Массив SNP - SNP array

Смотрите также: Микрочип ДНК и SNP-генотипирование

В молекулярная биология, Массив SNP это тип Микрочип ДНК который используется для обнаружения полиморфизмы внутри населения. А однонуклеотидный полиморфизм (SNP), вариация на одном сайте в ДНК, является наиболее частым типом вариаций в геноме. Около 335 миллионов SNP были идентифицированы в человеческий геном,[1] 15 миллионов из которых присутствуют с частотой 1% или выше в различных группах населения по всему миру.[2]

Принципы

Основные принципы массива SNP такие же, как и микрочипа ДНК. Это конвергенция Гибридизация ДНК, флуоресцентная микроскопия, и захват ДНК на твердой поверхности. Три обязательных компонента массивов SNP:[3]

  1. Массив, содержащий иммобилизованные аллель-специфический олигонуклеотид (ASO) зонды.
  2. Фрагментированный нуклеиновая кислота последовательности мишени, меченные флуоресцентными красителями.
  3. Система обнаружения, которая регистрирует и интерпретирует гибридизация сигнал.

Зонды ASO часто выбираются на основе секвенирования репрезентативной группы людей: позиции, которые, как обнаружено, изменяются в панели с определенной частотой, используются в качестве основы для зондов. Чипы SNP обычно описываются количеством анализируемых ими позиций SNP. Для каждой позиции SNP необходимо использовать два зонда для обнаружения обоих аллелей; если бы использовался только один зонд, экспериментальный сбой был бы неотличим от гомозиготность неисследованного аллеля.[4]

Приложения

Профиль количества копий ДНК для линии клеток рака молочной железы T47D (Affymetrix SNP Array)
Профиль LOH для линии клеток рака молочной железы T47D (Affymetrix SNP Array)

Массив SNP - полезный инструмент для изучения небольших различий между целыми геномы. Наиболее важные клинические применения массивов SNP - определение предрасположенности к заболеваниям.[5] и для измерения эффективности лекарств, разработанных специально для людей.[6] В исследованиях массивы SNP чаще всего используются для полногеномные ассоциации исследований.[7] У каждого человека есть много SNP. На основе SNP генетическая связь Анализ может быть использован для картирования локусов болезни и определения генов восприимчивости к болезни у людей. Комбинация карт SNP и массивов SNP с высокой плотностью позволяет использовать SNP в качестве маркеров генетических заболеваний, которые имеют сложные черты. Например, полногеномные ассоциации исследований идентифицировали SNP, связанные с такими заболеваниями, как ревматоидный артрит,[8] рак простаты,[9] Массив SNP также можно использовать для создания виртуального кариотип используя программное обеспечение, чтобы определить количество копий каждого SNP в массиве, а затем выровнять SNP в хромосомном порядке.[10]

SNP также можно использовать для изучения генетических аномалий рака. Например, массивы SNP можно использовать для изучения потеря гетерозиготности (LOH). LOH возникает, когда один аллель гена мутируется вредным образом, а нормально функционирующий аллель теряется. LOH обычно возникает при онкогенезе. Например, гены-супрессоры опухолей помогают предотвратить развитие рака. Если у человека есть одна мутировавшая и дисфункциональная копия гена-супрессора опухоли, а его вторая функциональная копия гена повреждена, у него может повыситься вероятность развития рака.[11]

Другие методы на основе чипов, такие как сравнительная геномная гибридизация может обнаруживать геномные усиления или делеции, ведущие к LOH. Однако у массивов SNP есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они способны обнаруживать копийно-нейтральный LOH (также называемый однопородная дисомия или генная конверсия). Копи-нейтральный LOH - это форма аллельного дисбаланса. В копийно-нейтральном LOH отсутствует один аллель или целая хромосома от родителя. Эта проблема приводит к дублированию другого родительского аллеля. Копно-нейтральный LOH может быть патологическим. Например, предположим, что аллель матери дикого типа и полностью функциональный, а аллель отца мутировал. Если аллель матери отсутствует, а у ребенка есть две копии мутантного аллеля отца, может возникнуть заболевание.

Массивы SNP с высокой плотностью помогают ученым определять закономерности аллельного дисбаланса. Эти исследования могут использоваться в прогностических и диагностических целях. Поскольку LOH так часто встречается при многих раковых заболеваниях человека, массивы SNP имеют большой потенциал в диагностике рака. Например, недавние исследования массивов SNP показали, что твердые опухоли Такие как рак желудка и рак печени показать LOH, как и нетвердые злокачественные новообразования, такие как гематологические злокачественные новообразования, ВСЕ, MDS, CML и другие. Эти исследования могут дать представление о том, как развиваются эти заболевания, а также информацию о том, как разработать методы лечения этих заболеваний.[12]

Селекция ряда видов животных и растений произвела революцию с появлением массивов SNP. Метод основан на прогнозировании генетической ценности путем включения отношений между людьми на основе данных массива SNP.[13] Этот процесс известен как геномный отбор.

