Pole SNP - SNP array
![]() | tento článek vyžaduje pozornost odborníka na výpočetní biologii.Duben 2016) ( |
v molekulární biologie, Pole SNP je typ DNA microarray který se používá k detekci polymorfismy v rámci populace. A polymorfismus jednoho nukleotidu (SNP), variace na jednom místě v DNA, je nejčastějším typem variace v genomu. V EU bylo identifikováno přibližně 335 milionů SNP lidský genom,[1] 15 milionů z nich je přítomno na frekvencích 1% nebo vyšších v různých populacích po celém světě.[2]
Zásady
Základní principy pole SNP jsou stejné jako u DNA microarray. Jedná se o konvergenci DNA hybridizace, fluorescenční mikroskopie a zachycení DNA na pevném povrchu. Tři povinné součásti polí SNP jsou:[3]
- Pole obsahující imobilizované alelově specifický oligonukleotid (ASO) sondy.
- Roztříštěný nukleová kyselina sekvence cíle, značené fluorescenčními barvivy.
- Detekční systém, který zaznamenává a interpretuje hybridizace signál.
Sondy ASO jsou často vybírány na základě sekvenování reprezentativního panelu jednotlivců: jako základ pro sondy se používají polohy, u nichž se v panelu liší stanovenou frekvencí. Čipy SNP jsou obecně popsány počtem pozic SNP, které testují. Pro detekci obou alel musí být pro každou pozici SNP použity dvě sondy; pokud by byla použita pouze jedna sonda, experimentální selhání by bylo nerozeznatelné od homozygotnost alely nesondované.[4]
Aplikace


Pole SNP je užitečný nástroj pro studium nepatrných odchylek mezi celky genomy. Nejdůležitější klinické aplikace polí SNP jsou pro stanovení náchylnosti k nemoci[5] a pro měření účinnosti lékových terapií určených speciálně pro jednotlivce.[6] Ve výzkumu se nejčastěji používají pole SNP genomové asociační studie.[7] Každý jednotlivec má mnoho SNP. Založené na SNP genetická vazba analýzu lze použít k mapování lokusů onemocnění a ke stanovení genů náchylnosti k chorobám u jednotlivců. Kombinace SNP map a polí s vysokou hustotou SNP umožňuje, aby byly SNP použity jako markery pro genetická onemocnění, která mají složité vlastnosti. Například, genomové asociační studie identifikovali SNP spojené s chorobami, jako je revmatoidní artritida,[8] rakovina prostaty,[9] Pole SNP lze také použít ke generování virtuálního karyotyp pomocí softwaru k určení počtu kopií každého SNP na poli a poté zarovnání SNP v chromozomálním pořadí.[10]
SNP lze také použít ke studiu genetických abnormalit u rakoviny. Ke studiu lze například použít pole SNP ztráta heterozygotnosti (LOH). K LOH dochází, když je jedna alela genu mutována škodlivým způsobem a normálně fungující alela je ztracena. LOH se běžně vyskytuje v onkogenezi. Například geny potlačující nádory pomáhají bránit rozvoji rakoviny. Pokud má člověk jednu mutovanou a nefunkční kopii tumor supresorového genu a jeho druhá funkční kopie genu je poškozena, může se u něj zvýšit pravděpodobnost vzniku rakoviny.[11]
Další metody založené na čipech, jako je komparativní genomová hybridizace může detekovat genomické zisky nebo delece vedoucí k LOH. Pole SNP však mají další výhodu v tom, že dokážou detekovat LOH s neutrálním kopírováním (také nazývané uniparental disomy nebo genová konverze). Copy-neutral LOH je forma alelické nerovnováhy. V copy-neutral LOH chybí jedna alela nebo celý chromozom od rodiče. Tento problém vede k duplikaci druhé rodičovské alely. Copy-neutral LOH může být patologický. Řekněme například, že mateřská alela je divokého typu a plně funkční a otcova alela je mutována. Pokud alela matky chybí a dítě má dvě kopie mutované alely otce, může dojít k onemocnění.
