Informativní značka původu - Ancestry-informative marker

CÍLE lze použít k identifikaci pěti evropských „klastrů“

v populační genetika, an informační značka o původu (CÍL) je jedno-nukleotidový polymorfismus která vykazuje podstatně odlišné frekvence mezi různými populacemi. K odhadu podílu předků jednotlivce odvozeného z každé populace lze použít sadu mnoha cílů AIM.

Jednonukleotidový polymorfismus je modifikace jediné nukleotidové báze v sekvenci DNA.[1] Odhaduje se, že 15 milionů SNP (Jednonukleotidový polymorfismus ) stránky (z přibližně 3 miliard párů bází, tj. přibližně 0,4%), z nichž mohou být potenciálně vybrány AIM.[2] SNP, které se vztahují k předkům, jsou často sledovány na chromozomu Y a mitochondriální DNA protože obě tyto oblasti jsou zděděny od jednoho rodiče, čímž vymýtí složitosti, které přicházejí s rodičovskou rekombinací genů.[3][stránka potřebná ] Mutace SNP jsou vzácné, takže sekvence se SNP mají tendenci být předávány generacemi spíše než každou generaci pozměňovány. Protože je však jakýkoli daný SNP v populaci relativně běžný, musí analytici pro určení původu někoho prozkoumat skupiny SNP (jinak známé jako AIMS). Pomocí statistických metod, jako je zdánlivá míra chyb a vylepšený Bayesiánský odhad, lze nalézt sadu SNP s nejvyšší přesností pro predikci konkrétního původu.[4]

Zkoumání sady těchto markerů víceméně rovnoměrně rozmístěných po celém genomu je také nákladově efektivní způsob, jak objevit nové geny, které jsou základem komplexních onemocnění v technice zvané mapování příměsí nebo mapování pomocí příměsi vazebná nerovnováha.

Jako jeden příklad lze uvést: Duffy Nula alela (FY * 0) má frekvenci téměř 100% subsaharských Afričanů, ale vyskytuje se velmi zřídka v populacích mimo tento region. Osoba, která má tuto alelu, má tedy větší pravděpodobnost, že bude mít subsaharské africké předky. sever a jih Han Číňan původ lze jednoznačně rozlišit pomocí sady 140 CÍLŮ.[5]

Byly vyvinuty sbírky AIM, které dokážou odhadnout geografický původ předků z Evropy.[6]

V návaznosti na vývoj starodávných databází DNA byly obdobně definovány starodávné informativní markery (aAIM) jako a jedno-nukleotidový polymorfismus která vykazuje podstatně odlišné frekvence mezi různými starodávnými populacemi. Sada aIM může být použita k identifikaci předků starověkých populací a nakonec ke kvantifikaci genetické podobnosti se současnými jedinci.[7]

Objev a vývoj

Objev informačních značek o původu byl umožněn vývojem sekvenování nové generace nebo NGS. NGS umožňuje studium genetických markerů izolací specifických genové sekvence.[8] Jednou z takových metod pro extrakci sekvence je použití restrikční enzymy konkrétně endonukleáza, který modifikuje sekvenci DNA. Tento enzym lze použít s DNA ligázou (spojující dvě různé DNA) a modifikovat DNA vložením DNA z jiného organismu.[9] Další metoda, sekvenování cDNA, nebo RNA sekvence, může také pomoci získat informace o přepisy v široké škále organismů a najít SNP (jednonukleotidové polymorfismy ), v rámci sekvence DNA.

Aplikace

Informační indikátory původu mají řadu aplikací v genetickém výzkumu, forenzní a soukromém průmyslu. Cíle, které naznačují predispozici k onemocněním, jako je cukrovka typu 2 mellitus a nemoc ledvin Bylo prokázáno, že snižují účinky genetická příměs v mapování předků při použití softwaru pro mapování příměsí.[10] Diferenciální schopnost indikátorů informujících o původu umožňuje vědcům a výzkumníkům zúžit geografické znepokojující populace; například nelegální obchodování s orgány lze vysledovat do určitých oblastí porovnáním vzorků odebraných od příjemců orgánů a dešifrováním cizího markeru v jejich těle.[11] Řada soukromých společností, jako např 23andMe a AncestryDNA, poskytují nákladově efektivní direct-to-consumer (DTC) genetické testování analýzou informativních markerů původu k určení geografického původu. Tyto soukromé společnosti shromažďují obrovské množství dat, jako jsou biologické vzorky a informace od spotřebitelů, které sami hlásí, což je postup známý jako biobanka umožnit jejich výzkumným pracovníkům objevit více poznatků o AIM.[12]

