through the inactivation of tumor suppressor genes.

認知症の主な原因の1つであるアルツハイマー病(Alzheimer’s disease:AD)については、血漿内のアミロイドβ(Aβ)ペプチド、Tauペプチド、α-シヌクレイン、TDP-43等のバイオマーカーが報告されている(非特許文献3)。また、AD患者及び健忘性MCI患者において、健常者に比して、NCAPH2/LMF2遺伝子のプロモーター領域のCpGサイトのDNAメチル化が有意に減少していたことが報告されている(非特許文献4)。しかしながら、非特許文献4では、スクリーニングに用いた検体数が少なく、該CpGサイトのDNAメチル化率は、認知機能障害を反映するMini-Mental State Examination(MMSE)及びFrontal Assessment Battery(FAB)のスコアと有意に相関することから、健忘性MCIを含むADのバイオマーカーとなるに過ぎない。 For Alzheimer's disease (AD), one of the main causes of dementia, biomarkers such as amyloid beta (Aβ) peptide, Tau peptide, α-synuclein, and TDP-43 in plasma have been reported (Non-Patent Document 3). It has also been reported that DNA methylation at the CpG site in the promoter region of the NCAPH2/LMF2 gene was significantly reduced in AD patients and amnesic MCI patients compared to healthy subjects (Non-Patent Document 4). However, in Non-Patent Document 4, the number of samples used for screening was small, and the DNA methylation rate at the CpG site was significantly correlated with the Mini-Mental State Examination (MMSE) and Frontal Assessment Battery (FAB) scores, which reflect cognitive impairment, so it is merely a biomarker for AD, including amnesic MCI.

認知症疾患診療ガイドライン2017、日本神経学会監修、「認知症疾患診療ガイドライン」作成委員会編集、2017年Dementia Disease Treatment Guidelines 2017, supervised by the Japanese Society of Neurology and edited by the Dementia Disease Treatment Guidelines Editorial Committee, 2017 Brodaty H et al., Alzheimers Dement. 2013, 9(3):310-317Brodaty H et al., Alzheimers Dement. 2013, 9(3):310-317 Molinuevo JL et al., Acta Neuropathologica, 2018, 136:821-853Molinuevo JL et al., Acta Neuropathologica, 2018, 136:821-853 Kobayashi N et al., PLoS One, 2016, 11(1):e0146449Kobayashi N et al., PLoS One, 2016, 11(1):e0146449

本発明は、DNAのメチル化率に基づいてMCIを検出する方法を提供することに関する。 The present invention relates to a method for detecting MCI based on DNA methylation rate.

本発明者らは、健常者、MCI患者、及びAD患者から採取された血液試料を対象として鋭意検討したところ、健常者及びAD患者と比較してMCI患者でのみ特定のCpGサイトにおいてメチル化が有意に増加しており、当該CpGサイトのDNAメチル化率を指標にMCIを検出できることを見出し、本発明を完成した。 The inventors conducted extensive research into blood samples collected from healthy individuals, MCI patients, and AD patients, and found that methylation at specific CpG sites was significantly increased only in MCI patients compared to healthy individuals and AD patients, and that MCI can be detected using the DNA methylation rate of the CpG site as an indicator, thus completing the present invention.

すなわち、本発明は、以下の1)及び2)に係るものである。
1)被験者から採取された生体試料由来のゲノムDNAにおける標的CpGサイトのDNAメチル化率を測定することを含む、当該被験者における軽度認知障害(MCI)の検出方法であって、
前記標的CpGサイトが、下記表1の(1)~(34)に記載される染色体上の位置又はその近傍に位置するCpGサイトからなる群より選択される少なくとも1つのCpGサイトである、方法。

Figure 0007684545000001
2)被験者におけるMCIの検出のためのプライマー又はプローブであって、
前記プライマー又はプローブは、少なくとも10塩基の鎖長を有し、かつバイサルファイト処理された後の標的CpGサイトを含むDNA領域、前記標的CpGサイトの上流のDNA領域、又は該標的CpGサイトの下流のDNA領域にハイブリダイズし、
前記標的CpGサイトが、上記表1の(1)~(34)に記載される染色体上の位置又はその近傍に位置するCpGサイトからなる群より選択される少なくとも1つのCpGサイトである、プライマー又はプローブ。 That is, the present invention relates to the following 1) and 2).
1) A method for detecting mild cognitive impairment (MCI) in a subject, comprising measuring a DNA methylation rate of a target CpG site in genomic DNA derived from a biological sample collected from the subject,
The method, wherein the target CpG site is at least one CpG site selected from the group consisting of CpG sites located at or near the chromosomal positions set forth in (1) to (34) of Table 1 below.
Figure 0007684545000001
2) A primer or probe for detecting MCI in a subject, comprising:
the primer or probe has a chain length of at least 10 bases, and hybridizes to a DNA region including a target CpG site after bisulfite treatment, a DNA region upstream of the target CpG site, or a DNA region downstream of the target CpG site;
The primer or probe, wherein the target CpG site is at least one CpG site selected from the group consisting of CpG sites located at or near the chromosomal positions described in (1) to (34) of Table 1 above.

本発明の方法によれば、MCIを簡便に検出することが可能となる。本発明により早期にMCIを検出できれば、MCI患者に対する適切な治療を早期に行うことができる。 The method of the present invention makes it possible to easily detect MCI. If MCI can be detected early using the present invention, appropriate treatment can be provided to MCI patients at an early stage.

20CpGサイトのDNAメチル化率を利用する判別式による健常者(HC)群、MCI群、AD群におけるMCIスコアを示す図。FIG. 1 shows MCI scores in a healthy control (HC) group, an MCI group, and an AD group, based on a discriminant equation utilizing DNA methylation rates at 20 CpG sites. 34CpGサイトのDNAメチル化率を利用する判別式による健常者(HC)群、MCI群、AD群におけるMCIスコアを示す図。FIG. 1 shows MCI scores in healthy control (HC), MCI, and AD groups based on a discriminant equation utilizing DNA methylation rates at 34 CpG sites.

本明細書において、「軽度認知障害(MCI)」とは、健常な状態と認知症の間にあたり、認知機能の低下は生じているものの日常生活は支障なく送ることができる状態、あるいは認知症の最初期状態をさす。具体的には、Mini-Mental State Examination(MMSE)のスコアが20以上23以下の状態又は認知機能がそれに相当する状態をさす。 In this specification, "mild cognitive impairment (MCI)" refers to a state between a healthy state and dementia, where cognitive function is impaired but daily life is able to be carried out without hindrance, or the earliest stage of dementia. Specifically, it refers to a state in which the Mini-Mental State Examination (MMSE) score is between 20 and 23, or a state of cognitive function equivalent thereto.

本明細書において、被験者におけるMCIの「検出」とは、被験者におけるMCIの有無を明らかにする意味であり、検査、測定、判定、又は評価と言い換えることもできる。なお、本明細書において、「判定」又は「評価」という用語は、医師による判定や評価を含むものではない。 In this specification, "detection" of MCI in a subject means clarifying the presence or absence of MCI in a subject, and can also be referred to as examination, measurement, judgment, or evaluation. Note that in this specification, the terms "judgment" or "evaluation" do not include judgment or evaluation by a physician.

本明細書において、「CpGサイト」とは、DNA中のシトシン(C)とグアニン(G)がホスホジエステル結合した2塩基配列を意味する。CpGサイトの出現頻度が高い領域は、CpGアイランドと呼ばれる。CpGアイランドは、遺伝子のコード領域に近い位置、例えばプロモーター領域に存在することが多く、したがって遺伝子のCpGサイトは、該遺伝子のコード領域に近い位置に存在するCpGアイランド、又は該遺伝子のプロモーター領域に多く存在する。 In this specification, "CpG site" refers to a two-base sequence in DNA in which cytosine (C) and guanine (G) are linked by a phosphodiester bond. Regions in which CpG sites occur frequently are called CpG islands. CpG islands are often located near the coding region of a gene, for example in the promoter region, and therefore CpG sites of a gene are often found in CpG islands located near the coding region of the gene or in the promoter region of the gene.

本明細書において、「DNAメチル化」とは、DNAにおいてシトシンのピリミジン環の5位の炭素がメチル化されている状態のことを意味する。また、本明細書において、あるCpGサイトの「DNAメチル化率」とは、該CpGサイトにおいてDNAがメチル化されている割合を意味する。かかる割合は、完全メチル化を100%、完全非メチル化を0%とした百分率で表してもよいし、完全メチル化を1、完全非メチル化を0として表してもよい。本明細書において、DNAメチル化率が高い及び低いとは、それぞれ、DNAがメチル化されている割合が高いこと及び低いことを意味する。 In this specification, "DNA methylation" means a state in which the carbon at position 5 of the pyrimidine ring of cytosine in DNA is methylated. In addition, in this specification, the "DNA methylation rate" of a certain CpG site means the rate at which DNA is methylated in that CpG site. This rate may be expressed as a percentage, with fully methylated being 100% and fully unmethylated being 0%, or may be expressed as fully methylated being 1 and fully unmethylated being 0. In this specification, high and low DNA methylation rates mean that the rate at which DNA is methylated is high and low, respectively.

本発明は、被験者におけるMCIの検出方法に関する。本発明の方法は、被験者から採取された生体試料由来のゲノムDNAにおける標的CpGサイトのDNAメチル化率を測定することを含む。ここで、被検者としては、ヒト、例えば、認知機能低下を訴える者、認知機能低下の疑いがある者、認知機能の評価を希望する者等が挙げられる。 The present invention relates to a method for detecting MCI in a subject. The method of the present invention includes measuring the DNA methylation rate of a target CpG site in genomic DNA derived from a biological sample collected from the subject. Here, the subject may be a human, for example, a person who complains of cognitive decline, a person who is suspected of cognitive decline, a person who wishes to have their cognitive function evaluated, etc.

本発明の方法において用いられる被験者から採取された生体試料としては、ゲノムDNAを含むものである限り特に限定されず、被験者からの採取物(生体から分離した試料)、具体的には、採取された細胞、組織、血液、血液に由来する血漿や血清、口腔粘液等が挙げられる。このうち、血液試料が好ましく、全血試料がより好ましい。 The biological sample collected from the subject to be used in the method of the present invention is not particularly limited as long as it contains genomic DNA, and may be a sample collected from the subject (a sample separated from a living body), specifically, collected cells, tissues, blood, blood-derived plasma or serum, oral mucus, etc. Among these, a blood sample is preferred, and a whole blood sample is more preferred.

