Mezinárodní projekt HapMap - International HapMap Project

The Mezinárodní projekt HapMap byla organizace, jejímž cílem bylo vyvinout a haplotyp mapa (HapMap) z lidský genom, popsat běžné lidské vzorce genetická variace. HapMap se používá k hledání genetických variant ovlivňujících zdraví, nemoci a reakce na léky a faktory prostředí. Informace produkované projektem jsou volně dostupné pro výzkum.

Mezinárodní projekt HapMap je spolupráce mezi výzkumnými pracovníky z akademických center, neziskovými biomedicínskými výzkumnými skupinami a soukromými společnostmi v Kanada, Čína (počítaje v to Hongkong ), Japonsko, Nigérie, Spojené království a Spojené státy. Oficiálně to začalo schůzkou ve dnech 27. až 29. října 2002 a mělo to trvat asi tři roky. Skládá se ze dvou fází; úplné údaje získané ve fázi I byly zveřejněny dne 27. října 2005.[1] Analýza datové sady fáze II byla zveřejněna v říjnu 2007.[2] Datová sada Fáze III byla vydána na jaře 2009 a publikace představující konečné výsledky byla zveřejněna v září 2010.[3]

Pozadí

Na rozdíl od vzácnější Mendelian nemoci, kombinace různých geny a životní prostředí hraje roli ve vývoji a progresi běžných nemocí (jako je např cukrovka, rakovina, srdeční choroba, mrtvice, Deprese, a astma ), nebo v individuální reakci na farmakologické agenti. K nalezení genetických faktorů podílejících se na těchto onemocněních je možné v zásadě udělat a genomová asociační studie: získat úplnou genetickou sekvenci několika jedinců, někteří s onemocněním a někteří bez, a poté hledat rozdíly mezi těmito dvěma sadami genomů. V té době nebyl tento přístup proveditelný z důvodu nákladů na úplné sekvenování genomu. Projekt HapMap navrhl zkratku.

Ačkoli jakékoli dva nesouvisející lidé sdílejí asi 99,5% jejich DNA sekvence, jejich genomy se liší u konkrétních nukleotid umístění. Takové stránky jsou známé jako jednonukleotidové polymorfismy (SNP) a každá z možných výsledných genových forem se nazývá an alela. Projekt HapMap se zaměřuje pouze na běžné SNP, tedy ty, kde se každá alela vyskytuje alespoň u 1% populace.

Každá osoba má dvě kopie všech chromozomy, kromě pohlavní chromozomy v muži. Pro každý SNP se kombinace alel, kterou má člověk, nazývá a genotyp. Genotypizace odkazuje na odhalení toho, jaký genotyp má člověk na konkrétním místě. Projekt HapMap vybral vzorek 269 jedinců a vybral několik milionů dobře definovaných SNP, genotypoval jednotlivce pro tyto SNP a zveřejnil výsledky.

Alely blízkých SNP na jednom chromozomu jsou korelované. Konkrétně, pokud je známa alela jednoho SNP pro daného jedince, lze často předpovídat alely blízkých SNP. Je to proto, že každý SNP vznikl v evoluční historii jako jediný bod mutace, a poté byl přenesen na chromozom obklopený dalšími, dřívějšími, bodovými mutacemi. SNP, které jsou na chromozomu odděleny velkou vzdáleností, obvykle nejsou příliš dobře korelované, protože rekombinace se vyskytuje v každé generaci a mísí alelové sekvence dvou chromozomů. Sekvence po sobě jdoucích alel na určitém chromozomu je známá jako a haplotyp.

K nalezení genetických faktorů podílejících se na konkrétní nemoci lze postupovat následovně. Nejprve je identifikována určitá oblast zájmu v genomu, pravděpodobně z dřívějších studií dědičnosti. V této oblasti se najde sada označte SNP z dat HapMap; jedná se o SNP, které velmi dobře korelují se všemi ostatními SNP v regionu. Učení alel tagu SNP u jedince tedy s velkou pravděpodobností určí haplotyp jedince. Dále se určí genotyp pro tyto značky SNP u několika jedinců, někteří s onemocněním a někteří bez. Porovnáním obou skupin určí jedna pravděpodobné umístění a haplotypy, které se na nemoci podílejí.

Použité vzorky

Haplotypy jsou obecně sdílené mezi populacemi, ale jejich frekvence se může velmi lišit. Pro zařazení do HapMap byly vybrány čtyři populace: 30 dospělých a obou rodičů Yoruba tria z Ibadan, Nigérie (YRI), 30 trojic obyvatel Utahu na severu a západě evropský předků (CEU), 44 nesouvisejících japonských jedinců z Tokio, Japonsko (JPT) a 45 nesouvisející Han Číňan jednotlivci z Peking, Čína (CHB). Ačkoli by haplotypy odhalené z těchto populací měly být užitečné pro studium mnoha dalších populací, paralelní studie v současné době zkoumají užitečnost zahrnutí dalších populací do projektu.

