stringtranslate.com

Международный проект HapMap

Международный проект HapMap был организацией, целью которой было разработать карту гаплотипов ( HapMap ) человеческого генома , чтобы описать общие закономерности генетических вариаций человека . HapMap используется для поиска генетических вариантов, влияющих на здоровье, болезни и реакцию на лекарства и факторы окружающей среды. Информация, полученная в рамках проекта, предоставляется в свободный доступ для исследований.

Международный проект HapMap — это сотрудничество исследователей из академических центров, некоммерческих биомедицинских исследовательских групп и частных компаний в Канаде , Китае (включая Гонконг ), Японии , Нигерии , Великобритании и США . Официально оно началось со встречи 27–29 октября 2002 г. и, как ожидалось, продлится около трех лет. Он состоит из двух этапов; полные данные, полученные в ходе Фазы I, были опубликованы 27 октября 2005 г. [1] Анализ набора данных Фазы II был опубликован в октябре 2007 г. [2] Набор данных Фазы III был выпущен весной 2009 г., а публикация, представляющая окончательные результаты, была опубликована. в сентябре 2010 г. [3]

Фон

В отличие от более редких менделевских заболеваний, комбинации различных генов и окружающей среды играют роль в развитии и прогрессировании распространенных заболеваний (таких как диабет , рак , болезни сердца , инсульт , депрессия и астма ) или в индивидуальной реакции на фармакологические препараты . агенты. [4] Чтобы найти генетические факторы, участвующие в этих заболеваниях, в принципе можно было бы провести полногеномное исследование ассоциаций : получить полную генетическую последовательность нескольких людей, некоторых с заболеванием, а некоторых нет, а затем искать различия между ними. наборы геномов. В то время этот подход был невозможен из-за стоимости полного секвенирования генома . Проект HapMap предложил короткий путь.

Хотя у любых двух неродственных людей около 99,5% последовательности ДНК совпадают , их геномы различаются в определенных местах нуклеотидов . Такие сайты известны как однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), а каждая из возможных форм гена называется аллелью . [5] Проект HapMap фокусируется только на распространенных SNP, тех, где каждый аллель встречается как минимум у 1% населения.

У каждого человека есть две копии всех хромосом , кроме половых хромосом у мужчин . Для каждого SNP комбинация аллелей, имеющихся у человека, называется генотипом . Генотипирование означает выяснение того, какой генотип имеет человек в определенном месте. Проект HapMap выбрал выборку из 269 человек и отобрал несколько миллионов четко определенных SNP, генотипировал людей по этим SNP и опубликовал результаты. [6]

Аллели близлежащих SNP на одной хромосоме коррелируют. В частности, если известен аллель одного SNP для данного человека, часто можно предсказать аллели соседних SNP - процесс, известный как вменение генотипа . [7] Это связано с тем, что каждый SNP возник в эволюционной истории как одна точечная мутация , а затем передался по хромосоме в окружении других, более ранних точковых мутаций. SNP, которые разделены большим расстоянием в хромосоме, обычно не очень хорошо коррелируют, поскольку рекомбинация происходит в каждом поколении и смешивает последовательности аллелей двух хромосом. Последовательность последовательных аллелей на определенной хромосоме известна как гаплотип . [8]

Чтобы найти генетические факторы, участвующие в том или ином заболевании, можно поступить следующим образом. Сначала идентифицируется определенная область интереса в геноме, возможно, в результате более ранних исследований наследственности. В этой области находится набор тегов SNP из данных HapMap; это SNP, которые очень хорошо коррелируют со всеми другими SNP в регионе. Используя их, можно использовать вменение генотипа для определения (вменения) других SNP и, следовательно, всего гаплотипа с высокой достоверностью. Затем определяют генотип этих теговых SNP у нескольких человек, у некоторых из которых есть заболевание, а у некоторых нет. Сравнивая две группы, можно определить вероятные места и гаплотипы, которые участвуют в заболевании.

Использованные образцы

Гаплотипы обычно являются общими для разных популяций, но их частота может сильно различаться. Для включения в HapMap были выбраны четыре популяции: 30 трио взрослых йоруба с обоими родителями из Ибадана , Нигерия (YRI), 30 трио жителей штата Юта северо- и западноевропейского происхождения (CEU), 44 неродственных японца из Токио , Япония (JPT) и 45 неродственных китайцев хань из Пекина , Китай (CHB). Хотя гаплотипы, выявленные в этих популяциях, должны быть полезны для изучения многих других популяций, в настоящее время параллельные исследования изучают полезность включения в проект дополнительных популяций.