Pole s vysokou hustotou SNP pomáhají vědcům identifikovat vzorce alelické nerovnováhy. Tyto studie mají potenciální prognostické a diagnostické využití. Protože LOH je tak běžný u mnoha lidských rakovin, mají pole SNP velký potenciál v diagnostice rakoviny. Například nedávné studie pole SNP ukázaly, že solidní nádory jako rakovina žaludku a rakovina jater ukázat LOH, stejně jako jiné než solidní malignity, jako je hematologické malignity, VŠECHNO, MDS, CML a další. Tyto studie mohou poskytnout vhled do vývoje těchto onemocnění a také informace o tom, jak pro ně vytvořit terapii.[12]
Rozmnožování řady živočišných a rostlinných druhů přineslo revoluci díky vývoji polí SNP. Metoda je založena na predikci genetických zásluh začleněním vztahů mezi jednotlivci na základě dat pole SNP.[13] Tento proces je známý jako genomová selekce.
Reference
- ^ "Shrnutí dbSNP". www.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 4. října 2017.
- ^ Konsorcium projektu 1000 genomů (2010). „Mapa variace lidského genomu od sekvenování v populační škále“. Příroda. 467 (7319): 1061–1073. Bibcode:2010Natur.467.1061T. doi:10.1038 / nature09534. ISSN 0028-0836. PMC 3042601. PMID 20981092.
- ^ LaFramboise, T. (1. července 2009). „Pole s jedním nukleotidovým polymorfismem: desetiletí biologického, výpočetního a technologického pokroku“. Výzkum nukleových kyselin. 37 (13): 4181–4193. doi:10.1093 / nar / gkp552. PMC 2715261. PMID 19570852.
- ^ Rapley, Ralph; Harbron, Stuart (2004). Molekulární analýza a objev genomu. Chichester [u.a]: Wiley. ISBN 978-0-471-49919-0.
- ^ Schaaf, Christian P .; Wiszniewska, Joanna; Beaudet, Arthur L. (22. září 2011). Msgstr "Kopírovat počet a pole SNP v klinické diagnostice". Roční přehled genomiky a lidské genetiky. 12 (1): 25–51. doi:10.1146 / annurev-genom-092010-110715. PMID 21801020.
- ^ Alwi, Zilfalil Bin (2005). „Využití SNP ve studiích farmakogenomiky“. Malaysian Journal of Medical Sciences: MJMS. 12 (2): 4–12. ISSN 1394-195X. PMC 3349395. PMID 22605952.
- ^ Mezinárodní konsorcium HapMap (2003). „Mezinárodní projekt HapMap“ (PDF). Příroda. 426 (6968): 789–796. Bibcode:2003 Natur.426..789G. doi:10.1038 / nature02168. hdl:2027.42/62838. ISSN 0028-0836. PMID 14685227. S2CID 4387110.
- ^ Walsh, Alice M .; Whitaker, John W .; Huang, C. Chris; Cherkas, Yauheniya; Lamberth, Sarah L .; Brodmerkel, Carrie; Curran, Mark E .; Dobrin, Radu (30. dubna 2016). „Integrativní genomová dekonvoluce lokusů revmatoidní artritidy GWAS na asociace genových a buněčných typů“. Genome Biology. 17 (1): 79. doi:10.1186 / s13059-016-0948-6. PMC 4853861. PMID 27140173.
- ^ Amin Al Olama, A .; et al. (Listopad 2010). „Genetika diabetu 2. typu: co jsme se naučili od GWAS?“. Annals of the New York Academy of Sciences. 1212 (1): 59–77. Bibcode:2010NYASA1212 ... 59B. doi:10.1111 / j.1749-6632.2010.05838.x. PMC 3057517. PMID 21091714.
- ^ Sato-Otsubo, Aiko; Sanada, Masashi; Ogawa, Seishi (únor 2012). „Single-Nucleotide Polymorphism Array Karyotyping in Clinical Practice: Where, When, and How?“. Semináře z onkologie. 39 (1): 13–25. doi:10.1053 / j.seminoncol.2011.11.010. PMID 22289488.
- ^ Zheng, Hai-Tao (2005). „Ztráta heterozygotnosti analyzovaná pomocí pole jednoho nukleotidového polymorfismu u rakoviny“. World Journal of Gastroenterology. 11 (43): 6740–4. doi:10,3748 / wjg.v11.i43.6740. PMC 4725022. PMID 16425377.
