stringtranslate.com

массив SNP

В молекулярной биологии SNP -массив — это тип ДНК-микромассива , который используется для обнаружения полиморфизмов в популяции. Однонуклеотидный полиморфизм (SNP), вариация в одном месте ДНК , является наиболее частым типом вариации в геноме. В геноме человека было 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 у ДНК-микрочипа. Это конвергенция ДНК-гибридизации , флуоресцентной микроскопии и захвата ДНК на твердой поверхности. Три обязательных компонента массивов SNP: [3]

  1. Массив, содержащий иммобилизованные аллель-специфические олигонуклеотидные (ASO) зонды.
  2. Фрагментированные последовательности нуклеиновых кислот мишени, маркированные флуоресцентными красителями.
  3. Система обнаружения, которая регистрирует и интерпретирует сигнал гибридизации .

Зонды ASO часто выбираются на основе секвенирования репрезентативной группы индивидуумов: позиции, которые, как обнаружено, изменяются в группе с определенной частотой, используются в качестве основы для зондов. Чипы SNP обычно описываются числом позиций SNP, которые они анализируют. Для каждой позиции SNP необходимо использовать два зонда, чтобы обнаружить оба аллеля; если бы использовался только один зонд, экспериментальная неудача была бы неотличима от гомозиготности непроверенного 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 является полезным инструментом для изучения небольших вариаций между целыми геномами . Наиболее важными клиническими применениями массивов SNP являются определение восприимчивости к болезням [5] и измерение эффективности лекарственной терапии, разработанной специально для отдельных лиц. [6] В исследованиях массивы SNP чаще всего используются для исследований ассоциаций на уровне всего генома . [7] У каждого человека есть много SNP. Анализ генетического сцепления на основе SNP может использоваться для картирования локусов заболеваний и определения генов восприимчивости к болезням у отдельных лиц. Сочетание карт SNP и массивов SNP высокой плотности позволяет использовать SNP в качестве маркеров генетических заболеваний, имеющих сложные признаки . Например, исследования ассоциаций на уровне всего генома выявили SNP, связанные с такими заболеваниями, как ревматоидный артрит [8] и рак предстательной железы . [9] Массив SNP также может использоваться для создания виртуального кариотипа с использованием 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 происходит, когда один аллель гена мутирует пагубным образом, а нормально функционирующий аллель теряется. LOH часто встречается при онкогенезе. Например, гены-супрессоры опухолей помогают предотвратить развитие рака. Если у человека есть одна мутировавшая и нефункциональная копия гена-супрессора опухолей, 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 обнаруживать геномные приобретения или делеции, ведущие к LOH. Однако массивы SNP имеют дополнительное преимущество, поскольку они способны обнаруживать LOH с нейтральным копированием (также называемую однородительской дисомией или генной конверсией). LOH с нейтральным копированием является формой аллельного дисбаланса. При LOH с нейтральным копированием отсутствует один аллель или целая хромосома родителя. Эта проблема приводит к дублированию другого родительского аллеля. LOH с нейтральным копированием может быть патологическим. Например, предположим, что аллель матери является диким типом и полностью функционален, а аллель отца мутировал. 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 так распространен во многих видах рака у человека, массивы SNP имеют большой потенциал в диагностике рака. Например, недавние исследования массивов SNP показали, что солидные опухоли, такие как рак желудка и рак печени, показывают LOH, как и несолидные злокачественные новообразования, такие как гематологические злокачественные новообразования , ALL , MDS , CML и другие. Эти исследования могут дать представление о том, как развиваются эти заболевания, а также информацию о том, как создавать для них методы лечения. [12]

Селекция ряда видов животных и растений была революционизирована появлением массивов SNP. Метод основан на прогнозировании генетической ценности путем включения взаимоотношений между особями на основе данных массива SNP. [13] Этот процесс известен как геномный отбор. Массивы, специфичные для сельскохозяйственных культур, находят применение в сельском хозяйстве. [14] [15]