Všechny vzorky byly odebrány prostřednictvím procesu zapojení komunity s příslušným informovaným souhlasem. Proces zapojení komunity byl navržen tak, aby identifikoval a pokusil se reagovat na kulturně specifické problémy a poskytl účastnícím se komunitám vstup do procesu informovaného souhlasu a odběru vzorků.[4]

Ve fázi III bylo shromážděno 11 globálních skupin předků: ASW (africký původ v jihozápadních USA); CEU (obyvatelé Utahu se původem ze severní a západní Evropy ze sbírky CEPH); CHB (Han Chinese v Pekingu, Čína); CHD (Číňané v Metropolitním Denveru v Coloradu); GIH (indiáni Gujarati v Houstonu v Texasu); JPT (Japonci v Tokiu, Japonsko); LWK (Luhya ve Webuye v Keni); MEX (mexický původ v Los Angeles, Kalifornie); MKK (Masajové v Kinyawě v Keni); TSI (Toskánci v Itálii); YRI (Yoruba v Ibadanu v Nigérii).[5]

FázeIDMístoPopulaceDetail
I / IICEUSpojené státyUtah obyvatelé s Severní a Západoevropský původ z CEPH sbírkaDetail
I / IICHBČínaHan Číňan v Peking, ČínaDetail
I / IIJPTJaponskojaponský v Tokio, JaponskoDetail
I / IIYRINigérieYoruba v Ibadan, NigérieDetail
IIIASWSpojené státyAfrického původu v Jihozápad USADetail
IIICHDSpojené státyčínština v metropolitní Denver, CO, Spojené státyDetail
IIIGIHSpojené státyGudžarátština Indiáni v Houston, TX, Spojené státyDetail
IIILWKKeňaLuhya v Webuye, KeňaDetail
IIIMKKKeňaMasajové v Kinyawa, KeňaDetail
IIIMXLSpojené státyMexický původ v Los Angeles, CA, Spojené státyDetail
IIITSIItálieToscani v ItaliaDetail

Byly také vytvořeny tři kombinované panely, které umožňují lepší identifikaci SNP ve skupinách mimo devět homogenních vzorků: CEU + TSI (kombinovaný panel obyvatel Utahu se původem ze severní a západní Evropy ze sbírky CEPH a Tuscanů v Itálii); JPT + CHB (kombinovaný panel japonštiny v Tokiu, Japonsku a čínštině Han v Pekingu, Čína) a JPT + CHB + CHD (kombinovaný panel japonštiny v Tokiu, Japonsku, čínština Han v Pekingu, Číně a čínština v metropolitním Denveru v Coloradu) . Například CEU + TSI je lepší model britských britských jednotlivců než samotná CEU.[5]

Vědecká strategie

V 90. letech bylo nákladné sekvenovat celé genomy pacientů. Takže Národní institut zdraví přijal myšlenku „zkratky“, která spočívala v pohledu pouze na místa na genomu, kde má mnoho lidí variantní jednotku DNA. Teorie zkratky spočívala v tom, že jelikož jsou hlavní nemoci běžné, byly by způsobeny také genetické varianty. Přírodní výběr udržuje lidský genom bez variant, které poškozují zdraví před růstem dětí, teorie se držela, ale selhává proti variantám, které udeří později v životě, což jim umožní stát se zcela běžnými (V roce 2002 Národní institut zdraví zahájil projekt ve výši 138 milionů dolarů s názvem HapMap katalogizovat běžné varianty v evropských, východoasijských a afrických genomech).[6]

Ve fázi I byl genotypován jeden společný SNP každých 5 000 bází. Celkově bylo genotypováno více než jeden milion SNP. Genotypizaci provádělo 10 center s využitím pěti různých genotypizačních technologií. Kvalita genotypizace byla hodnocena pomocí duplikátů nebo souvisejících vzorků a prováděním pravidelných kontrol kvality, kdy centra musela genotypovat společné soubory SNP.