Ačkoli panely AIM mohou být užitečné pro screening nemocí, Zákon o nediskriminaci o genetických informacích (GINA) brání použití genetických informací pro pojištění a diskriminaci na pracovišti.[13]

Lékařský výzkum

Různé vlastnosti předků a jejich vztah k chorobám mohou vědcům pomoci určit vhodné přístupy léčby pro konkrétní populaci.[14] Lékařští vědci odhalili souvislost mezi rysy předků a některými běžnými chorobami; například bylo zjištěno, že jedinci afrického původu mají vyšší riziko astma než ti evropského původu.[15]

Panely AIM lze použít k detekci onemocnění rizikové faktory. Jeden takový panel byl vytvořen pro Afro-Američan předky založené na podmnožinách komerčně dostupných polí SNP. Tyto typy polí mohou pomoci snížit náklady na identifikaci rizikových faktorů, protože umožňují vědcům místo celého genomu vyšetřovat markery původu. To je způsobeno skutečností, že tato pole SNP zužují rozsah nezbytného screeningu ze stovek tisíc značek SNP na panel několika tisíců AIM.[16]

Zatímco někteří věří, že strukturované populace by měly být použity ve studiích, aby se lépe zjistily genetické asociace nemoci, je zásadním problémem sociální důsledky potenciálního rasového stigmatu, které může z těchto studií vyplynout. Studie provedená Yangem a kol. (2005) naznačuje, že technologie pro hlubší výzkum a identifikaci variací lidských nemocí souvisejících s předky již existuje.[14]