本発明の方法において用いられる被験者から採取された生体試料由来のゲノムDNAとしては、上記生体試料より調製されたゲノムDNA等が挙げられる。生体試料からゲノムDNAを調製する手法としては、特に制限はなく、公知の手法を適宜選択して用いることができる。DNAを調製する公知の方法としては、フェノールクロロホルム法、CTAB法、アルカリSDS法又は市販のDNA抽出キット、例えばDNeasy Blood&Tissue Kit(Qiagen社製)や、QIAamp DNA Mini kit(Qiagen社製)、Clean Columns(NexTec社製)、AquaPure(Bio-Rad社製)、ZR Plant/Seed DNA Kit(Zymo Research社製)、prepGEM(ZyGEM社製)、BuccalQuick(TrimGen社製)、等を用いるDNA抽出方法等が挙げられる。 The genomic DNA derived from a biological sample collected from a subject and used in the method of the present invention includes genomic DNA prepared from the above biological sample. There are no particular limitations on the method for preparing genomic DNA from a biological sample, and any known method can be appropriately selected and used. Known methods for preparing DNA include the phenol-chloroform method, the CTAB method, the alkaline SDS method, or a DNA extraction method using a commercially available DNA extraction kit, such as DNeasy Blood & Tissue Kit (Qiagen), QIAamp DNA Mini kit (Qiagen), Clean Columns (NexTec), AquaPure (Bio-Rad), ZR Plant/Seed DNA Kit (Zymo Research), prepGEM (ZyGEM), BuccalQuick (TrimGen), etc.

好ましくは、調製されたゲノムDNAは、バイサルファイト処理される。DNAのバイサルファイト処理の方法としては、特に制限はなく、公知の手法を適宜選択して用いることができる。バイサルファイト処理のための公知の方法としては、例えば、EZ DNA Methylation-Goldキット、EZ DNA Methylation-Lightning Kit(いずれもZymo Research社製)、EpiTect Bisulfite Kit(48)(Qiagen社製)、MethylEasy(Human Genetic Signatures Pty社製)、Cells-to-CpG Bisulfite Conversion Kit(Applied Biosystems社製)、CpGenome Turbo Bisulfite Modification Kit(MERCK MILLIPORE社製)等の市販のキットを用いる方法が挙げられる。 Preferably, the prepared genomic DNA is bisulfite-treated. There are no particular limitations on the method for bisulfite-treatment of DNA, and any known method can be appropriately selected and used. Known methods for bisulfite treatment include, for example, EZ DNA Methylation-Gold Kit, EZ DNA Methylation-Lightning Kit (both manufactured by Zymo Research), EpiTect Bisulfite Kit (48) (manufactured by Qiagen), MethylEasy (manufactured by Human Genetic Signatures Pty), Cells-to-CpG Bisulfite Conversion Kit (manufactured by Applied Biosystems), CpGenome Turbo Bisulfite Modification Kit (MERCK Examples include using commercially available kits such as those manufactured by MILLIPORE.

さらに、前記バイサルファイト処理されたゲノムDNAを増幅することが好ましい。増幅の手法には特に制限はないが、好ましくはPCRが利用される。増幅の手法及び条件は、増幅対象のDNAの配列、長さ、量等に応じて、公知の手法及び条件を適宜選択して用いることができる。 Furthermore, it is preferable to amplify the bisulfite-treated genomic DNA. There are no particular limitations on the amplification method, but PCR is preferably used. The amplification method and conditions can be appropriately selected from known methods and conditions depending on the sequence, length, amount, etc. of the DNA to be amplified.

後述の実施例に示すように、本発明者らは、表2に示す(1)~(34)のCpGサイトにおけるDNAメチル化率が、健常者群及びアルツハイマー病(AD)患者群と比較して、MCI患者群でのみ有意に高いことを見出した。また、かかるCpGサイトにおけるDNAメチル化率の群平均の差分は5%以上と非常に大きかった。よって、これらCpGサイトにおけるDNAメチル化率は、MCIの検出のためのマーカーとして使用することができる。すなわち、これらCpGサイトにおけるDNAメチル化率の高低に基づいて、被験者におけるMCIの有無を検出できる。 As shown in the Examples below, the inventors found that the DNA methylation rates at CpG sites (1) to (34) shown in Table 2 were significantly higher only in the MCI patient group compared to the healthy subject group and the Alzheimer's disease (AD) patient group. Furthermore, the group average difference in DNA methylation rates at these CpG sites was very large, at 5% or more. Therefore, the DNA methylation rates at these CpG sites can be used as markers for detecting MCI. In other words, the presence or absence of MCI in a subject can be detected based on the level of DNA methylation rates at these CpG sites.

Figure 0007684545000002
Figure 0007684545000002

したがって、本発明の方法において、DNAメチル化率を測定する標的CpGサイトとしては、表2に示す染色体上の位置又はその近傍に位置するCpGサイトが挙げられる。本発明の方法においては、表2に示す染色体上の位置又はその近傍に位置するCpGサイトからなる群より選択される少なくとも1つのCpGサイトのDNAメチル化率を測定すればよい。
なお、本明細書において、CpGサイトの染色体上の位置は、基準ヒトゲノム配列であるNCBIデータベース Genome Build 37上の位置を基準にして表されている。また、本明細書において、遺伝子の名称は、NCBIデータベースに登録された遺伝子の名前に基づくものである。
Therefore, in the method of the present invention, the target CpG site for measuring the DNA methylation rate includes a CpG site located at or near the chromosomal position shown in Table 2. In the method of the present invention, it is sufficient to measure the DNA methylation rate of at least one CpG site selected from the group consisting of CpG sites located at or near the chromosomal position shown in Table 2.
In this specification, the chromosomal positions of CpG sites are expressed based on the positions on the reference human genome sequence, NCBI database Genome Build 37. In addition, in this specification, the names of genes are based on the names of genes registered in the NCBI database.

本明細書において、染色体上の位置の「近傍」とは、当該染色体上の位置から上流(DNAの5’側)500塩基~下流(DNAの3’側)500塩基、好ましくは上流200塩基~下流200塩基、より好ましくは上流100塩基~下流100塩基、さらに好ましくは上流50塩基~下流50塩基の領域をいう。ゲノムDNAにおいて、あるCpGサイトの近傍に位置するCpGサイトのDNAメチル化が、該CpGサイトのDNAメチル化と多くの場合に相関することが知られている(例えば、Bell JT et al., Genome Biology 2011, 12:R10参照)。 In this specification, the term "vicinity" of a chromosomal position refers to a region 500 bases upstream (5' side of DNA) to 500 bases downstream (3' side of DNA) from the chromosomal position, preferably 200 bases upstream to 200 bases downstream, more preferably 100 bases upstream to 100 bases downstream, and even more preferably 50 bases upstream to 50 bases downstream. It is known that DNA methylation of a CpG site located near a certain CpG site in genomic DNA often correlates with DNA methylation of the CpG site (see, for example, Bell JT et al., Genome Biology 2011, 12:R10).

表2に示す染色体上の位置又はその近傍に位置するCpGサイトの例としては、表3に示すDNA領域に含まれるCpGサイトが挙げられる。 Examples of CpG sites located at or near the chromosomal positions shown in Table 2 include CpG sites contained in the DNA regions shown in Table 3.

Figure 0007684545000003
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換言すると、DNAメチル化率を測定する標的CpGサイトの例としては、配列番号1~34のいずれかの塩基配列又はその相補配列からなるDNA領域に含まれるCpGサイトが挙げられる。 In other words, examples of target CpG sites for measuring DNA methylation rates include CpG sites contained in a DNA region consisting of any of the base sequences of SEQ ID NOs: 1 to 34 or their complementary sequences.

表2に示す染色体上の位置に位置するCpGサイトのうち、5番染色体の1,594,715位、1,594,678位、及び1,594,733位に位置するCpGサイト(表2のCpGサイト(1)、(3)及び(21))は、5番染色体の1,594,238~1,595,027位に存在するSDHAP3遺伝子のCpGアイランド(配列番号35)に含まれる。また、16番染色体の857,454位及び857,863位に位置するCpGサイト(表2のCpGサイト(8)及び(22))は、16番染色体の857,341~858,025位に存在するPRR25遺伝子のCpGアイランド(配列番号36)に含まれる。よって、表2に示す染色体上の位置又はその近傍に位置するCpGサイトの別の例としては、5番染色体の1,594,238~1,595,027位のCpGアイランドに含まれるCpGサイト又は16番染色体の857,341~858,025位のCpGアイランドに含まれるCpGサイトが挙げられる。 Of the CpG sites located at the chromosomal positions shown in Table 2, the CpG sites located at positions 1,594,715, 1,594,678, and 1,594,733 on chromosome 5 (CpG sites (1), (3), and (21) in Table 2) are included in the CpG island (SEQ ID NO: 35) of the SDHAP3 gene located at positions 1,594,238 to 1,595,027 on chromosome 5. In addition, the CpG sites located at positions 857,454 and 857,863 on chromosome 16 (CpG sites (8) and (22) in Table 2) are included in the CpG island (SEQ ID NO: 36) of the PRR25 gene located at positions 857,341 to 858,025 on chromosome 16. Therefore, other examples of CpG sites located at or near the chromosomal positions shown in Table 2 include the CpG site contained in the CpG island at positions 1,594,238 to 1,595,027 on chromosome 5, or the CpG site contained in the CpG island at positions 857,341 to 858,025 on chromosome 16.

本発明の方法においては、上述の標的CpGサイトのうちの少なくとも1つのCpGサイトについてのDNAメチル化率を測定すればよい。例えば、本発明の方法においては、上記表2に示す染色体上の位置に位置するCpGサイトからなる群より選択される少なくとも1つのCpGサイトのDNAメチル化率を測定すればよい。あるいは、本発明の方法においては、上記の表3に示すDNA領域に含まれるCpGサイトからなる群より選択される少なくとも1つのCpGサイトのDNAメチル化率を測定すればよい。あるいは、本発明の方法においては、配列番号1~36のヌクレオチド配列又はその相補配列からなるDNA領域に含まれるCpGサイトからなる群より選択される少なくとも1つのCpGサイトのDNAメチル化率を測定すればよい。 In the method of the present invention, the DNA methylation rate of at least one of the target CpG sites described above may be measured. For example, in the method of the present invention, the DNA methylation rate of at least one CpG site selected from the group consisting of CpG sites located at the chromosomal positions shown in Table 2 above may be measured. Alternatively, in the method of the present invention, the DNA methylation rate of at least one CpG site selected from the group consisting of CpG sites contained in the DNA region shown in Table 3 above may be measured. Alternatively, in the method of the present invention, the DNA methylation rate of at least one CpG site selected from the group consisting of CpG sites contained in the DNA region consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 36 or their complementary sequences may be measured.

