Chapter3-3 SNPベースのNIPT①

SNPベースのNIPT 1

さて,さきほどまで,WGS wide genom sequenceを用いたNIPTについて
説明してきましたが.
ここでは,違う測定方法,つまり
SNP single nucleotide polymorphismをベースにしたNIPTについて
ご説明しましょう.
ちなみに,SNPについては
minerva-clinic.or.jp/academic/terminololgyofmedicalgenetics/agyou/snp/
こちらをご覧ください.

トリソミー染色体が通常2本のところ3本あること)は,
特定のゲノム領域の過剰発現を引き起こします.

この過剰なDNAは,NIPTの間に測定され得るNGS(次世代シークエンサー)データにおいて
異なるシグナルを生じ得ます.
最も明白なのは,異数体(染色体の本数が違うこと)領域に由来する
cfDNA断片の数の増加ですよね.

実際,このNGSの深さのシグナルは,
WGSに基づくNIPTの基礎をなすものです.

しかし,過剰な胎児のcfDNA断片は,
特定の部位での対立遺伝子バランスを変化させることもあります.

たとえば,母親のゲノムにおけるG/T SNPグアニンチミンが置き換わるタイプの一塩基多型)は
対立遺伝子バランスが,~50%であるのに対して,
妊娠した母親における胎児のゲノムの寄与は,
たとえば胎児が同じ部位でG/Gであれば,
対立遺伝子バランスを50%からずらしてしまうことになります.

対立遺伝子バランスにおけるこのような偏位は,
SNPに基づく方法でNIPTにより倍数性を推測するために使用できます.

SNPベースのNIPTは,
関心領域をタイル化する何千もの部位にわたる対立遺伝子バランス測定を必要とします.
これらの要件は,
(1)cfDNAから対立遺伝子バランスを測定する方法,
(2)どの部位を調べるべきか
という2つの重要な課題を提起します.

対立遺伝子バランスを測定する必要性は,WGSベースのNIPTと比較して,
SNPベースのNIPT にはNGSライブラリー調製の根本的に異なる技術が必要であることを意味します.
WGSライブラリーの調製およびWGSベースのNIPTに必要な配列決定のレベルにおいて,
読み取られるゲノム部位は20%となっています.
そうした部位における対立遺伝子のフラクションを評価することは事実上意味がありません.

カバーされない部位80%でフラクションを測定することはできず,対立遺伝子バランスは,
NGS読み取りする部位で0%または100%のいずれかである.

対立遺伝子のバランスは,WGSの深さが100倍(すなわち,どこでも20倍)に増加すれば,
大まかに測定できるが,検査費用も法外なレベル(100倍)に増加します.

特定の部位で高い深さを手ごろに得るための解決策は,
標的部位のマルチプレックスPCRを行うことである.

標的部位の特定の塩基に隣接する多くのプライマー対を含む単一のmultiplex PCRでは,
数千のユニークなゲノム位置を増幅することができ,
各部位における深さを手頃な程度に数百に抑えることができるNOSライブラリーを得ることができます.

ある部位に何百もの読み込みがある場合,対立遺伝子のバランスを測ることは意味があり,容易です.

SNPに基づくNIPTの標的となる性質は,
どの部位を増幅するかの慎重な選択を必要とします.

異数性に関連する対立遺伝子のバランス偏位は,
母親および/または胎児がヘテロ接合である場合にのみ測定可能であるため,
最も有益な部位は集団において高度に多型性のある部位となります.
なぜこれらの非常に多様な部位だけが有用なのでしょうか?

指示された部位について,
母親は参照対立遺伝子に対してホモ接合であり
(慣例により,すべての部位における参照対立遺伝子は単に「A」と呼び,
非参照対立遺伝子は「B」と呼びます),
二染色体胎児はヘテロ接合です(「A/B」).

20%のFFサンプルでは,
母親と胎児のcfDNAの対立遺伝子バランス(A塩基の割合)は
90%(Aの10%の低下はB対立遺伝子1個による)となります.

もしも,胎児が,父親に由来するトリソミーをもち,
つまり,父親由来のBの2つのコピーを持つと
アレルバランスは81%となります.

多型がSNP法にとって重要である理由の例を述べましょう.
母親と胎児の両方がホモ接合のA/Aであるならば,
100%がAであるので,胎児disomyとtrisomyの間に違いはありません.

ヘテロ接合体の必要性は,SNPベースのNIPTの重要な意味合いをもちます.

 

妊娠あたりのSNPの数は様々であるため,
SNPベースのNIPTの感受性は,胎児分画(WGSベースのNIPTの場合と同様)だけでなく,
親の民族性および血縁性にも密接に関係している.
これらの要因を考慮して,信頼できる結果を確実にするために,注意深い品質管理が必要である.

最終的には,SNPに基づくNIPT解析の中核における対立遺伝子バランスは,
異数性の親および減数分裂またはその両方に大きく依存するのです.

図7は,10 % FFを含む5回の妊娠,eac hについてのSNPに基づくNIPTデータを示す.

父性遺伝性トリソミーのSNP対立遺伝子のバランス(全T21症例の約10%を占める)のパターンは,
二項モデルの場合とは明らかに異なり
三項対立遺伝子は,非常に高い共信頼性で検出されます.

しかし,もっとよくある母系遺伝のトリソミーは,
特に約70%を占める減数分裂のM1期に由来するケースは
特に低FFではSNPベースのNIPTでは検出が難しくなります.

 

 

 

 

参考文献
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