Viz také

Reference

  1. ^ „Polymorfismus (genetika)“. AccessScience. doi:10.1036/1097-8542.535500.
  2. ^ Pennisi Elizabeth (2007). „Genetická variace člověka“. Věda. 318 (5858): 1842–1843. doi:10.1126 / science.318.5858.1842. PMID  18096770.
  3. ^ Houck, Max M; Houck, editor.), Max M; (Firma), ProQuest (2015). Forenzní biologie. Oxford, Anglie; San Diego, Kalifornie: Academic Press. ISBN  9780128007112.CS1 maint: další text: seznam autorů (odkaz)
  4. ^ Sampson, Joshua N .; Kidd, Kenneth K .; Kidd, Judith R .; Zhao, Hongyu (2011-06-14). „Výběr SNP k identifikaci předků“. Annals of Human Genetics. 75 (4): 539–553. doi:10.1111 / j.1469-1809.2011.00656.x. ISSN  0003-4800. PMC  3141729. PMID  21668909.
  5. ^ Qu, Hui-Qi; Li, Quan; Xu, Shuhua; McCormick, Joseph B .; Fisher-Hoch, Susan P .; Xiong, Momiao; Qian, Ji; Jin, Li (2012). „Informační sada předků pro čínskou populaci Han“. G3: Geny, genomy, genetika. 2 (3): 339–341. doi:10,1534 / g3,112.001941. PMC  3291503. PMID  22413087.
  6. ^ Bauchet, Marc; McEvoy, Brian; Pearson, Laurel N .; Quillen, Ellen E .; Sarkisian, Tamara; Hovhannesyan, Kristine; Deka, Ranjan; Bradley, Daniel G .; Shriver, Mark D. (2007). „Měření stratifikace evropské populace pomocí údajů o genotypu microarray“. American Journal of Human Genetics. 80 (5): 948–956. doi:10.1086/513477. PMC  1852743. PMID  17436249.
  7. ^ Elhaik, Eran; Pirooznia, Mehdi; Syed, Syakir; Das, Ranajit; Esposito, Umberto (12. 12. 2018). „Informativní značky pro předky starověkých předků pro identifikaci jemné struktury starověké populace v Eurasijcích“. Geny. 9 (12): 625. doi:10,3390 / geny9120625. PMC  6316245. PMID  30545160.
  8. ^ Davey, John W .; Hohenlohe, Paul A .; Etter, Paul D .; Boone, Jason Q .; Catchen, Julian M .; Blaxter, Mark L. (červenec 2011). „Objev genetických markerů v celém genomu a genotypizace pomocí sekvenování nové generace“. Genetika hodnocení přírody. 12 (7): 499–510. doi:10.1038 / nrg3012. ISSN  1471-0056. PMID  21681211.
  9. ^ Loenen, Wil A. M .; Dryden, David T. F .; Raleigh, Elisabeth A .; Wilson, Geoffrey G .; Murray, Noreen E. (2013-10-18). „Nejdůležitější vlastnosti řezačů DNA: krátká historie restrikčních enzymů“. Výzkum nukleových kyselin. 42 (1): 3–19. doi:10.1093 / nar / gkt990. ISSN  1362-4962. PMC  3874209. PMID  24141096.
  10. ^ Keene, Keith L .; Mychaleckyj, Josyf C .; Leak, Tennille S .; Smith, Shelly G .; Perlegas, Peter S .; Potápěči, Jasmin; Langefeld, Carl D .; Freedman, Barry I .; Bowden, Donald W. (2008-07-25). „Zkoumání užitečnosti informačních markerů původu pro genetické asociační studie afroameričanů s diabetem typu 2 a konečným stadiem onemocnění ledvin“. Genetika člověka. 124 (2): 147–154. doi:10.1007 / s00439-008-0532-6. ISSN  0340-6717. PMC  2786006. PMID  18654799.
  11. ^ Severini, S .; Carnevali, E .; Margiotta, G .; Garcia-González, M.A .; Carracedo, Á. (2015-12-01). „Používání informačních značek původu jako vědeckého nástroje v boji proti nelegálnímu obchodu s lidskými ledvinami“. Forensic Science International: Genetics Supplement Series. 5: e302 – e304. doi:10.1016 / j.fsigss.2015.09.120. ISSN  1875-1768.
  12. ^ Stoeklé, Henri-Corto; Mamzer-Bruneel, Marie-France; Vogt, Guillaume; Hervé, Christian (2016-03-31). „23andMe: nový oboustranný model trhu s datovým bankovnictvím“. Lékařská etika BMC. 17 (1): 19. doi:10.1186 / s12910-016-0101-9. ISSN  1472-6939. PMC  4826522. PMID  27059184.
  13. ^ Slaughter (25. dubna 2007). „Prohlášení o správní politice: Zákon o nediskriminaci o genetických informacích (2007)“ (PDF).
  14. ^ A b Yang, Nan; Li, Hongzhe; Criswell, Lindsey A .; Gregersen, Peter K .; Alarcon-Riquelme, Marta E .; Koťata, Rick; Shigeta, Russell; Silva, Gabriel; Patel, Pragna I. (2005-09-29). „Zkoumání původu a etnické příslušnosti pomocí vysoce informativních markerů dialleické DNA: aplikace na rozmanité a smíšené populace a důsledky pro klinickou epidemiologii a soudní lékařství“. Genetika člověka. 118 (3–4): 382–392. doi:10.1007 / s00439-005-0012-1. ISSN  0340-6717. PMID  16193326.
  15. ^ Vergara, Candelaria; Caraballo, Luis; Mercado, Dilia; Jimenez, Silvia; Rojas, Winston; Rafaels, Nicholas; Ruka, Tracey; Campbell, Monica; Tsai, Yuhjung J. (2009-03-17). „Africký původ je spojen s rizikem astmatu a vysokým celkovým IgE v séru u populace z karibského pobřeží Kolumbie“. Genetika člověka. 125 (5–6): 565–579. doi:10.1007 / s00439-009-0649-2. ISSN  0340-6717. PMID  19290544.
  16. ^ Tandon, Arti; Patterson, Nick; Reich, David (22.12.2010). „Informační panely předků pro afroameričany založené na podmnožinách komerčně dostupných polí SNP“. Genetická epidemiologie. 35 (1): 80–83. doi:10.1002 / gepi.20550. ISSN  0741-0395. PMC  4386999. PMID  21181899.
Všeobecné