また、検出感度の向上という観点からは、前述したCpGサイトを組み合わせて標的CpGサイトとしてもよい。かかる組み合わせの例としては、表2に示すいずれかのCpGサイトとその近傍に位置するCpGサイトとの組み合わせ、表2に示すCpGサイトのいずれか2つ以上の組み合わせ、表2に示す(1)~(20)のCpGサイトの組み合わせ、表2に示す(1)~(34)のCpGサイトの組み合わせ、等が挙げられる。このうち、表2に示すいずれかのCpGサイトとその近傍に位置するCpGサイトとの組み合わせ、表2に示す(1)~(20)のCpGサイトの組み合わせ、及び表2に示す(1)~(34)のCpGサイトの組み合わせが好ましい。 From the viewpoint of improving detection sensitivity, the above-mentioned CpG sites may be combined to form the target CpG site. Examples of such combinations include a combination of any CpG site shown in Table 2 and a CpG site located in the vicinity thereof, a combination of two or more of the CpG sites shown in Table 2, a combination of CpG sites (1) to (20) shown in Table 2, a combination of CpG sites (1) to (34) shown in Table 2, etc. Among these, a combination of any CpG site shown in Table 2 and a CpG site located in the vicinity thereof, a combination of CpG sites (1) to (20) shown in Table 2, and a combination of CpG sites (1) to (34) shown in Table 2 are preferred.

したがって、本発明の方法において前述したようにバイサルファイト処理されたDNAをPCR等で増幅する場合、上述の標的CpGサイトを含むDNA領域が増幅される。増幅されるDNA領域のサイズは、そこに標的CpGサイトが含まれている限りにおいて、特に限定されない。 Therefore, when the bisulfite-treated DNA is amplified by PCR or the like as described above in the method of the present invention, the DNA region containing the target CpG site described above is amplified. The size of the amplified DNA region is not particularly limited as long as it contains the target CpG site.

本発明において、CpGサイトのDNAメチル化率を測定する手法としては、特に限定されず、公知のDNAメチル化率を測定できる手法を適宜用いることができる。かかる公知の手法としては、マイクロアレイ法、パイロシークエンス法、バイサルファイトシークエンス法、メチル化特異的PCR(Methylation-specific PCR:MSP)法、定量的MSP法、Combined Bisulfite Restriction Analysis(COBRA)法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 In the present invention, the method for measuring the DNA methylation rate of a CpG site is not particularly limited, and any known method capable of measuring the DNA methylation rate can be used as appropriate. Such known methods include, but are not limited to, the microarray method, the pyrosequencing method, the bisulfite sequencing method, the methylation-specific PCR (MSP) method, the quantitative MSP method, and the Combined Bisulfite Restriction Analysis (COBRA) method.

マイクロアレイ法は、各CpGサイトについて3’末端にメチル化シトシン又は非メチル化シトシンに相補的な塩基を有するように構築されたプローブを用いた1塩基伸長反応を利用して、CpGサイトにおけるDNAのメチル化を定量する方法である。該方法は、例えば、次のように実施することができる。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。なお、このバイサルファイト処理によって、非メチル化シトシン残基はウラシルに変換されるが、メチル化シトシン残基は変換されない。次いで、このようにバイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型として、全ゲノム増幅を行い、酵素による断片化(通常300~600bp程度の断片化)を行い、一本鎖に解離させる。 The microarray method is a method for quantifying DNA methylation at CpG sites by utilizing a single-base extension reaction using a probe constructed to have a base complementary to methylated cytosine or unmethylated cytosine at the 3' end for each CpG site. The method can be carried out, for example, as follows. First, the genomic DNA is treated with bisulfite. Note that this bisulfite treatment converts unmethylated cytosine residues to uracil, but does not convert methylated cytosine residues. Next, the whole genome is amplified using the bisulfite-treated genomic DNA as a template, and the DNA is enzymatically fragmented (usually to about 300 to 600 bp) and dissociated into single strands.

一方、バイサルファイト処理によって変換されたゲノムDNAにハイブリダイズするプローブであって、該プローブの3’末端の塩基が、前記CpGサイトのシトシンに相補的な塩基であるプローブを調製する。すなわち、該CpGサイトがメチル化されている場合には、プローブの3’末端の塩基はグアニンとなり、該CpGサイトがメチル化されていない場合には、プローブの3’末端の塩基はアデニンとなる。 On the other hand, a probe is prepared that hybridizes to the genomic DNA converted by bisulfite treatment, and the base at the 3' end of the probe is a base complementary to the cytosine at the CpG site. That is, if the CpG site is methylated, the base at the 3' end of the probe is guanine, and if the CpG site is not methylated, the base at the 3' end of the probe is adenine.

そして、このような前記CpGサイトに相補的な3’末端の塩基のみが異なる2種類のプローブと、前記一本鎖DNA断片とをハイブリダイズさせ、蛍光標識した塩基の存在下、1塩基伸長反応を行う。その結果、該一本鎖断片のCpGサイトがメチル化されている場合、3’末端の塩基がグアニンであるプローブ(メチル化検出用プローブ)には1塩基伸長反応により蛍光標識した塩基が取り込まれるが、3’末端の塩基がアデニンであるプローブ(非メチル化検出用プローブ)には、3’末端の塩基のミスマッチのため1塩基伸長反応が起こらず、蛍光標識した塩基は取り込まれない。一方、該一本鎖断片のCpGサイトがメチル化されていない場合、非メチル化検出用プローブには蛍光標識した塩基が取り込まれるが、メチル化検出用プローブには蛍光標識した塩基は取り込まれない。したがって、メチル化検出用プローブ及び/又は非メチル化検出用プローブが発する蛍光の強度からDNAメチル化率を算出することができる。 Then, two types of probes, which differ only in the base at the 3' end complementary to the CpG site, are hybridized with the single-stranded DNA fragment, and a single-base extension reaction is carried out in the presence of a fluorescently labeled base. As a result, if the CpG site of the single-stranded fragment is methylated, a fluorescently labeled base is incorporated into a probe (methylation detection probe) whose 3' end base is guanine by a single-base extension reaction, but a probe (non-methylation detection probe) whose 3' end base is adenine does not incorporate a fluorescently labeled base because of a mismatch of the 3' end bases. On the other hand, if the CpG site of the single-stranded fragment is not methylated, a fluorescently labeled base is incorporated into the non-methylation detection probe, but a fluorescently labeled base is not incorporated into the methylation detection probe. Therefore, the DNA methylation rate can be calculated from the intensity of the fluorescence emitted by the methylation detection probe and/or the non-methylation detection probe.

また、該方法においては、別の態様として、前記メチル化検出用プローブ及び非メチル化検出用プローブの代わりに、バイサルファイト処理によって変換されたゲノムDNAにハイブリダイズするプローブであって、該プローブの3’末端の塩基が前記CpGサイトのグアニンに相補的な塩基となっているプローブを用いてもよい。そして、かかるプローブと、前記一本鎖DNA断片とをハイブリダイズさせ、蛍光物質にて標識したグアニン及び/又は該蛍光物質とは異なる蛍光色素にて標識したアデニンの存在下、1塩基伸長反応を行う。その結果、前記CpGサイトがメチル化されている場合には、当該プローブに蛍光標識したグアニンが取り込まれることになり、一方、前記CpGサイトがメチル化されていない場合には、当該プローブに蛍光標識したアデニンが取り込まれることになるため、前記プローブに取り込まれた各蛍光物質が発する蛍光の強度からDNAメチル化率を算出することができる。 In addition, in another embodiment of the method, instead of the methylation detection probe and the unmethylation detection probe, a probe that hybridizes to genomic DNA converted by bisulfite treatment and in which the base at the 3' end of the probe is a base complementary to the guanine at the CpG site may be used. Then, such a probe is hybridized to the single-stranded DNA fragment, and a single-base extension reaction is performed in the presence of guanine labeled with a fluorescent substance and/or adenine labeled with a fluorescent dye different from the fluorescent substance. As a result, if the CpG site is methylated, fluorescently labeled guanine is incorporated into the probe, while if the CpG site is not methylated, fluorescently labeled adenine is incorporated into the probe, so that the DNA methylation rate can be calculated from the intensity of fluorescence emitted by each fluorescent substance incorporated into the probe.

かかる方法の好ましい例としては、例えば、ビーズアレイ法(例えば、Infinium(登録商標)Assay)が挙げられる。 A preferred example of such a method is the bead array method (e.g., the Infinium (registered trademark) Assay).

パイロシークエンシング法は、例えば、次のように実施することができる。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。なお、このバイサルファイト処理によって、非メチル化シトシン残基はウラシルに変換されるが、下記伸長反応(シークエンス反応)においてはウラシルはチミンとして示される。次いで、このようにバイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型として、前記CpGサイトを少なくとも一つ含むDNAを増幅する。そして、増幅したDNAを一本鎖に解離させる。次いで、解離させた一本鎖DNAのうち、片鎖のみを分離する。そして、前記CpGサイトの塩基の近傍より1塩基ずつ伸長反応を行い、その際に生成されるピロリン酸を酵素的に発光させ、発光の強度を測定する。このようにして得られたメチル化シトシン残基由来の発光の強度(シトシンの発光強度)と、非メチル化シトシン残基由来の発光の強度(チミンの発光強度)とを比較し、例えば、下記式(1)によって前記CpGサイトにおけるDNAメチル化率を算出する。 The pyrosequencing method can be carried out, for example, as follows. First, the genomic DNA is treated with bisulfite. Note that this bisulfite treatment converts unmethylated cytosine residues to uracil, but uracil is shown as thymine in the following extension reaction (sequence reaction). Next, DNA containing at least one of the CpG sites is amplified using the bisulfite-treated genomic DNA as a template. Then, the amplified DNA is dissociated into single strands. Next, only one strand of the dissociated single-stranded DNA is separated. Then, an extension reaction is carried out one base at a time from the vicinity of the base of the CpG site, and the pyrophosphate generated during this is enzymatically made to emit light, and the intensity of the light emission is measured. The intensity of the light emission derived from the methylated cytosine residue obtained in this way (light emission intensity of cytosine) is compared with the intensity of the light emission derived from the unmethylated cytosine residue (light emission intensity of thymine), and the DNA methylation rate at the CpG site is calculated, for example, by the following formula (1).