Ссылки

  1. ^ "dbSNP Summary". www.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 4 октября 2017 г. .
  2. ^ Консорциум проекта «1000 геномов» (2010). «Карта вариаций человеческого генома, полученная в результате секвенирования в масштабе популяции». Nature . 467 (7319): 1061–1073. Bibcode :2010Natur.467.1061T. doi :10.1038/nature09534. ISSN  0028-0836. PMC 3042601 . PMID  20981092. {{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  3. ^ LaFramboise, T. (1 июля 2009 г.). «Массивы полиморфизма отдельных нуклеотидов: десятилетие биологических, вычислительных и технологических достижений». Nucleic Acids Research . 37 (13): 4181–4193. doi :10.1093/nar/gkp552. PMC 2715261. PMID  19570852 . 
  4. ^ Rapley, Ralph; Harbron, Stuart (2004). Молекулярный анализ и открытие генома . Chichester [ua]: Wiley. ISBN 978-0-471-49919-0.
  5. ^ Шааф, Кристиан П.; Вишневска, Джоанна; 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. doi :10.1146/annurev-genom-092010-110715. PMID  21801020.
  6. ^ Alwi, Zilfalil Bin (2005). «Использование однонуклеотидных полиморфизмов в исследованиях фармакогеномики». Малазийский журнал медицинских наук . 12 (2): 4–12. ISSN  1394-195X. PMC 3349395. PMID 22605952  . 
  7. ^ Международный консорциум HapMap (2003). "Международный проект HapMap" (PDF) . Nature . 426 (6968): 789–796. Bibcode :2003Natur.426..789G. doi :10.1038/nature02168. hdl : 2027.42/62838 . ISSN  0028-0836. PMID  14685227. S2CID  4387110.
  8. ^ Уолш, Элис М.; Уитакер, Джон В.; Хуан, К. Крис; Черкас, Яхения; Ламберт, Сара Л.; Бродмеркель, Кэрри; Курран, Марк Э.; Добрин, Раду (30 апреля 2016 г.). «Интегративная геномная деконволюция локусов GWAS ревматоидного артрита в ассоциации генов и типов клеток». Genome Biology . 17 (1): 79. doi : 10.1186/s13059-016-0948-6 . PMC 4853861 . PMID  27140173. 
  9. ^ Амин Аль Олама, А.; и др. (ноябрь 2010 г.). «Генетика диабета 2 типа: чему мы научились из GWAS?». Annals of the New York Academy of Sciences . 1212 (1): 59–77. Bibcode : 2010NYASA1212...59B. doi : 10.1111/j.1749-6632.2010.05838.x. PMC 3057517. PMID  21091714 . 
  10. ^ Сато-Оцубо, Айко; Санада, Масаси; Огава, Сейси (февраль 2012 г.). «Кариотипирование массива полиморфизма одного нуклеотида в клинической практике: где, когда и как?». Семинары по онкологии . 39 (1): 13–25. doi :10.1053/j.seminoncol.2011.11.010. PMID  22289488.
  11. ^ Чжэн, Хай-Тао (2005). «Потеря гетерозиготности, проанализированная с помощью массива полиморфизма одного нуклеотида при раке». World Journal of Gastroenterology . 11 (43): 6740–4. doi : 10.3748/wjg.v11.i43.6740 . PMC 4725022. PMID  16425377. 
  12. ^ Мао, Сюэйин; Янг, Брайан Д.; Лу, Юн-Цзе (2007). «Применение микрочипов полиморфизма отдельных нуклеотидов в исследованиях рака». Current Genomics . 8 (4): 219–228. doi :10.2174/138920207781386924. ISSN  1389-2029. PMC 2430687 . PMID  18645599. 
  13. ^ Meuwissen TH, Hayes BJ, Goddard ME (2001). «Прогнозирование общей генетической ценности с использованием плотных карт маркеров по всему геному». Genetics . 157 (4): 1819–29. doi :10.1093/genetics/157.4.1819. PMC 1461589 . PMID  11290733. 
  14. ^ Халс-Кемп, Аманда М.; Лемм, Яна; Плиске, Йорг; Ашрафи, Хамид; Буйарапу, Рамеш; Фанг, Дэвид Д.; Фрелиховски, Джеймс; Гибанд, Марк; Хейг, Стив; Хинце, Лори Л.; Кочан, Келли Дж.; Риггс, Пенни К.; Шеффлер, Джоди А.; Удалл, Джошуа А.; Уллоа, Маурисио; Ван, Ширли С.; Чжу, Цянь-Хао; Баг, 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 К.; Лакап, Жан-Марк; Ллевеллин, Дэнни Дж.; Перси, Ричард Г.; Пеппер, Алан Э.; Польша, Джесси А.; Mohan Rai, Krishan; Sawant, Samir V; Singh, Sunil Kumar; Spriggs, Andrew; Taylor, Jen M; Wang, Fei; Yourstone, Scott M; Zheng, Xiuting; Lawley, Cindy T; Ganal, Martin W; Van Deynze, Allen; Wilson, Iain W; Stelly, David M (2015-06-01). "Разработка массива SNP 63K для хлопка и высокоплотное картирование внутривидовых и межвидовых популяций Gossypium spp". G3: Гены, геномы, генетика . 5 (6). Genetics Society of America ( OUP ): 1187–1209. doi : 10.1534/g3.115.018416. ISSN  2160-1836. PMC 4478548 . PMID  25908569. S2CID  11590488. 
  15. ^ Рашид, Авайс; Хао, Юаньфэн; Ся, Сяньчунь; Хан, Авайс; Сюй, Юньби; Варшни, Раджив К.; Хэ, Чжунху (2017). «Чипы для селекции сельскохозяйственных культур и платформы генотипирования: прогресс, проблемы и перспективы». Molecular Plant . 10 (8). Chin Acad Sci + Chin Soc Plant Bio+ Shanghai Inst Bio Sci ( Elsevier ): 1047–1064. doi : 10.1016/j.molp.2017.06.008 . ISSN  1674-2052. PMID  28669791. S2CID  33780984.

Дальнейшее чтение