Tablica SNP - SNP array

Zobacz też: Mikromacierze DNA i genotypowanie SNP

W biologii molekularnej , SNP tablica jest typu mikromacierzy DNA , który służy do wykrywania polimorfizmu w populacji. Polimorfizm pojedynczego nukleotydu (SNP), zmienność w jednym miejscu w DNA jest najczęstszym rodzajem zmienności genomu. W ludzkim genomie zidentyfikowano około 335 milionów SNP , z których 15 milionów występuje z częstotliwością 1% lub wyższą w różnych populacjach na całym świecie.

Zasady

Podstawowe zasady macierzy SNP są takie same jak mikromacierzy DNA. Są to zbieżność hybrydyzacji DNA , mikroskopii fluorescencyjnej i wychwytywania DNA na powierzchni stałej. Trzy obowiązkowe elementy macierzy SNP to:

  1. Macierz zawierająca unieruchomione sondy oligonukleotydowe specyficzne dla alleli (ASO).
  2. Pofragmentowane sekwencje kwasu nukleinowego celu, znakowane barwnikami fluorescencyjnymi.
  3. System detekcji, który rejestruje i interpretuje sygnał hybrydyzacji .

Sondy ASO są często wybierane w oparciu o sekwencjonowanie reprezentatywnego panelu osób: pozycje, które różnią się w panelu z określoną częstotliwością, są wykorzystywane jako podstawa sond. Chipy SNP są ogólnie opisane przez liczbę pozycji SNP, które testują. Dla każdej pozycji SNP należy użyć dwóch sond, aby wykryć oba allele; gdyby użyto tylko jednej sondy, niepowodzenie eksperymentu byłoby nie do odróżnienia od homozygotyczności niesondowanego allelu.

Aplikacje

Profil liczby kopii DNA dla linii komórkowej raka piersi T47D (Affymetrix SNP Array)
Profil LOH dla linii komórkowej raka piersi T47D (Affymetrix SNP Array)

Macierz SNP jest użytecznym narzędziem do badania niewielkich różnic między całymi genomami . Najważniejsze zastosowania kliniczne macierzy SNP to określanie podatności na choroby i mierzenie skuteczności terapii lekowych zaprojektowanych specjalnie dla poszczególnych osób. W badaniach macierze SNP są najczęściej wykorzystywane do badań asocjacyjnych całego genomu . Każda osoba ma wiele SNP. Analiza sprzężeń genetycznych oparta na SNP może być wykorzystana do mapowania loci chorobowych i określania genów podatności na choroby u osobników. Połączenie map SNP i macierzy SNP o wysokiej gęstości umożliwia wykorzystanie SNP jako markerów chorób genetycznych o złożonych cechach . Na przykład badania asocjacyjne całego genomu zidentyfikowały SNPs związane z chorobami takimi jak reumatoidalne zapalenie stawów , rak prostaty. Macierz SNP może być również wykorzystana do wygenerowania wirtualnego kariotypu za pomocą oprogramowania do określenia liczby kopii każdego SNP w macierzy, a następnie wyrównania SNPs w porządku chromosomowym.

SNP można również wykorzystać do badania nieprawidłowości genetycznych w raku. Na przykład macierze SNP można wykorzystać do badania utraty heterozygotyczności (LOH). LOH występuje, gdy jeden allel genu jest zmutowany w szkodliwy sposób, a normalnie funkcjonujący allel zostaje utracony. LOH występuje powszechnie w onkogenezie. Na przykład geny supresorowe guza pomagają zapobiegać rozwojowi raka. Jeśli dana osoba ma jedną zmutowaną i dysfunkcyjną kopię genu supresorowego nowotworu, a jego druga, funkcjonalna kopia genu ulegnie uszkodzeniu, może być bardziej podatna na rozwój raka.

Inne metody oparte na chipach, takie jak porównawcza hybrydyzacja genomowa, mogą wykrywać przyrosty lub delecje genomu prowadzące do LOH. Macierze SNP mają jednak dodatkową zaletę, że są w stanie wykryć LOH neutralny pod względem kopii (zwany również disomią jednorodzicielską lub konwersją genów). LOH neutralny pod względem kopiowania jest formą nierównowagi allelicznej. W LOH neutralnym pod względem kopii brakuje jednego allelu lub całego chromosomu od rodzica. Ten problem prowadzi do duplikacji drugiego allelu rodzicielskiego. LOH neutralny pod względem kopii może być patologiczny. Powiedzmy na przykład, że allel matki jest typu dzikiego iw pełni funkcjonalny, a allel ojca jest zmutowany. Jeśli brakuje allelu matki, a dziecko ma dwie kopie zmutowanego allelu ojca, może wystąpić choroba.

Macierze SNP o wysokiej gęstości pomagają naukowcom identyfikować wzorce nierównowagi allelicznej. Badania te mają potencjalne zastosowania prognostyczne i diagnostyczne. Ponieważ LOH jest tak powszechny w wielu ludzkich nowotworach, macierze SNP mają ogromny potencjał w diagnostyce nowotworów. Na przykład, ostatnie badania macierzowe SNP wykazały, że guzy lite, takie jak rak żołądka i rak wątroby, wykazują LOH, podobnie jak nowotwory nielite, takie jak nowotwory hematologiczne , ALL , MDS , CML i inne. Badania te mogą dostarczyć informacji na temat rozwoju tych chorób, a także informacji o tym, jak tworzyć dla nich terapie.

Hodowla wielu gatunków zwierząt i roślin została zrewolucjonizowana przez pojawienie się macierzy SNP. Metoda opiera się na przewidywaniu wartości genetycznej poprzez uwzględnienie relacji między osobami na podstawie danych z macierzy SNP. Proces ten jest znany jako selekcja genomowa. Tablice dla konkretnych upraw znajdują zastosowanie w rolnictwie.

Bibliografia

Dalsza lektura