Генотипирование
Генотипирование — это процесс определения различий в генетическом составе ( генотипе человека ДНК ) человека путем изучения последовательности с помощью биологических анализов и сравнения ее с последовательностью другого человека или эталонной последовательностью. Он выявляет аллели, которые человек унаследовал от своих родителей. [1] Традиционно генотипирование — это использование последовательностей ДНК для определения биологических популяций с помощью молекулярных инструментов. Обычно это не предполагает определение генов человека.
Техники
[ редактировать ]Современные методы генотипирования включают идентификацию полиморфизма длины рестрикционного фрагмента (RFLPI) геномной ДНК, случайное амплифицированное полиморфное обнаружение (RAPD) геномной ДНК, обнаружение полиморфизма длины амплифицированного фрагмента (AFLPD), полимеразную цепную реакцию (ПЦР), секвенирование ДНК , аллель-специфический олигонуклеотид. (ASO) зонды и гибридизация с ДНК-микрочипами или шариками. Генотипирование важно при исследовании генов и вариантов генов, связанных с заболеваниями. Из-за текущих технологических ограничений почти все генотипирование является частичным. То есть определяется только небольшая часть генотипа человека, например, с помощью (epi)GBS ( генотипирование путем секвенирования ) или RADseq . Новый [2] Технологии массового секвенирования обещают обеспечить полногеномное генотипирование (или полногеномное секвенирование ) в будущем.
Приложения
[ редактировать ]Генотипирование применимо к широкому кругу людей, включая микроорганизмы. Например, вирусы и бактерии можно генотипировать . Генотипирование в этом контексте может помочь контролировать распространение патогенов путем отслеживания происхождения вспышек. Эту область часто называют молекулярной эпидемиологией или судебной микробиологией .
Генотипирование человека
[ редактировать ]Люди также могут быть генотипированы. Например, при проверке отцовства или материнства ученым обычно необходимо изучить только 10 или 20 геномных областей (например, однонуклеотидный полиморфизм (SNP)), которые представляют собой крошечную часть генома человека .
При генотипировании трансгенных организмов для определения генотипа может быть достаточно одной области генома. Обычно одного ПЦР- анализа достаточно для генотипирования трансгенной мыши ; мышь является предпочтительной моделью млекопитающих для большинства современных медицинских исследований.
Этические проблемы
[ редактировать ]Этические проблемы генотипирования людей были темой дискуссий. Развитие технологий генотипирования позволит проверять большие группы людей на наличие генетических заболеваний и предрасположенности к ним. [3] Преимущества общепопуляционного генотипирования оспариваются этическими соображениями относительно согласия и общей пользы от широкого скрининга. [3] Генотипирование выявляет мутации , которые повышают предрасположенность человека к развитию заболевания, но в большинстве случаев развитие заболевания не гарантируется, что может нанести психологический ущерб. [4] Дискриминация может возникнуть из-за различных генетических маркеров, выявленных с помощью генотипирования, таких как спортивные преимущества или недостатки в профессиональном спорте или риск развития заболеваний в более позднем возрасте. [5] [4] Большая часть этических проблем, связанных с генотипированием, возникает из-за доступности информации, например, о том, кто может получить доступ к генотипу человека в различных контекстах. [4]
Туберкулез
