ジェノタイピングとは？

ジェノタイピングとは、個体差につながる身体的差異と、疾患の根底にある病理学的な変化の両方を含め、表現型に大きな変化をもたらす小さな遺伝的差異を検出する技術です。基礎研究、医学、および農学など用途は多岐にわたります。

ジェノタイピングは、DNA 配列を他のサンプルの配列やリファレンス配列と比較することで、遺伝的相補性の違いを決定します。一塩基多型 （SNP）などの集団内での遺伝的配列のわずかな差を同定します。

SNP（よく「スニップ」と発音される）とは、ゲノムの特定の場所で発生する DNA の一塩基対の変化のことです。例えば、ほとんどの個体はゲノムの特定の塩基位置に C ヌクレオチドを持っていますが、少数の個体では A ヌクレオチドに置き換えられています。これは、この特定の位置に二つの可能性のヌクレオチドのバリエーション：C または A の SNP が存在することを意味します。

ヒトゲノムには 6 億 6000 万個以上の SNP が存在し、ヒトの遺伝的変異の中で最も一般的なタイプとなっています。SNP は、眼の色や嚢胞性線維症、鎌状赤血球貧血などの遺伝性疾患のの原因となるだけでなく、糖尿病やアルツハイマー病のような複雑な疾患の発症リスクを示すマーカーとしても機能しています。

SNP ジェノタイピングは、個人が特定の疾患を発症するリスクを予測したり、疾患に関わる遺伝子変異を利用した標的治療を設計したりすることで、個別化医療の時代を加速させることができます。SNP は個々の薬剤の反応性にも関連しているため、SNP ベースのアッセイは個人に対して最良の治療方針を選択するのに役立つ可能性があります。

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新規な SNP と既知の SNP を検出する方法には、主にDNA シーケンシング、質量分析、分子ビーコン、SNP マイクロアレイ、PCR ベースの方法などが含まれます。

SNP 検出は、SNP の発見 および SNP スクリーニングの 2 つのサブグループに分けることができます。SNP の発見と SNP スクリーニングSNP の発見には、まだ知られていない SNP も含まれています。研究者たちは、日々標的とする領域やゲノム全体のスケールで新しい SNP を探しています。SNP スクリーニングは既知の SNP を対象としており、研究者は通常、個人の遺伝子型を調べたり、特定の SNP がある種の特性の発現に関与しているかどうかを判断したりすることを目的としています。発見とスクリーニングの両方を行うには、多くの方法があります。歴史的な説明については、Kwok および Chen の文献（1）をご参照ください。

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SNP ジェノタイピングには、以下のような多くのアプリケーションがあります。

疾患関連

ゲノムワイド関連研究（Genome-Wide Association Studies）では、2 つの異なる集団（健常者および罹患者）で多型を比較することにより、SNPと一般的な疾患リスクとの関連を特定することができます。

リスク層別化に加えて、GWAS は潜在的な原因因子を特定することにより、疾患状態の根底にある生物学的プロセスの解明を始めることができます（2、3、4、5）。

集団ゲノム学

SNP は進化生物学的にも意味を持つため、GWAS は健常な個体間の表現型の違いの根底にある遺伝的変異の形態を特定するのに有用です。異なる集団間でのこの正常な遺伝的変異を理解することは、異なる集団がどのように進化し、分岐してきたかを理解するのに役立ち、将来の環境問題から種を守るための意味合いを持つ可能性があります。

農業における形質の選択

遺伝的変異を理解することは、植物や家畜の形質選択が何世紀にもわたって収量と品質を向上させるために利用されてきた農業の世界では特に有益です。

従来の育種は、純粋に観察的な方法（大きさや強さなどの表現形質に優れた植物や動物だけを選んで育種する）で行われていましたが、現代の育種は、SNP ジェノタイピングなどの分子生物学的手法に大きく依存しています。

選択的な交配により、より望ましい表現型を持つ品種が生まれ、これらの表現型に関連する特定のゲノム領域に変化が生じました。
これらの機能的に関連する遺伝的変化を検出することは、どのような特定の遺伝子や配列が特定の表現形質に関連しているかを理解するのに役立ちます。これは、新しい、より効率的なな育種プログラムを設計するのに有用です。

微生物

細菌などの単細胞生物にも SNP があります。SNP ジェノタイピングは、細菌単離株を識別することができ、抗生物質耐性株の特徴づけにも使用することができます（6、7）。SNP ベースの株検出は、臨床研究および農業研究の両方に関連しており、ヒトおよび植物における感染症の研究に使用されています。

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リアルタイム PCR により既知の SNP をスクリーニングすることができます。リアルタイム PCR の利点は、簡単かつ正確で、ハイスループット解析を実施できることです。リアルタイム PCR のもう一つの利点は、シーケンスやマイクロアレイなどの他の技術に比べてバイオインフォマティクス解析が複雑ではないことです。

TaqMan 5'-ヌクレアーゼケミストリを使用して、サンプル中に所定の SNP が存在するかどうかを判定することができます。TaqMan SNP ジェノタイピングアッセイには、標的領域を増幅するためのプライマーペアと、標的 SNP アレルを検出するための 2 つのアレル特異的プローブが含まれ、サンプルの遺伝子型がレポートされます。

ヒトおよびマウスを対象とした SNP ジェノタイピングに数百万種類の設計済み TaqMan SNP ジェノタイピングアッセイがご利用いただけます。また、オンラインの Custom Assay Design Tool を使用して、他の生物種を含むカスタム TaqMan SNP ジェノタイピングアッセイを設計することもできます。

TaqMan SNP ジェノタイピングアッセイは、動物種だけでなく、少なくとも 2 組の染色体を持つ植物種にも適用することができます。また、倍数体である植物種の 30 〜 80％ は、TaqMan Assays を用いてジェノタイピングすることができます。各アッセイは、目的配列のいずれかのアレルを特異的に検出するために、ゲノムに一義的にアラインします。これらのアッセイは、幅広いタイプのリアルタイム PCR 装置で使用でき、他に類を見ない多様性を提供します。

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