Figure 0007684545000004
Figure 0007684545000004

バイサルファイトシークエンス法は、例えば、次のように実施することができる。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次いで、バイサルファイト変換された前記CpGサイトを含むヌクレオチドを鋳型として、直接シークエンシング反応を行う。そして、決定された塩基配列に基づく蛍光強度、すなわちメチル化シトシン残基由来の蛍光強度(シトシンの蛍光強度)と、非メチル化シトシン残基由来の蛍光強度(チミンの蛍光強度)とを比較することによって、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化率を算出する。 The bisulfite sequencing method can be carried out, for example, as follows. First, the genomic DNA is subjected to a bisulfite treatment. Next, a direct sequencing reaction is carried out using the bisulfite-converted nucleotides containing the CpG site as a template. Then, the DNA methylation rate at the CpG site is calculated by comparing the fluorescence intensity based on the determined base sequence, i.e., the fluorescence intensity derived from the methylated cytosine residue (fluorescence intensity of cytosine) with the fluorescence intensity derived from the unmethylated cytosine residue (fluorescence intensity of thymine).

MSP法は、例えば、次のように実施することができる。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次に、前記CpGサイトがメチル化されている場合に増幅可能なプライマーセット、及び前記CpGサイトがメチル化されていない場合に増幅可能なプライマーセットを調製する。そして、前記バイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型とし、前記CpGサイトを少なくとも1つ含むヌクレオチドを、これらのプライマーセットを用いて各々増幅する。そして、得られた増幅産物の量、すなわちメチル化CpGサイト特異的な増幅産物の量、及び非メチル化CpGサイト特異的な増幅産物の量を比較することにより、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化率を算出する。 The MSP method can be carried out, for example, as follows. First, the genomic DNA is subjected to a bisulfite treatment. Next, a primer set capable of amplifying when the CpG site is methylated and a primer set capable of amplifying when the CpG site is unmethylated are prepared. Then, using the bisulfite-treated genomic DNA as a template, nucleotides containing at least one CpG site are amplified using these primer sets. Then, the amount of the obtained amplification product, i.e., the amount of the amplification product specific to the methylated CpG site and the amount of the amplification product specific to the unmethylated CpG site, is compared to calculate the DNA methylation rate at the CpG site.

定量的MSP法は、例えば、次のように実施することができる。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次に、前記CpGサイトがメチル化されている場合にハイブリダイズすることが可能なヌクレオチドを有し、レポーター蛍光色素及びクエンチャー蛍光色素が標識されたオリゴヌクレオチドプローブを調製する。また、前記CpGサイトがメチル化されていない場合にハイブリダイズすることが可能なヌクレオチドを有し、前記レポーター蛍光色素とは異なるレポーター蛍光色、及びクエンチャー蛍光色素が標識されたオリゴヌクレオチドプローブを調製する。そして、バイサルファイト処理したゲノムDNAに前記オリゴヌクレオチドプローブをハイブリダイズさせ、さらに前記オリゴヌクレオチドプローブがハイブリダイズしたゲノムDNAを鋳型として前記CpGサイトを含むヌクレオチドを増幅する。そして、前記増幅に伴うオリゴヌクレオチドプローブの分解により、前記レポーター蛍光色素が発する蛍光を検出する。このようにして検出されたメチル化シトシンCpGサイト特異的なレポーター蛍光色素が発する蛍光の強度と、非メチル化シトシンCpGサイト特異的なレポーター蛍光色素が発する蛍光の強度とを比較することによって、前記CpGサイトにおけるDNAメチル化率を算出する。 The quantitative MSP method can be carried out, for example, as follows. First, the genomic DNA is subjected to a bisulfite treatment. Next, an oligonucleotide probe having a nucleotide capable of hybridizing when the CpG site is methylated and labeled with a reporter fluorescent dye and a quencher fluorescent dye is prepared. In addition, an oligonucleotide probe having a nucleotide capable of hybridizing when the CpG site is not methylated and labeled with a reporter fluorescent color different from the reporter fluorescent dye and a quencher fluorescent dye is prepared. Then, the oligonucleotide probe is hybridized to the bisulfite-treated genomic DNA, and the nucleotides containing the CpG site are amplified using the genomic DNA hybridized with the oligonucleotide probe as a template. Then, the fluorescence emitted by the reporter fluorescent dye is detected due to the decomposition of the oligonucleotide probe accompanying the amplification. The intensity of the fluorescence emitted by the reporter fluorescent dye specific to the methylated cytosine CpG site thus detected is compared with the intensity of the fluorescence emitted by the reporter fluorescent dye specific to the unmethylated cytosine CpG site to calculate the DNA methylation rate at the CpG site.

該方法としては、例えば、TaqManプローブ(登録商標)を用いたMethyLight法等が挙げられる。 Examples of such methods include the MethyLight method using TaqMan probes (registered trademark).

COBRA法は、例えば、次のように実施することができる。先ず、前記ゲノムDNAにバイサルファイト処理を施す。次いで、バイサルファイト変換された前記CpGサイトを含むヌクレオチドを鋳型として、前記CpGサイトを含む領域をPCRにて増幅する。次いで、増幅したDNA断片を、該CpGサイトがメチル化されている場合とされていない場合とで配列が異なる箇所を認識する制限酵素で処理する。そして、電気泳動することによって分画された、メチル化CpGサイトに由来する制限酵素断片と非メチル化CpGサイトに由来する制限酵素断片とのバンドの濃さを定量的に解析することにより、該CpGサイトのDNAメチル化率を算出することができる。 The COBRA method can be carried out, for example, as follows. First, the genomic DNA is treated with bisulfite. Next, the region containing the CpG site is amplified by PCR using the bisulfite-converted nucleotides containing the CpG site as a template. Next, the amplified DNA fragment is treated with a restriction enzyme that recognizes a portion of the sequence that differs between when the CpG site is methylated and when it is not. Then, the DNA methylation rate of the CpG site can be calculated by quantitatively analyzing the band densities of the restriction enzyme fragments derived from the methylated CpG site and the restriction enzyme fragments derived from the unmethylated CpG site, which are fractionated by electrophoresis.

本発明において「DNAメチル化率を検出する手法」としては、上記手法に限定されないが、パイロシークエンス法、バイサルファイトシークエンス法、又は定量的MSP法が好ましい。上記手法では、ゲノムDNAは、バイサルファイト処理に供される。したがって、本発明の方法においてCpGサイトのDNAメチル化率の測定に用いられるゲノムDNAは、好ましくは、バイサルファイト処理されたゲノムDNAである。 In the present invention, the "method for detecting DNA methylation rate" is not limited to the above-mentioned methods, but is preferably a pyrosequencing method, a bisulfite sequencing method, or a quantitative MSP method. In the above-mentioned methods, genomic DNA is subjected to bisulfite treatment. Therefore, the genomic DNA used for measuring the DNA methylation rate of CpG sites in the method of the present invention is preferably bisulfite-treated genomic DNA.

斯くして、被験者から採取された生体試料由来のゲノムDNAにおける本発明の標的CpGサイトのDNAメチル化率が測定され、当該DNAメチル化率に基づいて、当該被験者におけるMCIの有無が検出される。検出のための具体的な指標(閾値)は、当業者であれば、DNAメチル化率を検出する手法に合わせて適宜設定することができる。検出の手順の実施形態について以下に述べる。 Thus, the DNA methylation rate of the target CpG site of the present invention in genomic DNA derived from a biological sample collected from a subject is measured, and the presence or absence of MCI in the subject is detected based on the DNA methylation rate. A person skilled in the art can appropriately set a specific index (threshold) for detection in accordance with the method for detecting the DNA methylation rate. An embodiment of the detection procedure is described below.

第一の実施形態においては、前記検出は、測定された標的CpGサイトのDNAメチル化率を対照DNAメチル化率と比較することによって行われる。ここで、「対照DNAメチル化率」とは、例えば、健常者における該標的CpGサイトのDNAメチル化率が挙げられる。健常者の標的CpGサイトのDNAメチル化率は、健常者集団から測定した該標的CpGサイトのDNAメチル化率の統計値(例えば平均値等)であってもよい。該標的CpGサイトが複数の場合は、各々のCpGサイトについて基準レベルを求めることが好ましい。
前記第一の実施形態においては、被験者から採取された生体試料について、標的CpGサイトのDNAメチル化率が対照DNAメチル化率よりも高い場合、DNAメチル化率は診断閾値を超えたと判断され、該被験者はMCIを有すると判定される。一方、DNAメチル化率が対照DNAメチル化率以下であれば、該被験者はMCIを有さないと判定される。
In a first embodiment, the detection is performed by comparing the measured DNA methylation rate of the target CpG site with a control DNA methylation rate. Here, the "control DNA methylation rate" may be, for example, the DNA methylation rate of the target CpG site in a healthy individual. The DNA methylation rate of the target CpG site in a healthy individual may be a statistical value (e.g., an average value, etc.) of the DNA methylation rate of the target CpG site measured from a population of healthy individuals. When there are multiple target CpG sites, it is preferable to determine a reference level for each CpG site.
In the first embodiment, when the DNA methylation rate of the target CpG site in the biological sample collected from the subject is higher than the control DNA methylation rate, the DNA methylation rate is judged to exceed the diagnostic threshold, and the subject is judged to have MCI, whereas when the DNA methylation rate is equal to or lower than the control DNA methylation rate, the subject is judged not to have MCI.

