stringtranslate.com

Массив SNP

В молекулярной биологии массив SNP — это тип микрочипа ДНК , который используется для обнаружения полиморфизмов в популяции. Однонуклеотидный полиморфизм (SNP), вариация в одном сайте ДНК , является наиболее частым типом вариаций в геноме. В геноме человека идентифицировано около 335 миллионов SNP , [1] 15 миллионов из которых присутствуют с частотой 1% или выше в различных популяциях по всему миру. [2]

Принципы

Основные принципы массива SNP такие же, как и микрочипа ДНК. Это конвергенция гибридизации ДНК , флуоресцентной микроскопии и захвата ДНК с твердой поверхности. Тремя обязательными компонентами массивов SNP являются: [3]

  1. Массив, содержащий иммобилизованные зонды аллель-специфических олигонуклеотидов (ASO).
  2. Фрагментированные последовательности нуклеиновых кислот- мишеней, меченные флуоресцентными красителями.
  3. Система обнаружения, которая записывает и интерпретирует сигнал гибридизации .

Зонды ASO часто выбираются на основе секвенирования репрезентативной группы людей: в качестве основы для зондов используются позиции, которые, как обнаружено, меняются в панели с определенной частотой. Чипы SNP обычно характеризуются количеством позиций SNP, которые они анализируют. Для каждого положения SNP необходимо использовать два зонда для обнаружения обоих аллелей; если бы использовался только один зонд, неудача эксперимента была бы неотличима от гомозиготности незондированного аллеля. [4]

Приложения

Профиль числа 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 геномами . Наиболее важными клиническими применениями массивов SNP являются определение восприимчивости к заболеваниям [5] и измерение эффективности лекарственной терапии, разработанной специально для отдельных людей. [6] В исследованиях массивы SNP чаще всего используются для полногеномных исследований ассоциаций . [7] У каждого человека есть много SNP. Анализ генетического сцепления на основе SNP можно использовать для картирования локусов заболеваний и определения генов предрасположенности к заболеваниям у людей. Сочетание карт SNP и массивов SNP высокой плотности позволяет использовать SNP в качестве маркеров генетических заболеваний со сложными признаками . Например, полногеномные исследования ассоциации выявили SNP, связанные с такими заболеваниями, как ревматоидный артрит [8] и рак простаты . [9] Массив SNP также можно использовать для создания виртуального кариотипа с помощью программного обеспечения для определения количества копий каждого SNP в массиве, а затем выравнивания SNP в хромосомном порядке. [10]

SNP также можно использовать для изучения генетических аномалий при раке. Например, массивы SNP можно использовать для изучения потери гетерозиготности (LOH). LOH возникает, когда одна аллель гена мутирует вредным образом и нормально функционирующая аллель теряется. LOH обычно возникает при онкогенезе. Например, гены-супрессоры опухолей помогают предотвратить развитие рака. Если у человека есть одна мутированная 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, могут обнаружить геномные приросты или делеции, приводящие к LOH. Однако массивы SNP имеют дополнительное преимущество, заключающееся в способности обнаруживать копировально-нейтральную LOH (также называемую однородительской дисомией или генной конверсией). Копи-нейтральный LOH является формой аллельного дисбаланса. При копировально-нейтральной LOH отсутствует один аллель или целая хромосома от родителя. Эта проблема приводит к дупликации другого родительского аллеля. Нейтральный к копированию LOH может быть патологией. Например, предположим, что аллель матери имеет дикий тип и полностью функционален, а аллель отца мутирован. Если аллель матери отсутствует, а у ребенка есть две копии мутантного аллеля отца, может возникнуть заболевание.

Массивы SNP высокой плотности помогают ученым выявлять закономерности аллельного дисбаланса. Эти исследования имеют потенциальное прогностическое и диагностическое применение. Поскольку LOH очень часто встречается при многих видах рака у человека, массивы SNP имеют большой потенциал в диагностике рака. Например, недавние исследования с использованием массива SNP показали, что солидные опухоли , такие как рак желудка и рак печени, демонстрируют LOH, как и несолидные злокачественные новообразования, такие как гематологические злокачественные новообразования , ОЛЛ , МДС , ХМЛ и другие. Эти исследования могут дать представление о том, как развиваются эти заболевания, а также информацию о том, как разработать методы их лечения. [12]

С появлением массивов SNP произошла революция в разведении ряда видов животных и растений. Метод основан на прогнозировании генетических качеств путем учета взаимоотношений между людьми на основе данных массива SNP. [13] Этот процесс известен как геномная селекция. Массивы для конкретных культур находят применение в сельском хозяйстве. [14] [15]

