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. идентифицировано около 335 миллионов SNP В геноме человека . [1] 15 миллионов из них присутствуют с частотой 1% или выше в различных группах населения по всему миру. [2]
Принципы
[ редактировать ]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]
- Массив, содержащий иммобилизованные зонды аллель-специфических олигонуклеотидов (ASO).
- Фрагментированные последовательности нуклеиновых кислот -мишеней, меченные флуоресцентными красителями.
- 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
[ редактировать ]
Массив SNP — полезный инструмент для изучения небольших различий между целыми геномами . Наиболее важными клиническими применениями массивов SNP являются определение предрасположенности к заболеваниям. [5] и для измерения эффективности лекарственной терапии, разработанной специально для отдельных лиц. [6] В исследованиях массивы SNP чаще всего используются для полногеномных исследований ассоциаций . [7] Каждый человек имеет множество SNP. на основе SNP Анализ генетического сцепления 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 ассоциаций 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 и последующего 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 геномный отбор. Массивы для конкретных культур находят применение в сельском хозяйстве. [14] [15]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Сводка dbSNP» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 4 октября 2017 г.
- ^ Консорциум проекта «1000 геномов» (2010 г.). «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 ) - ^ 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 . ПМЦ 2715261 . ПМИД 19570852 .
- ^ Рэпли, Ральф; Харброн, Стюарт (2004). Молекулярный анализ и открытие генома . Чичестер [ua]: Уайли. ISBN 978-0-471-49919-0 .
- ^ 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 .
- ^ Алви, Зилфалил Бин (2005). «Использование SNP в фармакогеномных исследованиях» . Малазийский журнал медицинских наук . 12 (2): 4–12. ISSN 1394-195Х . ПМЦ 3349395 . ПМИД 22605952 .
- ^ Международный консорциум HapMap (2003 г.). «Международный проект HapMap» (PDF) . Природа . 426 (6968): 789–796. Бибкод : 2003Natur.426..789G . дои : 10.1038/nature02168 . hdl : 2027.42/62838 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 14685227 . S2CID 4387110 .
- ^ 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 .
- ^ Амин Аль Олама, А.; и др. (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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Мьювиссен Т.Х., Хейс Б.Дж., Годдард М.Е. (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 .
- ^ 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 . 5 (6). Американское генетическое общество ( ОУП ): 1187–1209. дои : 10.1534/g3.115.018416 . ISSN 2160-1836 . ПМЦ 4478548 . ПМИД 25908569 . S2CID 11590488 .
- ^ 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 . 10 (8). Chin Acad Sci + Chin Soc Plant Bio + Shanghai Inst Bio Sci ( Elsevier ): 1047–1064. дои : 10.1016/j.molp.2017.06.008 . ISSN 1674-2052 . ПМИД 28669791 . S2CID 33780984 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Барнс, Майкл Р. (2003). «Генетические вариации человека: базы данных и концепции». В Барнсе, Майкл Р.; Грей, Ян С. (ред.). Биоинформатика для генетиков . стр. 39–70 . дои : 10.1002/0470867302.ch3 . ISBN 978-0-470-84393-2 .
- Хехир-Ква, JY; Эгмонт-Петерсен, М.; Янссен, ИМ; Смитс, Д.; Ван Кессель, AG; Вельтман, Дж. А. (2007). «Профилирование числа копий по всему геному на бактериальных искусственных хромосомах высокой плотности, однонуклеотидных полиморфизмах и олигонуклеотидных микрочипах: сравнение платформ на основе статистического анализа мощности» . Исследование ДНК . 14 (1): 1–11. дои : 10.1093/dnares/dsm002 . ПМЦ 2779891 . ПМИД 17363414 .
- Джон, Салли; Шепард, Нил; Лю, Гоин; Зеггини, Элефтерия; Цао, Манцю; Чен, Вэньвэй; Васавда, Ниша; Миллс, Трейси; Бартон, Энн; Хинкс, Энн; Эйр, Стив; Джонс, Кейт В.; Олье, Уильям; Силман, Алан; Гибсон, Нил; Уортингтон, Джейн; Кеннеди, Джулия К. (2004). «Сканирование всего генома при сложном заболевании с использованием 11 245 однонуклеотидных полиморфизмов: сравнение с микросателлитами» . Американский журнал генетики человека . 75 (1): 54–64. дои : 10.1086/422195 . ПМК 1182008 . ПМИД 15154113 .
- Мэй, Р; Галипо, ПК; Прасс, С; Берно, А; Гандур, Г; Патил, Н.; Вольф, РК; Чи, М.С.; Рид, Би Джей; Локхарт, диджей (2000). «Полногеномное обнаружение аллельного дисбаланса с использованием человеческих SNP и массивов ДНК высокой плотности» . Геномные исследования . 10 (8): 1126–37. дои : 10.1101/гр.10.8.1126 . ПМК 2235196 . ПМИД 10958631 .
- Шайд, Дэниел Дж.; Гюнтер, Дженнифер С.; Кристенсен, Джеральд Б.; Хеббринг, Скотт; Розенов, Карстен; Хилкер, Кристофер А.; Макдоннелл, Шеннон К.; Каннингем, Джули М.; Слэгер, Сьюзен Л.; Блют, Майкл Л.; Тибодо, Стивен Н. (2004). «Сравнение микросателлитов и однонуклеотидных полиморфизмов при скрининге связи генома локусов предрасположенности к раку простаты» . Американский журнал генетики человека . 75 (6): 948–65. дои : 10.1086/425870 . ПМЦ 1182157 . ПМИД 15514889 .
- Селлик, Г.С.; Лонгман, К; Толми, Дж; Ньюбери-Экоб, Р.; Джинхал, Л; Хьюз, С; Уайтфорд, М; Гарретт, К; Хоулстон, RS (2004). «Поиск связей генома для локусов менделевской болезни может быть эффективно проведен с использованием массивов генотипирования SNP высокой плотности» . Исследования нуклеиновых кислот . 32 (20): е164. дои : 10.1093/нар/gnh163 . ПМК 534642 . ПМИД 15561999 .
- Шейлс, О; Финн, С; О'Лири, Дж (2003). «Микрочипы нуклеиновых кислот: обзор». Текущая диагностическая патология . 9 (3): 155–8. дои : 10.1016/S0968-6053(02)00095-9 .