第二の実施形態においては、前記検出は、測定された標的CpGサイトのDNAメチル化率の上昇を検出することにより行われる。この場合は、測定された標的CpGサイトのDNAメチル化率が、各CpGサイトのカットオフ値(参照値)と比較される。カットオフ値は、予め健常者における該標的CpGサイトのDNAメチル化率を基準データとして取得しておき、それに基づくDNAメチル化率の平均値や標準偏差等の統計的数値に基づき、適宜決定すれば良い。
前記第二の実施形態においては、被験者から採取された生体試料について、標的CpGサイトのDNAメチル化率がカットオフ値より高い場合、DNAメチル化率は診断閾値を超えたと判断され、該被験者はMCIを有すると判定される。一方、DNAメチル化率が該カットオフ値以下であれば、該被験者はMCIを有さないと判定される。
In a second embodiment, the detection is performed by detecting an increase in the measured DNA methylation rate of the target CpG site. In this case, the measured DNA methylation rate of the target CpG site is compared with a cutoff value (reference value) of each CpG site. The cutoff value may be appropriately determined based on statistical values such as the average value and standard deviation of the DNA methylation rate based on the DNA methylation rate of the target CpG site in healthy subjects, which is previously obtained as reference data.
In the second embodiment, when the DNA methylation rate of the target CpG site in the biological sample collected from the subject is higher than the cutoff value, the DNA methylation rate is judged to exceed the diagnostic threshold, and the subject is judged to have MCI, whereas when the DNA methylation rate is equal to or lower than the cutoff value, the subject is judged not to have MCI.

前記第一及び第二の実施形態において、複数のCpGサイトのDNAメチル化率が測定される場合は、DNAメチル化率が診断閾値を超えたCpGサイトの数又は割合を、判定のための指標とすることができる。例えば、調べた全てのCpGサイトのDNAメチル化率がいずれも診断閾値を超えた場合に、被験者がMCIを有すると判定することができる。あるいは、調べたCpGサイトのうちの一定割合以上でDNAメチル化率が診断閾値を超えた場合に、被験者がMCIを有すると判定することができる。あるいは、一定数以上のCpGサイトのDNAメチル化率が診断閾値を超えた場合に、被験者がMCIを有すると判定することができる。一方、これらの基準を満たさなかった被験者は、MCIを有さないと判定され得る。 In the first and second embodiments, when the DNA methylation rates of multiple CpG sites are measured, the number or percentage of CpG sites whose DNA methylation rates exceed the diagnostic threshold can be used as an index for judgment. For example, if the DNA methylation rates of all examined CpG sites exceed the diagnostic threshold, the subject can be judged to have MCI. Alternatively, if the DNA methylation rates of a certain percentage or more of the examined CpG sites exceed the diagnostic threshold, the subject can be judged to have MCI. Alternatively, if the DNA methylation rates of a certain number or more CpG sites exceed the diagnostic threshold, the subject can be judged to have MCI. On the other hand, subjects who do not meet these criteria can be judged not to have MCI.

第三の実施形態においては、前記検出は、MCI患者から採取された生体試料について測定された標的CpGサイトのDNAメチル化率と、健常者及び/又はAD患者から採取された生体試料由来の標的CpGサイトのDNAメチル化率の測定値を利用して、MCI患者を見出す判別式(予測モデル)を構築し、該判別式を利用することにより行われる。判別式は、例えば、後述する実施例に示すとおり、標的CpGサイトのDNAメチル化率の実測値をもとにして、ロジスティック回帰モデルを計算することで構築される。
そして、被験者から採取された生体試料について標的CpGサイトのDNAメチル化率を同様に測定し、得られたDNAメチル化率の値を判別式に代入してスコア化し、該スコアをカットオフ値(参照値)と比較することによって、被検者におけるMCIの有無を評価できる。
前記第三の実施形態においては、被験者由来の生体試料について、該判別式により算出される値がカットオフ値以上である場合、診断閾値を超えたと判断され、該被験者はMCIを有すると判定される。一方、値が該カットオフ値未満であれば、該被験者はMCIを有さないと判定される。
In a third embodiment, the detection is carried out by constructing a discriminant (prediction model) for finding MCI patients using the DNA methylation rate of the target CpG site measured in a biological sample collected from an MCI patient and the measured values of the DNA methylation rate of the target CpG site derived from biological samples collected from healthy subjects and/or AD patients, and using the discriminant. The discriminant is constructed, for example, by calculating a logistic regression model based on the actual measured values of the DNA methylation rate of the target CpG site, as shown in the Examples described later.
The DNA methylation rate of the target CpG site is then measured in the same manner for a biological sample collected from the subject, and the obtained DNA methylation rate value is substituted into a discriminant to generate a score. The score is then compared with a cutoff value (reference value), thereby enabling the presence or absence of MCI in the subject to be evaluated.
In the third embodiment, when the value calculated by the discriminant for a biological sample derived from a subject is equal to or greater than the cutoff value, the diagnostic threshold is exceeded, and the subject is determined to have MCI, whereas when the value is less than the cutoff value, the subject is determined not to have MCI.

カットオフ値(参照値)の決定方法は特に制限されず、公知の手法に従って決定することができる。例えば、判別式を使用して作成されたROC(Receiver Operating Characteristic Curve)曲線より求めることができる。ROC曲線では、縦軸に陽性患者において陽性の結果がでる確率(感度)と、横軸に陰性患者において陰性の結果がでる確率(特異度)を1から減算した値(偽陽性率)がプロットされる。ROC曲線に示される「真陽性(感度)」及び「偽陽性(1-特異度)」に関し、「真陽性(感度)」-「偽陽性(1-特異度)」が最大となる値(Youden index)をカットオフ値(参照値)とすることができる。 The method for determining the cutoff value (reference value) is not particularly limited, and can be determined according to a known method. For example, it can be determined from a receiver operating characteristic curve (ROC) curve created using a discriminant. In the ROC curve, the vertical axis plots the probability of a positive result in a positive patient (sensitivity), and the horizontal axis plots the value obtained by subtracting the probability of a negative result in a negative patient (specificity) from 1 (false positive rate). With regard to the "true positive (sensitivity)" and "false positive (1-specificity)" shown in the ROC curve, the value (Youden index) at which "true positive (sensitivity)" - "false positive (1-specificity)" is maximized can be used as the cutoff value (reference value).

後述する実施例では、表2に示す標的CpGサイトについて、下記式(2)のMCIを検出するための判別式(予測モデル)が構築された。 In the examples described below, a discriminant (prediction model) for detecting MCI of the following formula (2) was constructed for the target CpG sites shown in Table 2.

Figure 0007684545000005
Figure 0007684545000005

式(2)中、αはインターセプト(切片)を、β~βは各標的CpGサイトの係数を、x~xは各標的CpGサイトのDNAメチル化率を、kは標的CpGサイト数を示す。式(2)では、インターセプト(α)に、それぞれの標的CpGサイトについて係数(β~β)とDNAメチル化率(x~x)をかけたものを足し合わせ、MCIスコア(linear predictor)を算出する。ここで、DNAメチル化率の値としては、完全メチル化を1、完全非メチル化を0とした割合が挙げられ、いわゆるβ値であってもよい。表2に示す標的CpGサイト(1)~(20)の20個のCpGサイトを利用する場合の判別式におけるαは-533.1722であり、係数を表4に示す。また、標的CpGサイト(1)~(34)の34個のCpGサイトを利用する場合の判別式におけるαは-585.9345であり、係数を表5に示す。
式(2)で算出されるMCIスコアは、被験者がMCIを有するか否かを評価するための指標で、カットオフ値は0であり、算出したMCIスコアの値が0以上であれば、被験者はMCIを有すると判定され、一方、算出した値が負の値であれば、被験者はMCIを有さないと判定される。
In formula (2), α is the intercept, β 1 to β k are the coefficients of each target CpG site, x 1 to x k are the DNA methylation rate of each target CpG site, and k is the number of target CpG sites. In formula (2), the intercept (α) is multiplied by the coefficients (β 1 to β k ) and the DNA methylation rate (x 1 to x k ) for each target CpG site, and the products are added to calculate the MCI score (linear predictor). Here, the value of the DNA methylation rate may be a ratio where complete methylation is 1 and complete non-methylation is 0, and may be a so-called β value. In the discriminant when 20 CpG sites of the target CpG sites (1) to (20) shown in Table 2 are used, α is −533.1722, and the coefficients are shown in Table 4. Furthermore, when the 34 target CpG sites (1) to (34) are used, α in the discriminant is −585.9345, and the coefficients are shown in Table 5.
The MCI score calculated by formula (2) is an index for evaluating whether or not a subject has MCI, with the cutoff value being 0. If the calculated MCI score is 0 or greater, the subject is determined to have MCI, whereas if the calculated value is a negative value, the subject is determined not to have MCI.

Figure 0007684545000006
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Figure 0007684545000007
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このように、本発明によれば、被験者におけるMCIの有無を判定することができる。本発明の方法によりMCI患者を早期に発見することができれば、早期介入を行うことで、認知機能の改善、認知症発症の回避や遅延、QOLの改善等に貢献することができる。
したがって、本発明はまた、前記本発明の方法によりMCIを有すると判定された被験者に早期介入することに関する。この本発明の態様は、MCIを有する被験者における認知機能の改善、認知症の予防、早期診断、又は早期治療を可能にする。
さらに本発明は、前記本発明の方法によりMCIを有すると判定された被験者を治療することを含む、MCIの治療方法を提供する。この本発明の態様は、MCIを有する被験者に対してより早期に適切な治療を施すことを可能にする。治療の手段としては、運動療法、食事療法、認知機能トレーニング、化学療法等が挙げられるが、特に限定されない。
In this way, according to the present invention, the presence or absence of MCI in a subject can be determined. If MCI patients can be detected early by the method of the present invention, early intervention can be performed, which contributes to improving cognitive function, avoiding or delaying the onset of dementia, improving QOL, etc.
Therefore, the present invention also relates to early intervention in subjects determined to have MCI by the method of the present invention. This aspect of the present invention allows for improvement of cognitive function, prevention, early diagnosis, or early treatment of dementia in subjects with MCI.
The present invention further provides a method for treating MCI, comprising treating a subject diagnosed as having MCI by the method of the present invention. This aspect of the present invention makes it possible to provide an appropriate treatment to a subject with MCI at an earlier stage. Treatment methods include, but are not limited to, exercise therapy, diet therapy, cognitive function training, chemotherapy, etc.

さらに本発明は、MCIの検出のためのプライマー又はプローブを提供する。該プライマー又はプローブは、少なくとも10塩基の鎖長を有し、かつバイサルファイト処理された後の標的CpGサイトを含むDNA領域、該標的CpGサイトの上流のDNA領域、又は該標的CpGサイトの下流のDNA領域にハイブリダイズする。 The present invention further provides a primer or probe for detecting MCI. The primer or probe has a chain length of at least 10 bases and hybridizes to a DNA region containing a target CpG site after bisulfite treatment, a DNA region upstream of the target CpG site, or a DNA region downstream of the target CpG site.

