遺伝子型判定およびシーケンシング技術

遺伝子型判定およびシーケンシング技術は、ファーマコゲノミクス検査が報告する遺伝的変異を検出するための実験室的手法です。これらは、既知の変異の固定リストを調査する標的アッセイから、DNAの配列を塩基ごとに読み取る次世代シーケンシングまで多岐にわたります。プラットフォームの選択は、どの変異が検出できるか、稀な対立遺伝子や構造的に複雑な対立遺伝子がどのように扱われるか、したがって患者の薬物代謝遺伝子プロファイルがどの程度完全に特徴付けられるかを決定します。

Definition

遺伝子型判定およびシーケンシング技術は、薬物代謝遺伝子における遺伝性DNA変異を検出するために使用される分析方法であり、事前に定義された変異を検査する標的型遺伝子型判定アッセイと、既知および新規の変異の両方を特定するために基礎となるDNA配列を読み取るシーケンシング方法から構成されます。

Scope

この項目では、ファーマコゲノミクス検査室で使用される主な検出技術のクラス（標的型一塩基変異遺伝子型判定（アレイおよび対立遺伝子特異的アッセイ）、ならびにサンガーシーケンシングおよび次世代シーケンシングを含むシーケンシングアプローチ）について説明します。遺伝子型判定パネルが事前に指定された変異のみを検出するのに対し、シーケンシングが新規および複雑な変異を発見できる理由、そしてCYP2D6のような複雑な薬物代謝遺伝子がすべてのプラットフォームにとって課題となる理由を説明します。これは、方法の参照記述であり、実験室プロトコルや検査オーダーのガイダンスではありません。

Core questions

• 標的型遺伝子型判定とシーケンシングの違いは何ですか、またそれぞれ何が検出されますか？
• 遺伝子型判定パネルはなぜ限られた変異セットしか報告しないのですか？
• シーケンシングプラットフォームは、新規または稀な薬物代謝遺伝子変異をどのように扱いますか？
• CYP2D6のような遺伝子が正確にタイピングするのが技術的に難しいのはなぜですか？

Key concepts

• 標的型遺伝子型判定と非標的型シーケンシング
• 一塩基変異アレイ
• 次世代シーケンシング
• サンガーシーケンシング
• スターアレルおよびジプロタイプコール
• 薬物代謝遺伝子における構造変異とコピー数
• 分析カバレッジとパネルが見落とす変異

Mechanisms

標的型遺伝子型判定アッセイは、DNAサンプルを、典型的には一般的でよく特徴付けられた一塩基変異および選択された構造変化からなる、事前に決定された変異位置のセットについて検査します。これらは迅速かつ安価ですが、検出するように設計された変異のみを報告します。一方、シーケンシングは標的領域のヌクレオチド配列を読み取るため、確立された変異と以前には観察されなかった変異の両方、および標的型パネルが見落とす稀な対立遺伝子を特定できます（Tafazoli et al., 2021; Roden, 2019）。検出された変異は標準化されたスターアレル定義にマッピングされ、ジプロタイプに結合されます。ファーマコジーンバリエーションコンソーシアムは、このマッピングを研究室間で一貫させるための参照対立遺伝子定義を維持しています（Gaedigk et al., 2017; Gaedigk et al., 2021）。CYP2D6のような高度に多型性で構造的に多様な遺伝子（欠失、重複、ハイブリッド対立遺伝子を持つ可能性がある）は、すべてのプラットフォームにとって技術的に困難なままです。

Clinical relevance

研究室が使用するプラットフォームは、ファーマコゲノミクス検査の結果が何を主張できるかを決定します。正常な標的型遺伝子型判定の結果は、検査された変異が存在しなかったことを意味するだけであり、遺伝子にすべての変異がないことを意味するものではありません。この区別を認識することは、ファーマコゲノミクスレポートを評価する上で重要です。この項目は、変異がどのように検出されるかを説明するものであり、特定の検査の選択、オーダー、またはそれに基づく行動に関するガイダンスではありません。

Evidence & guidelines

遺伝子型判定およびシーケンシングの出力を解釈するために使用される参照対立遺伝子定義は、ファーマコジーンバリエーションコンソーシアムによってキュレーションされており、薬物代謝遺伝子全体でスターアレル命名法を標準化しています（Gaedigk et al., 2017; Gaedigk et al., 2021）。臨床ファーマコゲノミクスにおける次世代シーケンシングのレビューは、プラットフォームの比較カバレッジと限界を記述しています（Tafazoli et al., 2021）。これらは、処方的な標準治療ではなく、方法論的な参照です。

History

ファーマコゲノミクス検出は、単一遺伝子アッセイとサンガーシーケンシングから始まり、その後、多くの変異を一度にタイピングできる高スループットの一塩基変異アレイによって拡大しました。次世代シーケンシングの登場により、薬物代謝遺伝子全体を読み取り、稀な対立遺伝子や新規の対立遺伝子を発見することが可能になり、この分野は一般的な既知の変異のみを検査することから、より完全な特徴付けへと移行しました（Tafazoli et al., 2021; Roden, 2019）。並行して、ファーマコジーンバリエーションコンソーシアムの下での対立遺伝子命名法の統合により、この分野はこれらの技術が検出するものを命名するための共通の参照を得ました（Gaedigk et al., 2017）。

Debates

臨床検査における標的型遺伝子型判定とシーケンシング

標的型パネルは安価で迅速ですが、稀な変異や新規の変異を見落とす可能性があります。一方、シーケンシングはより網羅的ですが、費用が高く、解釈がより複雑です。日常的なファーマコゲノミクス検査における適切なバランスについては、依然として議論されています。

Key figures

• Andrea Gaedigk
• Magnus Ingelman-Sundberg
• Teri E. Klein
• Dan M. Roden

Seminal works

• gaedigk-2017
• tafazoli-2021
• roden-2019

Frequently asked questions

正常な遺伝子型判定結果は、患者に関連する変異がないことを意味しますか？

必ずしもそうではありません。標的型遺伝子型判定は、検査するように設計された特定の変異のみを検出するため、正常な結果はそれらの変異を除外しますが、シーケンシングのみが発見できる稀な変異や新規の変異を除外することはできません。

CYP2D6が遺伝子型判定が難しいとされるのはなぜですか？

CYP2D6は高度に多型性であり、遺伝子欠失、重複、ハイブリッド対立遺伝子などの構造変化を起こしやすく、これらは多くのプラットフォームで正確に検出および解決することが技術的に困難です。