Все образцы были собраны в рамках процесса взаимодействия с сообществом при наличии соответствующего информированного согласия. Процесс взаимодействия с сообществом был разработан для выявления проблем, связанных с культурной спецификой, и попыток реагирования на них, а также для предоставления участвующим сообществам возможности внести свой вклад в процессы получения информированного согласия и сбора образцов. [9]

На этапе III было собрано 11 глобальных групп предков: ASW (африканское происхождение на юго-западе США); CEU (жители штата Юта североевропейского и западноевропейского происхождения из коллекции CEPH); CHB (ханьцы в Пекине, Китай); CHD (китайцы в столичном Денвере, Колорадо); GIH (Индейцы Гуджарати в Хьюстоне, Техас); JPT (японский язык в Токио, Япония); LWK (Лухья в Вебуе, Кения); MEX (мексиканское происхождение из Лос-Анджелеса, Калифорния); MKK (масаи в Киньяве, Кения); TSI (тосканцы в Италии); YRI (йоруба в Ибадане, Нигерия). [10]

Также были созданы три объединенные панели, которые позволяют лучше идентифицировать SNP в группах за пределами девяти однородных выборок: CEU+TSI (Объединенная панель жителей штата Юта северо- и западноевропейского происхождения из коллекции CEPH и тосканцев в Италии); JPT+CHB (Объединенная группа японцев в Токио, Япония и ханьцев в Пекине, Китай) и JPT+CHB+CHD (Объединенная группа японцев в Токио, Япония, ханьцев в Пекине, Китай и китайцев в столичном Денвере, Колорадо) . Например, CEU+TSI представляет собой лучшую модель британских граждан Великобритании, чем один только CEU. [10]

Научная стратегия

В 1990-е годы секвенировать полные геномы пациентов было дорого. Поэтому Национальные институты здравоохранения поддержали идею «сокращенного пути», который заключался в том, чтобы смотреть только на участки генома, где у многих людей есть варианты единиц ДНК. Теория, лежащая в основе сокращенного пути, заключалась в том, что, поскольку основные заболевания являются общими, такими же будут и генетические варианты, которые их вызвали. Согласно этой теории , естественный отбор сохраняет человеческий геном свободным от вариантов, наносящих вред здоровью до того, как дети вырастут, но не справляется с вариантами, которые поражают более поздние годы жизни, что позволяет им стать довольно распространенными (В 2002 году Национальный институт здравоохранения начал проект стоимостью 138 миллионов долларов США). называется HapMap для каталогизации распространенных вариантов в геномах Европы, Восточной Азии и Африки). [11]

Для фазы I один общий SNP был генотипирован каждые 5000 оснований. Всего было генотипировано более миллиона SNP. Генотипирование проводилось в 10 центрах с использованием пяти различных технологий генотипирования. Качество генотипирования оценивалось с использованием дубликатов или связанных образцов, а также с помощью периодических проверок качества, когда центры должны были генотипировать общие наборы SNP.

Канадскую команду под руководством Томаса Дж. Хадсона из Университета Макгилла в Монреале она сосредоточила свое внимание на хромосомах 2 и 4p. Китайскую команду возглавлял Хуаньмин Ян в Пекине и Шанхае и Лап-Чи Цуй в Гонконге , и она сосредоточилась на хромосомах 3, 8p и 21. Японскую команду возглавил Юсуке Накамура из Токийского университета , и она сосредоточилась на хромосомах 5, 8p и 21. 11, 14, 15, 16, 17 и 19. Британскую команду под руководством Дэвида Р. Бентли из Института Сэнгера она сосредоточила свое внимание на хромосомах 1, 6, 10, 13 и 20. В США существовало четыре центра генотипирования: группа под руководством Марка Чи и Арнольда Олифанта из Illumina Inc. в Сан-Диего (изучение хромосом 8q, 9, 18q, 22 и X), группа под руководством Дэвида Альтшулера и Марка Дейли в Институте Броуда в Кембридже, США (хромосомы 4q, 7q, 18p, Y и митохондрии ), группа под руководством Ричарда Гиббса из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне (хромосома 12) и группа под руководством Пуи-Яна Квока из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (хромосома 7p).

Чтобы получить достаточное количество SNP для создания Карты, Консорциум профинансировал крупный проект по повторному секвенированию, чтобы обнаружить миллионы дополнительных SNP. Они были отправлены в общедоступную базу данных dbSNP . В результате к августу 2006 года база данных включала более десяти миллионов SNP, причем более 40% из них были известны как полиморфные . Для сравнения: в начале проекта было идентифицировано менее 3 миллионов SNP, и не более 10% из них были известны как полиморфные.

Во время фазы II более двух миллионов дополнительных SNP были генотипированы по всему геному Дэвидом Р. Коксом, Келли А. Фрейзер и другими из Perlegen Sciences и 500 000 компанией Affymetrix .

Доступ к данным

Все данные, полученные в результате проекта, включая частоты SNP, генотипы и гаплотипы , были размещены в открытом доступе и доступны для скачивания. [12] Этот веб-сайт также содержит браузер генома, который позволяет находить SNP в любом интересующем регионе, их частоты аллелей и их связь с близлежащими SNP. Также предоставляется инструмент, который может определять SNP тегов для данной интересующей области. Доступ к этим данным также можно получить напрямую из широко используемой программы Haploview .