本発明のプライマー又はプローブの一例は、表3に示すいずれかのDNA領域(例えば、配列番号1~34のいずれかのヌクレオチド配列又はその相補配列からなるDNA領域)若しくは配列番号35若しくは36のヌクレオチド配列若しくはその相補配列からなるDNA領域に含まれる標的CpGサイトを含むDNA領域、該標的CpGサイトの上流のDNA領域、又は該標的CpGサイトの下流のDNA領域にハイブリダイズするプライマー又はプローブである。 An example of the primer or probe of the present invention is a primer or probe that hybridizes to a DNA region containing a target CpG site contained in any of the DNA regions shown in Table 3 (e.g., a DNA region consisting of any of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 34 or their complementary sequences) or a DNA region consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 35 or 36 or their complementary sequences, a DNA region upstream of the target CpG site, or a DNA region downstream of the target CpG site.

本発明のプライマー又はプローブの好ましい一例は、配列番号1~36のいずれかのヌクレオチド配列又はその相補配列からなるプライマー又はプローブである。本発明のプライマー又はプローブの別の好ましい一例は、配列番号1~36のいずれかのヌクレオチド配列又はその相補配列と95%以上の同一性を有し、かつ当該配列がハイブリダイズするCpGサイトと同じCpGサイトにハイブリダイズするプライマー又はプローブである。また、これらのプライマー又はプローブがハイブリダイズするCpGサイトと同じCpGサイトにハイブリダイズする該プライマー又はプローブの断片も、本発明のプライマー又はプローブとして使用することができる。 A preferred example of the primer or probe of the present invention is a primer or probe consisting of any one of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 36 or a complementary sequence thereof. Another preferred example of the primer or probe of the present invention is a primer or probe that has 95% or more identity with any one of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 36 or a complementary sequence thereof and hybridizes to the same CpG site as the CpG site to which the sequence hybridizes. Furthermore, fragments of the primer or probe that hybridize to the same CpG site as the CpG site to which the primer or probe hybridizes can also be used as the primer or probe of the present invention.

本発明のプライマー又はプローブの別の好ましい一例は、バイサルファイト処理された前記標的CpGサイトを含むDNA断片(例えば、配列番号1~36のいずれかのヌクレオチド配列を含む断片又はその相補鎖)にハイブリダイズし、かつその3’末端にメチル化シトシン又は非メチル化シトシンに相補的な塩基を有するように構築されたプローブである(例えば前述したマイクロアレイ法に用いることができるプローブ)。本発明のプライマー又はプローブの別の好ましい一例は、バイサルファイト処理された前記標的CpGサイトを含むDNA断片(例えば、配列番号1~36のいずれかのヌクレオチド配列を含む断片又はその相補鎖)にハイブリダイズし、かつその3’末端に前記標記CpGサイトのグアニンに相補的な塩基を有するように構築されたプローブである(例えば前述したマイクロアレイ法に用いることができるプローブ)。 Another preferred example of the primer or probe of the present invention is a probe that hybridizes to a DNA fragment containing the bisulfite-treated target CpG site (e.g., a fragment containing a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 36 or a complementary strand thereof) and has a base complementary to methylated cytosine or unmethylated cytosine at its 3' end (e.g., a probe that can be used in the microarray method described above). Another preferred example of the primer or probe of the present invention is a probe that hybridizes to a DNA fragment containing the bisulfite-treated target CpG site (e.g., a fragment containing a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 36 or a complementary strand thereof) and has a base complementary to guanine at the target CpG site at its 3' end (e.g., a probe that can be used in the microarray method described above).

本発明のプライマー又はプローブの別の好ましい一例は、バイサルファイト処理された前記標的CpGサイトの塩基の近傍より1塩基ずつ伸長反応を行うことができるプライマー(シークエンシングプライマー)である(例えば前述したパイロシークエンス法に用いることができるプライマー)。 Another preferred example of the primer or probe of the present invention is a primer (sequencing primer) that can carry out an extension reaction of one base at a time from the vicinity of the base of the bisulfite-treated target CpG site (for example, a primer that can be used in the pyrosequencing method described above).

本発明のプライマー又はプローブの別の好ましい一例は、バイサルファイト処理された前記標的CpGサイトを含むDNA断片(例えば、配列番号1~36のいずれかのヌクレオチド配列を含む断片又はその相補鎖)における、メチル化された又はメチル化されていない該標的CpGサイトを含む領域を特異的に増幅可能なプライマーセットである(例えば前述したMSP法、定量的MSP法又はCOBRA法におけるPCR増幅に用いることができるプライマーセット)。 Another preferred example of the primer or probe of the present invention is a primer set capable of specifically amplifying a region containing the methylated or unmethylated target CpG site in a DNA fragment (e.g., a fragment containing any of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 36 or a complementary strand thereof) that has been bisulfite-treated and contains the target CpG site (e.g., a primer set that can be used for PCR amplification in the aforementioned MSP method, quantitative MSP method, or COBRA method).

本発明のプライマー又はプローブの別の好ましい一例は、バイサルファイト処理された前記標的CpGサイトを含むDNA断片(例えば、配列番号1~36のいずれかのヌクレオチド配列を含む断片又はその相補鎖)に該CpGサイトがメチル化されている場合又はメチル化されていない場合に特異的にハイブリダイズし、かつレポーター蛍光色素及びクエンチャーが標識されたプローブである(例えば前述した定量的MSP法に用いることができるプローブ)。 Another preferred example of the primer or probe of the present invention is a probe that specifically hybridizes to a DNA fragment (e.g., a fragment containing any of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 36 or its complementary strand) containing the target CpG site that has been bisulfite-treated when the CpG site is methylated or unmethylated, and is labeled with a reporter fluorescent dye and a quencher (e.g., a probe that can be used in the quantitative MSP method described above).

本発明のプライマー又はプローブの鎖長は、少なくとも10塩基であればよいが、好ましくは少なくとも15塩基、より好ましくは少なくとも20塩基、さらに好ましくは15~200塩基である。プローブの場合、好ましい鎖長は100~200塩基、より好ましくは100~150塩基である。PCRプライマーの場合、好ましい鎖長は10~60塩基、より好ましくは15~40塩基である。また、本発明のプライマー又はプローブは、標識(例えば蛍光標識)されていてもよい。また、本発明のプライマー又はプローブは、好ましくは、マイクロアレイ法、パイロシークエンス法、バイサルファイトシークエンス法、MSP法、定量的MSP法、及びCOBRA法のいずれかに用いることができるプライマー又はプローブであり、より好ましくは、パイロシークエンス法、バイサルファイトシークエンス法、又は定量的MSP法に用いることができるプライマー又はプローブである。 The length of the primer or probe of the present invention may be at least 10 bases, but is preferably at least 15 bases, more preferably at least 20 bases, and even more preferably 15 to 200 bases. In the case of a probe, the length is preferably 100 to 200 bases, more preferably 100 to 150 bases. In the case of a PCR primer, the length is preferably 10 to 60 bases, more preferably 15 to 40 bases. The primer or probe of the present invention may be labeled (e.g., fluorescently labeled). The primer or probe of the present invention is preferably a primer or probe that can be used in any of the microarray method, the pyrosequencing method, the bisulfite sequencing method, the MSP method, the quantitative MSP method, and the COBRA method, and more preferably a primer or probe that can be used in the pyrosequencing method, the bisulfite sequencing method, or the quantitative MSP method.

さらに、本発明は、前記本発明のプライマー又はプローブを含む、MCIの検出のためのキットを提供する。好ましくは、本発明のキットは、マイクロアレイ法、パイロシークエンス法、バイサルファイトシークエンス法、MSP法、定量的MSP法、及びCOBRA法のいずれかによる、より好ましくは、パイロシークエンス法、バイサルファイトシークエンス法、又は定量的MSP法による、MCIの検出のために用いられる。 The present invention further provides a kit for detecting MCI, comprising the primer or probe of the present invention. Preferably, the kit of the present invention is used for detecting MCI by any of the microarray method, pyrosequencing method, bisulfite sequencing method, MSP method, quantitative MSP method, and COBRA method, more preferably by pyrosequencing method, bisulfite sequencing method, or quantitative MSP method.

本発明のキットは、前記本発明のプライマー又はプローブ以外の成分を含むことができる。このような成分の例としては、バイサルファイト処理に必要な試薬(例えば、亜硫酸水素ナトリウム溶液等)、PCR反応に必要な試薬(例えば、デオキシリボヌクレオチドや耐熱性DNAポリメラーゼ等)、Infinium Assayに必要な試薬(例えば、蛍光物質にて標識されたヌクレオチド)、パイロシークエンス法に必要な試薬(例えば、ピロリン酸の検出のためのATPスルフリラーゼ、アデノシン-5’-ホスホ硫酸、ルシフェラーゼ、ルシフェリン、一本鎖DNAを分離するためのストレプトアビジン等)、標識の検出に必要な試薬(例えば、基質や酵素、陽性対照や陰性対照サンプル)、COBRA法に必要な試薬(例えば、制限酵素等)、試料(組織由来のゲノムDNA等)の希釈や洗浄に用いる緩衝液等等が挙げられるが、これらに限定されない。また、該キットには、その使用説明書を含めることができる。 The kit of the present invention may contain components other than the primer or probe of the present invention. Examples of such components include, but are not limited to, reagents required for bisulfite treatment (e.g., sodium bisulfite solution, etc.), reagents required for PCR reaction (e.g., deoxyribonucleotides and heat-resistant DNA polymerase, etc.), reagents required for Infinium Assay (e.g., nucleotides labeled with fluorescent substances), reagents required for pyrosequencing (e.g., ATP sulfurylase, adenosine-5'-phosphosulfate, luciferase, luciferin for detecting pyrophosphate, streptavidin for separating single-stranded DNA, etc.), reagents required for detecting labels (e.g., substrates and enzymes, positive and negative control samples), reagents required for COBRA method (e.g., restriction enzymes, etc.), buffer solutions used for diluting and washing samples (e.g., genomic DNA derived from tissues, etc.), etc. The kit may also include instructions for use.