Рекомендации

  1. ^ "Сводка dbSNP". www.ncbi.nlm.nih.gov. Получено 4 октября 2017.
  2. ^ Консорциум проекта «1000 геномов» (2010 г.). «Карта вариаций генома человека по результатам популяционного секвенирования». Природа. 467 (7319): 1061–1073. Bibcode:2010 Натур.467.1061Т. Дои:10.1038 / природа09534. ISSN  0028-0836. ЧВК  3042601. PMID  20981092.
  3. ^ ЛаФрамбуаз, Т. (1 июля 2009 г.). «Массивы однонуклеотидного полиморфизма: десятилетие биологических, вычислительных и технологических достижений». Исследования нуклеиновых кислот. 37 (13): 4181–4193. Дои:10.1093 / нар / gkp552. ЧВК  2715261. PMID  19570852.
  4. ^ Рэпли, Ральф; Харброн, Стюарт (2004). Молекулярный анализ и открытие генома. Чичестер [u.a.]: Уайли. ISBN  978-0-471-49919-0.
  5. ^ Schaaf, Christian P .; Вишневская, Иоанна; Боде, Артур Л. (22 сентября 2011 г.). «Число копий и массивы SNP в клинической диагностике». Ежегодный обзор геномики и генетики человека. 12 (1): 25–51. Дои:10.1146 / annurev-genom-092010-110715. PMID  21801020.
  6. ^ Альви, Зилфалил Бин (2005). «Использование SNP в исследованиях фармакогеномики». Малазийский журнал медицинских наук: MJMS. 12 (2): 4–12. ISSN  1394–195X. ЧВК  3349395. PMID  22605952.
  7. ^ Международный консорциум HapMap (2003). «Международный проект HapMap» (PDF). Природа. 426 (6968): 789–796. Bibcode:2003Натура 426..789Г. Дои:10.1038 / природа02168. HDL:2027.42/62838. ISSN  0028-0836. PMID  14685227. S2CID  4387110.
  8. ^ Уолш, Алиса М .; Уитакер, Джон В .; Хуанг, К. Крис; Черкас, Яухения; Lamberth, Sarah L .; Бродмеркель, Кэрри; Curran, Mark E .; Добрин, Раду (30 апреля 2016 г.). «Интегративная геномная деконволюция локусов GWAS ревматоидного артрита в ассоциации генов и типов клеток». Геномная биология. 17 (1): 79. Дои:10.1186 / s13059-016-0948-6. ЧВК  4853861. PMID  27140173.
  9. ^ Amin Al Olama, A .; и другие. (Ноябрь 2010 г.). «Генетика диабета 2 типа: что мы узнали из GWAS?». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 1212 (1): 59–77. Bibcode:2010НЯСА1212 ... 59Б. Дои:10.1111 / j.1749-6632.2010.05838.x. ЧВК  3057517. PMID  21091714.
  10. ^ Сато-Оцубо, Айко; Санада, Масаси; Огава, Сейши (февраль 2012 г.). «Кариотипирование массива однонуклеотидного полиморфизма в клинической практике: где, когда и как?». Семинары по онкологии. 39 (1): 13–25. Дои:10.1053 / j.seminoncol.2011.11.010. PMID  22289488.
  11. ^ Чжэн, Хай-Тао (2005). «Потеря гетерозиготности проанализирована с помощью массива однонуклеотидных полиморфизмов при раке». Всемирный журнал гастроэнтерологии. 11 (43): 6740–4. Дои:10.3748 / wjg.v11.i43.6740. ЧВК  4725022. PMID  16425377.
  12. ^ Мао, Сюэин; Янг, Брайан Д.; Лу, Юн-Цзе (2007). «Применение микрочипов одиночного нуклеотидного полиморфизма в исследованиях рака». Текущая геномика. 8 (4): 219–228. Дои:10.2174/138920207781386924. ISSN  1389-2029. ЧВК  2430687. PMID  18645599.
  13. ^ Meuwissen TH, Hayes BJ, Goddard ME (2001). «Прогнозирование общей генетической ценности с использованием карт плотных маркеров всего генома». Генетика. 157 (4): 1819–29. ЧВК  1461589. PMID  11290733.

дальнейшее чтение