- ^ Mao, Xueying; Young, Bryan D; Lu, Yong-Jie (2007). „Využití mikročipů s jedním nukleotidovým polymorfismem ve výzkumu rakoviny“. Současná genomika. 8 (4): 219–228. doi:10.2174/138920207781386924. ISSN 1389-2029. PMC 2430687. PMID 18645599.
- ^ Meuwissen TH, Hayes BJ, Goddard ME (2001). „Predikce celkové genetické hodnoty pomocí map genů s hustou značkou“. Genetika. 157 (4): 1819–29. PMC 1461589. PMID 11290733.
Další čtení
- Barnes, Michael R. (2003). "Genetická variace člověka: databáze a koncepty". In Barnes, Michael R .; Gray, Ian C. (eds.). Bioinformatika pro genetiky. str.39 –70. doi:10.1002 / 0470867302.ch3. ISBN 978-0-470-84393-2.
- Hehir-Kwa, J. Y .; Egmont-Petersen, M .; Janssen, I. M .; Smeets, D .; Van Kessel, A. G .; Veltman, J. A. (2007). „Profilování počtu kopií v celém genomu na bakteriálních umělých chromozomech s vysokou hustotou, jedno-nukleotidových polymorfismech a oligonukleotidových mikročipech: Porovnání platformy založené na statistické analýze výkonu“. Výzkum DNA. 14 (1): 1–11. doi:10.1093 / dnares / dsm002. PMC 2779891. PMID 17363414.
- John, Sally; Shephard, Neil; Liu, Guoying; Zeggini, Eleftheria; Cao, Manqiu; Chen, Wenwei; Vasavda, Nisha; Mills, Tracy; Barton, Anne; Hinks, Anne; Eyre, Steve; Jones, Keith W .; Ollier, William; Silman, Alan; Gibson, Neil; Worthington, Jane; Kennedy, Giulia C. (2004). „Skenování celého genomu, u komplexní nemoci, s použitím 11 245 jedno-nukleotidových polymorfismů: srovnání s mikrosatelity“. American Journal of Human Genetics. 75 (1): 54–64. doi:10.1086/422195. PMC 1182008. PMID 15154113.
- Mei, R; Galipeau, P. C .; Prass, C; Berno, A; Ghandour, G; Patil, N; Wolff, R. K.; Chee, M. S .; Reid, B. J .; Lockhart, D. J. (2000). „Detekce alelické nerovnováhy v celém genomu pomocí lidských SNP a polí s vysokou hustotou DNA“. Výzkum genomu. 10 (8): 1126–37. doi:10.1101 / gr.10.8.1126. PMC 2235196. PMID 10958631.
- Schaid, Daniel J .; Guenther, Jennifer C .; Christensen, Gerald B .; Hebbring, Scott; Rosenow, Carsten; Hilker, Christopher A .; McDonnell, Shannon K .; Cunningham, Julie M .; Slager, Susan L .; Blute, Michael L .; Thibodeau, Stephen N. (2004). „Srovnání mikrosatelitů versus jedno-nukleotidové polymorfismy v screeningu vazby genomu na lokusy rakoviny prostaty - citlivost“. American Journal of Human Genetics. 75 (6): 948–65. doi:10.1086/425870. PMC 1182157. PMID 15514889.
- Sellick, G. S .; Longman, C; Tolmie, J; Newbury-Ecob, R; Geenhalgh, L; Hughes, S; Whiteford, M; Garrett, C; Houlston, R. S. (2004). „Hledání genomové vazby pro lokusy Mendelianovy choroby lze efektivně provádět pomocí polí genotypizace SNP s vysokou hustotou“. Výzkum nukleových kyselin. 32 (20): e164. doi:10.1093 / nar / gnh163. PMC 534642. PMID 15561999.
- Plachty, O; Finn, S; O'Leary, J (2003). "Mikročipy nukleové kyseliny: Přehled". Aktuální diagnostická patologie. 9 (3): 155–8. doi:10.1016 / S0968-6053 (02) 00095-9.