以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

実施例1 MCIを検出可能なDNAメチル化マーカーの同定
(1)サンプル
順天堂大学DNAバンクに保存された健常者(HC)群24検体、軽度認知障害患者(MCI)群8検体、及びアルツハイマー病患者(AD)群14検体の全血サンプルを用いた。各検体の詳細を表6に示す。認知機能検査の1種であるMini-Mental State Examination(MMSE)のスコアは、MCI群で20≦MMSE≦23であり、AD群でMMSE≦19であった。HC群、MCI群、及びAD群は、男女比率及び年齢分布がほぼ等しくなるようにした。なお、若年性AD病及び強い家族性AD病の患者は除外した。
各全血サンプルより、QIAamp DNA Blood Maxi kit(QIAGEN社製)を用い、キット添付のプロトコールに従ってゲノムDNAを調製した。
Example 1 Identification of DNA methylation markers capable of detecting MCI (1) Samples Whole blood samples from 24 healthy subjects (HC), 8 mild cognitive impairment (MCI), and 14 Alzheimer's disease (AD) patients stored in the Juntendo University DNA Bank were used. Details of each sample are shown in Table 6. The Mini-Mental State Examination (MMSE), a type of cognitive function test, had scores of 20≦MMSE≦23 in the MCI group and MMSE≦19 in the AD group. The HC group, MCI group, and AD group were arranged so that the male-female ratio and age distribution were almost equal. Patients with early-onset AD and strong familial AD were excluded.
Genomic DNA was prepared from each whole blood sample using a QIAamp DNA Blood Maxi kit (QIAGEN) according to the protocol attached to the kit.

Figure 0007684545000008
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(2)CpGサイトのDNAメチル化率の測定
得られたゲノムDNAを亜硫酸ナトリウムで16時間処理後、スルホン化した。バイサルファイト処理したゲノムDNAを鋳型として、PCR増幅した。これにより、メチル化されていないシトシン(C)はウラシル(U)に変換され、PCR増幅を介してTと認識される。この工程はEZ Methylation Gold kit(Zymo社製、Cat#D5001/D5002)を用いて行い、プロトコールに記載されているAppendixに従いIllumina Infinium(登録商標) Methylation Assay用の条件で処理を行った。
DNAメチル化測定用ビーズアレイ(Infinium(登録商標) MethylationEPIC BeadChip、Illumina社製)を用い、約85万箇所のCpGサイトにおけるDNAメチル化率を測定した。具体的には、PCR増幅したDNA断片を、上記アレイ上のプローブとハイブリダイズさせた。ハイブリダイズしたDNAに対し、1塩基伸長反応により蛍光標識した塩基を取り込ませ、各CpGサイトのメチル化又は非メチル化に応じた蛍光標識を行った。その後、iScan Reader(Illumina社製)を用いて蛍光シグナルを測定し、得られたデータを、R bioconductor package ChAMP(https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/ChAMP.html)を用いて解析した。各CpGサイトについて、メチル化検出用プローブ及び非メチル化検出用プローブからのシグナルの合計に対する、メチル化検出用プローブからの蛍光シグナルの相対比を算出した。各CpGサイトのDNAメチル化率は、いわゆるβ値として算出される。β値は、0(完全に非メチル化)~1(完全にメチル化)で表される。ChAMPを用いて正規化を行ったβ値を以下の試験に用いた。
(2) Measurement of DNA methylation rate at CpG site The obtained genomic DNA was treated with sodium sulfite for 16 hours and then sulfonated. PCR amplification was performed using the bisulfite-treated genomic DNA as a template. As a result, unmethylated cytosine (C) was converted to uracil (U) and recognized as T through PCR amplification. This step was performed using EZ Methylation Gold kit (Zymo, Cat# D5001/D5002), and treatment was performed under the conditions for Illumina Infinium (registered trademark) Methylation Assay according to the Appendix described in the protocol.
A bead array for measuring DNA methylation (Infinium (registered trademark) Methylation EPIC BeadChip, manufactured by Illumina) was used to measure the DNA methylation rate at approximately 850,000 CpG sites. Specifically, PCR-amplified DNA fragments were hybridized with the probes on the array. Fluorescently labeled bases were incorporated into the hybridized DNA by a single-base extension reaction, and fluorescent labeling was performed according to the methylation or non-methylation of each CpG site. Then, the fluorescent signal was measured using an iScan Reader (manufactured by Illumina), and the obtained data was analyzed using R bioconductor package ChAMP (https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/ChAMP.html). For each CpG site, the relative ratio of the fluorescent signal from the methylation detection probe to the sum of the signals from the methylation detection probe and the unmethylation detection probe was calculated. The DNA methylation rate of each CpG site was calculated as a so-called β value. The β value is expressed as 0 (completely unmethylated) to 1 (completely methylated). The β value normalized using ChAMP was used in the following test.

(3)群間でDNAメチル化率の異なるCpGサイトの抽出
(2)で得られた各CpGサイトのDNAメチル率のデータについて、ロジスティック回帰解析を行い、p<0.05を有意として、(i)HC群-MCI群、及び(ii)MCI群-AD群の間でDNAメチル化率が有意に異なるCpGサイトを抽出した。その結果、(i)及び(ii)の比較のそれぞれでHC群及びAD群に比較してMCI群で有意にDNAメチル化率が高いCpGサイトが2219個見出された。
(3) Extraction of CpG sites with different DNA methylation rates between groups Logistic regression analysis was performed on the DNA methylation rate data for each CpG site obtained in (2), and CpG sites with significantly different DNA methylation rates between (i) the HC group and the MCI group, and (ii) the MCI group and the AD group were extracted, with p<0.05 as significance. As a result, 2219 CpG sites with significantly higher DNA methylation rates in the MCI group compared to the HC group and the AD group were found in each of the comparisons (i) and (ii).

(4)血液細胞比率のDNAメチル化への影響の確認
(3)で得られた2219CpGサイトについて、DNAメチル化率への血液細胞比率の影響を確認した。具体的には、血液細胞種間のメチル化の比較をEWAS Atlas(https://bigd.big.ac.cn/ewas)のデータベースに格納された25血液細胞種のDNAメチル化アレイHumanMethylation 450K(MethylationEPICと同様のプラットフォームで約半数の共通CpGプローブを持つ)のDNAメチル化データを使って行った。25細胞種の各CpGサイトのDNAメチル化率平均値との比較を行ったところ、比較可能であった1410CpGサイトは、多くの細胞種で全血の場合と同様のパターンを示したが、唯一naive CD4+T細胞は613CpGサイトで高メチル化であった(naive CD4+T細胞で50%以上、WBCで20%以下)。797CpGサイトはnaive CD4+T細胞と全血の間に差異がなかった。
(4) Confirmation of the effect of blood cell ratio on DNA methylation The effect of blood cell ratio on DNA methylation rate was confirmed for the 2219 CpG sites obtained in (3). Specifically, methylation between blood cell types was compared using DNA methylation data from the DNA methylation array HumanMethylation 450K (a platform similar to MethylationEPIC with approximately half of the common CpG probes) of 25 blood cell types stored in the database of EWAS Atlas (https://bigd.big.ac.cn/ewas). When compared with the average DNA methylation rate of each CpG site of the 25 cell types, the 1410 CpG sites that could be compared showed a pattern similar to that of whole blood in many cell types, but only naive CD4+ T cells were highly methylated at 613 CpG sites (50% or more in naive CD4+ T cells, 20% or less in WBC). 797 CpG sites showed no difference between naive CD4+ T cells and whole blood.

(5)CpGサイトの選抜
(3)で得られた2219CpGサイトのうち、DNAメチル化率の群平均の差分が5%以上(β値において0.05以上)である34CpGサイトを見出した(表7)。これらのCpGサイトが位置する領域は、GREB1、RUNX1、SFF4、KDM5B等の一群の転写因子と関連性が高い領域であった。また、34CpGサイトのうち、4CpGサイトのみがnaive CD4+T細胞特異的な高メチル化を示すCpGサイトだった(表7中のCD4Naive)。一方、14CpGサイトは、naive CD4+T細胞と全血の間でメチル化に差異がなかった(表7中のOthers)。このことから、34CpGサイトの選抜は、Naive CD4+T細胞特異的なメチル化に基づくものでない可能性が高いことが示唆された。
(5) Selection of CpG sites Among the 2219 CpG sites obtained in (3), 34 CpG sites were found in which the difference in the group average of DNA methylation rate was 5% or more (β value of 0.05 or more) (Table 7). The regions in which these CpG sites were located were regions highly related to a group of transcription factors such as GREB1, RUNX1, SFF4, and KDM5B. In addition, of the 34 CpG sites, only 4 CpG sites were CpG sites that showed naive CD4+ T cell-specific high methylation (CD4Naive in Table 7). On the other hand, 14 CpG sites showed no difference in methylation between naive CD4+ T cells and whole blood (Others in Table 7). This suggests that the selection of the 34 CpG sites is highly likely not based on naive CD4+ T cell-specific methylation.

Figure 0007684545000009
Figure 0007684545000009

実施例2 MCI検出用判別式の構築
実施例1の(5)で得た34CpGサイトより20個又は34個のCpGサイトを選択し、各CpGサイトのDNAメチル化率の実測データ(完全メチル化を1、完全非メチル化を0とした割合)をもとにして、ロジスティック回帰モデルを計算し、下記式(2)のMCIを検出するための判別式(予測モデル)を構築した。
Example 2: Construction of a discriminant for detecting MCI Twenty or thirty-four CpG sites were selected from the 34 CpG sites obtained in (5) of Example 1, and a logistic regression model was calculated based on the actual measurement data of the DNA methylation rate of each CpG site (proportion in which complete methylation is 1 and complete unmethylation is 0), to construct a discriminant (prediction model) for detecting MCI, as shown in the following formula (2).

Figure 0007684545000010
Figure 0007684545000010

式(2)中、αはインターセプト(切片)を、β~βは各標的CpGサイトの係数を、x~xは各標的CpGサイトのDNAメチル化率を、kは標的CpGサイト数を示す。式(2)では、インターセプト(α)に、それぞれのCpGサイトについて係数(β~β)とDNAメチル化率(x~x)をかけたものを足し合わせ、MCIスコア(linear predictor)を算出する。表7に示す標的CpGサイト(1)~(20)の20個のCpGサイトを利用する場合の判別式におけるαは-533.1722であり、係数を表8に示す。また、標的CpGサイト(1)~(34)の34個のCpGサイトを利用する場合の判別式におけるαは-585.9345であり、係数を表9に示す。MCIスコアのカットオフ値は0であり、算出したMCIスコアの値が0以上であれば、被験者はMCIを有すると判定され、一方、算出した値が負の数であれば、被験者はMCIを有さないと判定される。 In formula (2), α is the intercept, β 1 to β k are the coefficients of each target CpG site, x 1 to x k are the DNA methylation rate of each target CpG site, and k is the number of target CpG sites. In formula (2), the intercept (α) is multiplied by the coefficients (β 1 to β k ) and DNA methylation rates (x 1 to x k ) for each CpG site, and the products are added to calculate the MCI score (linear predictor). In the discriminant when 20 CpG sites (1) to (20) shown in Table 7 are used, α is −533.1722, and the coefficients are shown in Table 8. In addition, in the discriminant when 34 CpG sites (1) to (34) are used, α is −585.9345, and the coefficients are shown in Table 9. The cutoff value for the MCI score is 0, and if the calculated MCI score is equal to or greater than 0, the subject is determined to have MCI, whereas if the calculated value is a negative number, the subject is determined not to have MCI.