[ редактировать ]Генотипирование используется в медицинской сфере для выявления и контроля распространения туберкулеза (ТБ). Первоначально генотипирование использовалось только для подтверждения вспышек туберкулеза; но с развитием технологии генотипирования теперь можно сделать гораздо больше. Достижения в технологии генотипирования привели к осознанию того, что многие случаи туберкулеза, включая инфицированных людей, живущих в одном доме, на самом деле не связаны между собой. [6] Это привело к формированию универсального генотипирования в попытке понять динамику передачи. Универсальное генотипирование выявило сложную динамику передачи, основанную на таких вещах, как социально-эпидемиологические факторы. Это привело к использованию полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая позволила быстрее выявлять туберкулез. Этот метод быстрого выявления используется для профилактики туберкулеза. [6] Добавление полногеномного секвенирования (WGS) позволило идентифицировать штаммы туберкулеза, которые затем можно было нанести на хронологическую кластерную карту. На этих кластерных картах показано происхождение случаев и время их возникновения. Это дает гораздо более четкое представление о динамике передачи и позволяет лучше контролировать и предотвращать передачу. Все эти различные формы генотипирования используются вместе для выявления туберкулеза, предотвращения его распространения и отслеживания происхождения инфекций. Это помогло снизить число случаев заболевания туберкулезом. [6]
Сельскохозяйственное использование
[ редактировать ]используются многие виды генотипирования В сельском хозяйстве . Одним из используемых типов является генотипирование путем секвенирования, поскольку оно помогает сельскому хозяйству в селекции сельскохозяйственных культур. С этой целью в качестве маркеров используются однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), а секвенирование РНК . для изучения экспрессии генов в сельскохозяйственных культурах используется [7] Знания, полученные в результате этого типа генотипирования, позволяют проводить селекционную селекцию сельскохозяйственных культур таким образом, чтобы это приносило пользу сельскому хозяйству. В случае люцерны клеточная стенка была улучшена за счет селекции, что стало возможным благодаря этому типу генотипирования. [7] Эти методы также привели к открытию генов, обеспечивающих устойчивость к болезням. В пшенице был обнаружен ген Yr15, который защищает от болезни, называемой желтой ржавчиной пшеницы. Селекция гена Yr15 предотвратила желтую ржавчину пшеницы, что принесло пользу сельскому хозяйству. [7]
См. также
[ редактировать ]- Менделевская ошибка - Ошибка в менделевском наследовании.
- Локус количественного признака - локус ДНК, связанный с изменением количественного признака.
- Генотипирование SNP – измерение генетических вариаций
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Определение генотипирования» . НАЦИОНАЛЬНЫЕ ИНСТИТУТЫ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ США. 21 сентября 2011 г. Проверено 21 сентября 2011 г.
- ^ «Генотипирование в Illumina, Inc» . Illumina.com. Архивировано из оригинала 16 апреля 2011 г. Проверено 4 декабря 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Холл, Элисон Элизабет (2013). «Какие этические и правовые принципы должны лежать в основе генотипирования детей в рамках программы персонализированного скрининга распространенных видов рака?». Журнал медицинской этики .
- ^ Jump up to: а б с Матайян, Джаянти; Чандрасекаран, Адитан; Дэвис, Саниш (2013). «Этика геномных исследований» . Перспективы клинических исследований . 4 (1): 100–104. дои : 10.4103/2229-3485.106405 . ISSN 2229-3485 . ПМК 3601693 . ПМИД 23533991 .
- ^ Липпи, Джузеппе (2004). «Генотипирование спортсменов: этические и правовые вопросы» . Международный журнал спортивной медицины . 25 (2): 159, ответ автора 160–1. дои : 10.1055/s-2004-819956 . ПМИД 14986202 .
- ^ Jump up to: а б с Гарсиа Де Вьедма, Дарио; Перес-Лаго, Лаура (07 сентября 2018 г.). Бакеро, Фернандо; Буза, Эмилио; Гутьеррес-Фуэнтес, Х.А.; Кокс, Тереза М. (ред.). «Эволюция стратегий генотипирования для обнаружения, анализа и контроля передачи туберкулеза» . Микробиологический спектр . 6 (5). doi : 10.1128/microbiolspec.MTBP-0002-2016 . ISSN 2165-0497 . ПМИД 30338753 . S2CID 53016602 .
- ^ Jump up to: а б с Шебен, Армин; Бэтли, Жаклин; Эдвардс, Дэвид (2017). «Подходы генотипирования путем секвенирования для характеристики геномов сельскохозяйственных культур: выбор правильного инструмента для правильного применения» . Журнал биотехнологии растений . 15 (2): 149–161. дои : 10.1111/pbi.12645 . ISSN 1467-7652 . ПМК 5258866 . ПМИД 27696619 .