Kanadský tým vedl Thomas J. Hudson na McGill University v Montreal a zaměřena na chromozomy 2 a 4p. Čínský tým vedl Huanming Yang v Peking a Šanghaj, a Lap-Chee Tsui v Hongkong a zaměřil se na chromozomy 3, 8p a 21. Japonský tým vedl Yusuke Nakamura na Tokijská univerzita a zaměřil se na chromozomy 5, 11, 14, 15, 16, 17 a 19. Britský tým vedl David R. Bentley na Sanger Institute a zaměřila se na chromozomy 1, 6, 10, 13 a 20. Byly tam čtyři genotypizační centra Spojených států: tým vedený Mark Chee a Arnold Oliphant na Illumina Inc. v San Diego (studium chromozomů 8q, 9, 18q, 22 a X), tým vedený David Altshuler a Mark Daly na Široký institut v Cambridge, USA (chromozomy 4q, 7q, 18p, Y a mitochondrie ), tým vedený Richard Gibbs na Baylor College of Medicine v Houston (chromozom 12) a tým vedený Pui-Yan Kwok na University of California, San Francisco (chromozom 7p).

Aby bylo možné získat dostatek SNP k vytvoření Mapy, Konsorcium financovalo velký projekt opětovného sekvenování, aby objevilo miliony dalších SNP. Ty byly předloženy veřejnosti dbSNP databáze. Výsledkem bylo, že do srpna 2006 databáze obsahovala více než deset milionů SNP a více než 40% z nich bylo známo polymorfní. Pro srovnání, na začátku projektu bylo identifikováno méně než 3 miliony SNP a ne více než 10% z nich bylo známo, že jsou polymorfní.

Během fáze II byly genotypovány více než dva miliony dalších SNP v celém genomu David R. Cox, Kelly A. Frazer a další na Perlegen Sciences a 500 000 společností Affymetrix.

Přístup k datům

Všechna data generovaná projektem, včetně frekvencí SNP, genotypy a haplotypy, byly umístěny ve veřejné doméně a jsou k dispozici ke stažení.[7] Tato webová stránka také obsahuje prohlížeč genomu, který umožňuje najít SNP v jakékoli oblasti zájmu, jejich alelové frekvence a jejich přidružení k blízkým SNP. K dispozici je také nástroj, který může určit SNP značek pro danou oblast zájmu. K těmto datům lze také přistupovat přímo z široce používaných Haploview program.

Publikace

Viz také

Reference

  1. ^ Altshuler, David; Donnelly, Peter; Mezinárodní konsorcium HapMap (říjen 2005). „Haplotypová mapa lidského genomu“. Příroda. 437 (7063): 1299–1320. doi:10.1038 / nature04226. ISSN  1476-4687.
  2. ^ Frazer, Kelly A .; Ballinger, Dennis G .; Cox, David R .; Hinds, David A .; Stuve, Laura L .; Gibbs, Richard A .; Belmont, John W .; Boudreau, Andrew; Hardenbol, Paul; Leal, Suzanne M .; Pasternak, Shiran (říjen 2007). „Mapa lidské generace haplotypu druhé generace s více než 3,1 milionu SNP“. Příroda. 449 (7164): 851–861. doi:10.1038 / nature06258. ISSN  1476-4687.
  3. ^ Altshuler, David M .; Gibbs, Richard A .; Peltonen, Leena; Altshuler, David M .; Gibbs, Richard A .; Peltonen, Leena; Dermitzakis, Emmanouil; Schaffner, Stephen F .; Yu, Fuli; Peltonen, Leena; Dermitzakis, Emmanouil (září 2010). „Integrace běžné a vzácné genetické variace v různých lidských populacích“. Příroda. 467 (7311): 52–58. doi:10.1038 / nature09298. ISSN  1476-4687.
  4. ^ Rotimi, Charles; Leppert, Mark; Matsuda, Ichiro; Zeng, Changqing; Zhang, Houcan; Adebamowo, Clement; Ajayi, Ike; Aniagwu, Toyin; Dixon, Missy; Fukushima, Yoshimitsu; Macer, Darryl (2007). „Zapojení komunity a informovaný souhlas v mezinárodním projektu HapMap“. Genomika veřejného zdraví. 10 (3): 186–198. doi:10.1159/000101761. ISSN  1662-4246. PMID  17575464.
  5. ^ A b Mezinárodní konsorcium HapMap a kol. (2010). Integrace běžné a vzácné genetické variace v různých lidských populacích. Příroda, 467, 52-8. doi
  6. ^ Naidoo N, Pawitan Y, Soong R, Cooper DN, Ku CS (říjen 2011). „Lidská genetika a genomika deset let po vydání konceptu lidského genomu. Lidská genomika. 5 (6): 577–622. doi:10.1186/1479-7364-5-6-577. PMC  3525251. PMID  22155605.
  7. ^ Thorisson, Gudmundur A .; Smith, Albert V .; Krishnan, Lalitha; Stein, Lincoln D. (01.11.2005). „Mezinárodní web projektu HapMap“. Výzkum genomu. 15 (11): 1592–1593. doi:10,1101 / gr. 4413105. ISSN  1088-9051. PMC  1310647. PMID  16251469.

externí odkazy