Figure 0007684545000011
Figure 0007684545000011

Figure 0007684545000012
Figure 0007684545000012

標的CpGサイト(1)~(20)の20個のCpGサイトを利用する判別式を用いた場合の各群のMCIスコアを図1に示す。ウィルコクソンの順位和検定を行ったところ、HC群vsMCI群でp-value=1.901e-07、AD群vsMCI群で、p-value=6.254e-06であった。また、標的CpGサイト(1)~(34)の34個のCpGサイトを利用する判別式を用いた場合の各群のMCIスコアを図2に示す。ウィルコクソンの順位和検定を行ったところ、HC群vsMCI群でp-value=1.901e-07、AD群vsMCI群で、p-value=6.254e-06であった。複数のCpGサイトのDNAメチル化率を用いたかかる判別式により、被験者がMCIを有しているか否かを精度よく検出することができる。 Figure 1 shows the MCI scores of each group when a discriminant using 20 CpG sites, target CpG sites (1) to (20), was used. Wilcoxon rank sum test showed p-value = 1.901e-07 for the HC group vs. MCI group, and p-value = 6.254e-06 for the AD group vs. MCI group. Figure 2 shows the MCI scores of each group when a discriminant using 34 CpG sites, target CpG sites (1) to (34), was used. Wilcoxon rank sum test showed p-value = 1.901e-07 for the HC group vs. MCI group, and p-value = 6.254e-06 for the AD group vs. MCI group. Such a discriminant using the DNA methylation rates of multiple CpG sites can accurately detect whether a subject has MCI.

Claims (7)

被験者から採取された生体試料由来のゲノムDNAにおける標的CpGサイトのDNAメチル化率を測定すること、及び前記DNAメチル化率を下記式(1)に代入し、得られた値が0以上である場合には軽度認知障害(MCI)を有し、得られた値が負の値である場合にはMCIを有さないと判定することを含む、当該被験者におけるMIの検出方法であって、
前記標的CpGサイトが、下記表1の(1)~(20)に記載される染色体上の位置に位置するCpGサイトである、方法。
Figure 0007684545000013
Figure 0007684545000014
(式(1)中、αは-533.1722を示し、β 1 は446.3352、β 2 は-450.7728、β 3 は-244.6187、β 4 は385.7751、β 5 は204.7351、β 6 は54.8807、β 7 は504.2445、β 8 は-139.5432、β 9 は332.2435、β 10 は-350.7700、β 11 は114.3273、β 12 は232.6809、β 13 は-189.6994、β 14 は66.6434、β 15 は-12.0331、β 16 は9.2219、β 17 は-47.9527、β 18 は152.8140、β 19 は-67.5121、β 20 は-19.4151を示し、x 1 ~x 20 は、それぞれ、上記表3の(1)~(20)に記載される染色体上の位置に位置するCpGサイトのDNAメチル化率を示す。)
A method for detecting mild cognitive impairment (MCI) in a subject, comprising: measuring a DNA methylation rate at a target CpG site in genomic DNA derived from a biological sample collected from the subject ; and substituting the DNA methylation rate into the following formula (1); and determining that the subject has mild cognitive impairment (MCI) if the obtained value is 0 or greater, and that the subject does not have MCI if the obtained value is a negative value ,
The method, wherein the target CpG site is a CpG site located at a chromosomal position described in (1) to (20) of Table 1 below.
Figure 0007684545000013
Figure 0007684545000014
(In formula (1), α is −533.1722, β 1 is 446.3352, β 2 is −450.7728, β 3 is −244.6187, β 4 is 385.7751, β 5 is 204.7351, β 6 is 54.8807, β 7 is 504.2445, β 8 is −139.5432, β 9 is 332.2435, β 10 is −350.7700, β 11 is 114.3273, β 12 is 232.6809, β 13 is −189.6994, β 14 is 66.6434, β 15 is −12.0331, β 16 is 9.2219, β β 17 is −47.9527, β 18 is 152.8140, β 19 is −67.5121, and β 20 is −19.4151, and x 1 to x 20 respectively indicate the DNA methylation rates of the CpG sites located at the chromosomal positions described in (1) to (20) of Table 3 above.)
被験者から採取された生体試料由来のゲノムDNAにおける標的CpGサイトのDNAメチル化率を測定すること、及び前記DNAメチル化率を下記式(2)に代入し、得られた値が0以上である場合にはMCIを有し、得られた値が負の値である場合にはMCIを有さないと判定することを含む、当該被験者におけるMCIの検出方法であって、1. A method for detecting MCI in a subject, comprising: measuring a DNA methylation rate at a target CpG site in genomic DNA derived from a biological sample collected from the subject; and substituting the DNA methylation rate into the following formula (2); and determining that the subject has MCI when the obtained value is 0 or more, and that the subject does not have MCI when the obtained value is a negative value,
前記標的CpGサイトが、下記表2の(1)~(34)に記載される染色体上の位置に位置するCpGサイトである、方法。The method, wherein the target CpG site is a CpG site located at a chromosomal position described in (1) to (34) of Table 2 below.
Figure 0007684545000015
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(式(1)中、αは-585.9345を示し、β(In formula (1), α is −585.9345, and β 11 は725.2845、βis 725.2845, β 22 は-629.1517、βis -629.1517, β 33 は-396.5470、βis -396.5470, β 44 は350.7335、βis 350.7335, β 55 は316.9368、βis 316.9368, β 66 は291.4193、βis 291.4193, β 77 は235.9880、βis 235.9880, β 88 は-227.1130、βis -227.1130, β 99 は203.5180、βis 203.5180, β 1010 は-193.7436、βis -193.7436, β 1111 は183.5877、βis 183.5877, β 1212 は182.7943、βis 182.7943, β 1313 は-177.1248、βis -177.1248, β 1414 は159.0189、βis 159.0189, β 1515 は136.6889、βis 136.6889, β 1616 は-134.3153、βis -134.3153, β 1717 は-117.9282、βis -117.9282, β 1818 は115.0902、βis 115.0902, β 1919 は-113.9686、βis -113.9686, β 2020 は-111.6214、βis -111.6214, β 21twenty one は-108.6566、βis -108.6566, β 22twenty two は104.5547、βis 104.5547, β 23twenty three は-100.0736、βis -100.0736, β 24twenty four は96.2618、βis 96.2618, β 25twenty five は96.1807、βis 96.1807, β 2626 は-89.5214、βis -89.5214, β 2727 は87.8011、βis 87.8011, β 2828 は-57.1841、βis -57.1841, β 2929 は56.5640、βis 56.5640, β 3030 は-50.0396、βis -50.0396, β 3131 は-42.3310、βis -42.3310, β 3232 は29.2738、βis 29.2738, β 3333 は-28.2257、βis -28.2257, β 3434 は-25.8969を示し、xindicates -25.8969, and x 11 ~x~x 3434 は、それぞれ、上記表4の(1)~(34)に記載される染色体上の位置に位置するCpGサイトのDNAメチル化率を示す。)indicates the DNA methylation rate of the CpG sites located on the chromosomes at the positions listed in (1) to (34) of Table 4 above, respectively.)
前記ゲノムDNAがバイサルファイト処理されたゲノムDNAである、請求項1又は2記載の方法。 The method according to claim 1 or 2 , wherein the genomic DNA is bisulfite-treated genomic DNA. 前記DNAメチル化率の測定がマイクロアレイ法、パイロシークエンス法、バイサルファイトシークエンス法、又は定量的メチル化特異的PCR(MSP)法を用いて行われる、請求項記載の方法。 The method according to claim 3 , wherein the DNA methylation rate is measured using a microarray method, a pyrosequencing method, a bisulfite sequencing method, or a quantitative methylation-specific PCR (MSP) method. 前記生体試料が全血試料である、請求項1~のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the biological sample is a whole blood sample. 請求項1及び3~5のいずれか1項記載の方法に用いるためのキットであって、
上記表1の(1)~(20)に記載される染色体上の位置に位置する標的CpGサイトのそれぞれについてのDNAメチル化率測定用プライマー又はプローブを含み、
前記プライマー又はプローブは、少なくとも10塩基の鎖長を有し、かつバイサルファイト処理された後の前記標的CpGサイトを含むDNA領域、前記標的CpGサイトの上流のDNA領域、又は前記標的CpGサイトの下流のDNA領域にハイブリダイズするプライマー又はプローブである、
キット
A kit for use in the method according to any one of claims 1 and 3 to 5, comprising:
The primers or probes for measuring DNA methylation rates for each of the target CpG sites located at the chromosomal positions listed in (1) to (20) of Table 1 above are included,
the primer or probe has a chain length of at least 10 bases and hybridizes to a DNA region including the target CpG site after bisulfite treatment, a DNA region upstream of the target CpG site, or a DNA region downstream of the target CpG site ;
kit .
請求項2~5のいずれか1項記載の方法に用いるためのキットであって、A kit for use in the method according to any one of claims 2 to 5, comprising:
上記表2の(1)~(34)に記載される染色体上の位置に位置する標的CpGサイトのそれぞれについてのDNAメチル化率測定用プライマー又はプローブを含み、The primers or probes for measuring DNA methylation rates for each of the target CpG sites located at the chromosomal positions listed in (1) to (34) of Table 2 above are included,
前記プライマー又はプローブは、少なくとも10塩基の鎖長を有し、かつバイサルファイト処理された後の前記標的CpGサイトを含むDNA領域、前記標的CpGサイトの上流のDNA領域、又は前記標的CpGサイトの下流のDNA領域にハイブリダイズするプライマー又はプローブである、the primer or probe has a chain length of at least 10 bases and hybridizes to a DNA region including the target CpG site after bisulfite treatment, a DNA region upstream of the target CpG site, or a DNA region downstream of the target CpG site;
キット。kit.
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