Публикации

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Альтшулер, Дэвид; Доннелли, Питер; Международный консорциум HapMap (октябрь 2005 г.). «Гаплотипическая карта генома человека». Природа . 437 (7063): 1299–1320. Бибкод : 2005Natur.437.1299T. дои : 10.1038/nature04226 . ISSN  1476-4687. ПМК 1880871 . ПМИД  16255080. 
  2. ^ Фрейзер, Келли А.; Баллинджер, Деннис Г.; Кокс, Дэвид Р.; Хиндс, Дэвид А.; Стув, Лаура Л.; Гиббс, Ричард А.; Бельмонт, Джон В.; Будро, Эндрю; Харденбол, Пол; Лил, Сюзанна М.; Пастернак, Ширан (октябрь 2007 г.). «Карта гаплотипов человека второго поколения, состоящая из более чем 3,1 миллиона SNP». Природа . 449 (7164): 851–861. Бибкод : 2007Natur.449..851F. дои : 10.1038/nature06258. hdl : 2027.42/62863 . ISSN  1476-4687. ПМЦ 2689609 . ПМИД  17943122. 
  3. ^ Альтшулер, Дэвид М.; Гиббс, Ричард А.; Пелтонен, Лина; Альтшулер, Дэвид М.; Гиббс, Ричард А.; Пелтонен, Лина; Дермицакис, Эммануил; Шаффнер, Стивен Ф.; Ю, Фули; Пелтонен, Лина; Дермицакис, Эммануил (сентябрь 2010 г.). «Интеграция распространенных и редких генетических вариаций в различных популяциях человека». Природа . 467 (7311): 52–58. Бибкод : 2010Natur.467...52T. дои : 10.1038/nature09298. ISSN  1476-4687. ПМЦ 3173859 . ПМИД  20811451. 
  4. ^ Крауч, Дэниел Дж. М.; Бодмер, Уолтер Ф. (11 августа 2020 г.). «Полигенное наследование, GWAS, полигенные оценки риска и поиск функциональных вариантов». Труды Национальной академии наук . 117 (32): 18924–18933. Бибкод : 2020PNAS..11718924C. дои : 10.1073/pnas.2005634117 . ПМЦ 7431089 . ПМИД  32753378. 
  5. ^ "Алель". Genome.gov . Национальный институт исследования генома человека.
  6. ^ Международный консорциум HapMap (декабрь 2003 г.). «Международный проект HapMap». Природа . 426 (6968): 789–796. дои : 10.1038/nature02168 . hdl : 2027.42/62838 . PMID  14685227. S2CID  8151693.
  7. ^ Дэн, Тяньюй; Чжан, Пэнфэй; Гаррик, Дориан; Гао, Хуэйцзян; Ван, Лисянь; Чжао, Фупин (2022). «Сравнение вменения генотипа для массива SNP и данных полногеномного секвенирования с низким охватом». Границы генетики . 12 : 704118. doi : 10.3389/fgene.2021.704118 . ПМЦ 8762119 . ПМИД  35046990. 
  8. ^ «Гаплотип». Genome.gov . Национальный институт исследования генома человека . Проверено 25 июня 2022 г.
  9. ^ Ротими, Чарльз; Лепперт, Марк; Мацуда, Ичиро; Цзэн, Чанцин; Чжан, Хоукан; Адебамово, Клемент; Аджайи, Айк; Аниагву, Тойин; Диксон, Мисси; Фукусима, Ёсимицу; Мейсер, Дэррил (2007). «Вовлечение сообщества и информированное согласие в международном проекте HapMap». Геномика общественного здравоохранения . 10 (3): 186–198. дои : 10.1159/000101761. ISSN  1662-4246. PMID  17575464. S2CID  10844405.
  10. ^ ab Международный консорциум HapMap и др. (2010). Интеграция распространенных и редких генетических вариаций в различных популяциях человека. Природа , 467 , 52-8. дои
  11. ^ Найду Н., Павитан Ю., Сунг Р., Купер Д.Н., Ку CS (октябрь 2011 г.). «Генетика и геномика человека спустя десятилетие после публикации проекта последовательности генома человека». Геномика человека . 5 (6): 577–622. дои : 10.1186/1479-7364-5-6-577 . ПМЦ 3525251 . ПМИД  22155605. 
  12. ^ Ториссон, Гудмундур А.; Смит, Альберт В.; Кришнан, Лалита; Штейн, Линкольн Д. (1 ноября 2005 г.). «Веб-сайт Международного проекта HapMap». Геномные исследования . 15 (11): 1592–1593. дои : 10.1101/гр.4413105. ISSN  1088-9051. ПМК 1310647 . ПМИД  16251469. 

Внешние ссылки