Рекомендации

  1. ^ "Сводка dbSNP" . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 4 октября 2017 г.
  2. ^ Консорциум проекта «1000 геномов» (2010). «Карта вариаций генома человека по результатам популяционного секвенирования». Природа . 467 (7319): 1061–1073. Бибкод : 2010Natur.467.1061T. дои : 10.1038/nature09534. ISSN  0028-0836. ПМК 3042601 . ПМИД  20981092. {{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  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/nar/gkp552. ПМК 2715261 . ПМИД  19570852. 
  4. ^ Рэпли, Ральф; Харброн, Стюарт (2004). Молекулярный анализ и открытие генома . Чичестер [ua]: Уайли. ISBN 978-0-471-49919-0.
  5. ^ Шааф, Кристиан П.; Вишневска, Джоанна; Боде, Артур Л. (22 сентября 2011 г.). «Количество копий и массивы SNP в клинической диагностике». Ежегодный обзор геномики и генетики человека . 12 (1): 25–51. doi : 10.1146/annurev-genom-092010-110715. ПМИД  21801020.
  6. ^ Алви, Зилфалил Бин (2005). «Использование SNP в фармакогеномных исследованиях». Малазийский журнал медицинских наук . 12 (2): 4–12. ISSN  1394-195Х. ПМЦ 3349395 . ПМИД  22605952. 
  7. ^ Международный консорциум HapMap (2003). «Международный проект HapMap» (PDF) . Природа . 426 (6968): 789–796. Бибкод : 2003Natur.426..789G. дои : 10.1038/nature02168. hdl : 2027.42/62838 . ISSN  0028-0836. PMID  14685227. S2CID  4387110.
  8. ^ Уолш, Элис М.; Уитакер, Джон В.; Хуанг, К. Крис; Черкас, Евгения; Ламберт, Сара Л.; Бродмеркель, Кэрри; Карран, Марк Э.; 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 . ПМЦ 4853861 . ПМИД  27140173. 
  9. ^ Амин Аль Олама, А.; и другие. (ноябрь 2010 г.). «Генетика диабета 2 типа: что мы узнали из GWAS?». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1212 (1): 59–77. Бибкод : 2010NYASA1212...59B. дои : 10.1111/j.1749-6632.2010.05838.x. ПМК 3057517 . ПМИД  21091714. 
  10. ^ Сато-Оцубо, Айко; Санада, Масаси; Огава, Сейси (февраль 2012 г.). «Кариотипирование с использованием массива однонуклеотидных полиморфизмов в клинической практике: где, когда и как?». Семинары по онкологии . 39 (1): 13–25. doi :10.1053/j.seminoncol.2011.11.010. ПМИД  22289488.
  11. ^ Чжэн, Хай-Тао (2005). «Потеря гетерозиготности, анализируемая с помощью массива однонуклеотидного полиморфизма при раке». Всемирный журнал гастроэнтерологии . 11 (43): 6740–4. дои : 10.3748/wjg.v11.i43.6740 . ПМЦ 4725022 . ПМИД  16425377. 
  12. ^ Мао, Сюэин; Янг, Брайан Д.; Лу, Юн-Цзе (2007). «Применение микрочипов однонуклеотидного полиморфизма в исследованиях рака». Современная геномика . 8 (4): 219–228. дои : 10.2174/138920207781386924. ISSN  1389-2029. ПМЦ 2430687 . ПМИД  18645599. 
  13. ^ Meuwissen TH, Hayes BJ, Goddard ME (2001). «Прогнозирование общей генетической ценности с использованием плотных карт маркеров по всему геному». Генетика . 157 (4): 1819–29. дои : 10.1093/генетика/157.4.1819. ПМЦ 1461589 . ПМИД  11290733. 
  14. ^ Халс-Кемп, Аманда М ; Лемм, Яна; Плиске, Йорг; Ашрафи, Хамид; Буйярапу, Рамеш; Фанг, Дэвид Д.; Фрелиховски, Джеймс; Гибанд, Марк; Хейга, Стив; Хинце, Лори Л; Кочан, Келли Дж; Риггс, Пенни К.; Шеффлер, Джоди А; Удалл, Джошуа А; Уллоа, Маурисио; Ван, Ширли С; Чжу, Цянь-Хао; Сумка, Сумит К; Бхардвадж, Арчана; Берк, Джон Дж; Байерс, Роберт Л.; Клавери, Мишель; Гор, Майкл А; Харкер, Дэвид Б; Ислам, Мохаммад Сарифул; Дженкинс, Джони Н; Джонс, Дон С; Лакап, Жан-Марк; Ллевеллин, Дэнни Дж; Перси, Ричард Дж; Пеппер, Алан Э; Польша, Джесси А; Мохан Рай, Кришан; Савант, Самир В.; Сингх, Сунил Кумар; Сприггс, Эндрю; Тейлор, Джен М; Ван, Фэй; Вашстон, Скотт М; Чжэн, Сютин; Лоули, Синди Т; Ганал, Мартин В; Ван Дейнзе, Аллен; Уилсон, Иэн В; Стелли, Дэвид М. (01 июня 2015 г.). «Разработка массива SNP 63K для хлопка и картирование высокой плотности внутривидовых и межвидовых популяций видов Gossypium». G3: Гены, геномы, генетика . Генетическое общество Америки ( OUP ). 5 (6): 1187–1209. дои : 10.1534/g3.115.018416. ISSN  2160-1836. ПМЦ 4478548 . PMID  25908569. S2CID  11590488. 
  15. ^ Рашид, Авайс; Хао, Юаньфэн; Ся, Сяньчунь; Хан, Авайс; Сюй, Юнби; Варшни, Раджив К.; Он, Чжунху (2017). «Чипы селекции сельскохозяйственных культур и платформы генотипирования: прогресс, проблемы и перспективы». Молекулярный завод . Chin Acad Sci +Chin Soc Plant Bio+ Шанхайский институт биологических наук ( Elsevier ). 10 (8): 1047–1064. дои : 10.1016/j.molp.2017.06.008 . ISSN  1674-2052. PMID  28669791. S2CID  33780984.

дальнейшее чтение