Кіріспе

Жағдайға қатысы болуы мүмкін ген. Генетикалық қауымдастық зерттеулерін жүргізудегі кандидаттық гендік тәсіл, қызығушылық тудыратын алдын ала анықталған гендердегі генетикалық өзгерістер мен фенотиптер немесе аурулар арасындағы байланыстарға назар аударады. Бұл, гипотезаға қатысты емес, бүкіл геномды (GWAS) зерттеуге қарама-қарсы келеді, ол жалпы генетикалық варианттардың (әдетте SNP) және қызығушылық тудыратын белгілердің арасындағы байланыстарды анықтау үшін геномды толығымен сканерлейді. Кандидаттық гендер көбінесе геннің белгілі бір қасиетке немесе ауруға биологиялық функционалдық әсері туралы алдын ала білімге негізделген зерттеулер үшін таңдалады. Геномның белгілі бір, биологиялық маңызды аймақтарындағы аллельдік вариацияға назар аударудың себебі, ген ішіндегі белгілі бір аллельдер аталған геннің функциясына тікелей әсер етуі және зерттеліп жатқан фенотиптің немесе аурудың күйінің өзгеруіне әкелуі мүмкін. Бұл тәсіл көбінесе "Ауруға шалған адамдарда кандидаттық геннің бір аллелі, ауруға шалмағандарға қарағанда жиірек кездесе ме?" деген сұраққа жауап беру үшін жағдайды бақылау зерттеуін немесе жоғары қуатты көшірме әрекеттерін пайдаланады. Кандидаттық гендерді зерттеудің мұндай белгілерге жарық түсіре алмауының себебі жеткіліксіз статистикалық қуат, ғалымдардың белгілі бір гендегі белгілі бір аллельді дұрыс болжау мүмкіндігінің төмен болуы, нашар әдістемелік тәжірибелер және деректерді іздеумен байланысты.

Таңдау

Тиісті кандидат гендер әдетте белгілі биологиялық, физиологиялық немесе функционалдық маңыздылығы негізінде таңдалады. Бұл тәсіл аурудың белгілі немесе теориялық биологиясы туралы қолданыстағы білімге сүйенумен шектеледі. Алайда, молекулалық құралдар ауру механизмдерін түсінуге және геномда қызығушылық тудыратын аймақтарды анықтауға мүмкіндік береді. Геномдық ауқымды қатыстыру зерттеулері (GWAS) және сандық белгілер локусын (QTL) карталау бүкіл геном бойынша кең таралған өзгергіштікті зерттейді және осылайша, потенциалды кандидат геннің ішінде немесе жанында болатын қызығушылықтың жаңа аймағын анықтауға мүмкіндік береді. Микромассив деректері зерттеушілерге жағдайлар мен бақылау топтары арасындағы ген экспрессиясының айырмашылықтарын зерттеуге және қызығушылық тудыратын жаңа потенциалды гендерді анықтауға көмектеседі. Организмдер арасындағы үлкен айырмашылықтар кейде бір нуклеотидтік полиморфизмдердегі (SNP) қалыпты өзгергішті, аурумен байланысты өзгергіштігі бар кандидат геннен ажыратуды қиындатады. Үлкен көлемдегі деректерді талдау кезінде ең ықтимал вариантқа жетуге көмектесетін бірнеше фактор бар. Бұл факторлар SNP-лардың басымдығы, гендердегі функционалдық өзгерістердің салыстырмалы тәуекелі және SNP-лар арасындағы байланыс тепе-теңдігін қамтиды. Түрлер арасында гендерді зерттеу үшін көптеген онлайн дерекқорлар қол жетімді. Ген – түрлер арасындағы көптеген гендердің фенотиптері, жолдары және вариациялары туралы ақпаратқа қол жеткізуге мүмкіндік беретін осындай дерекқорлардың бірі. Жолдардағы гендер арасындағы функционалдылықты зерттегенде, Гендік онтология консорциумы осы қатынастарды картаға түсіруге көмектеседі. GO жобасы ген өнімдерін түрге тәуелсіз үш түрлі жолмен сипаттайды: биологиялық процестер, жасушалық компоненттер және молекулалық функциялар. Бұл ақпаратты пайдалану жол туралы алдын ала білімді арттырып, ең ықтимал кандидат генді таңдауға көмектеседі. Topp Gene – бұл пайдаланушыларға функционалдық аннотацияларды немесе желілік талдауларды қолдана отырып, кандидат гендерге басымдық беруге мүмкіндік беретін тағы бір пайдалы дерекқор. ToppGene зерттеушілерге жоғары өнімді геномдық технологиялар арқылы ашылған кандидат гендердің үлкен жиынтықтарынан ықтимал кандидат гендердің кіші топтамасын таңдауға көмектеседі. Lynx – интеграцияланған жүйелер биологиясы платформасы, ол пайдаланушыларға функционалдық аннотацияларды және гендік жұптық қауымдастық желілерін қолдана отырып, кандидат гендерге басымдық беруге мүмкіндік береді. Lynx пайдаланушыларға белгілі бір ауруларға немесе фенотипке ықпал ететін белгілі гендердің тізімі немесе жаңа буын РНК тізбектеу технологиясынан дифференциалды экспрессияланған ген болуы мүмкін кіріс гендерінің тізіміне қатысты бүкіл геномнан кандидат гендерді таңдауға көмектесетін екі күрделі басымдық беру құралын, Cheetoh және PINTA ұсынады.

Кандидат-гендік әдіске дейін

Кандидаттық гендік тәсіл толыққанды дамымас бұрын, аурулармен байланысты гендерді анықтау үшін әртүрлі басқа әдістер қолданылды. Бұл әдістер генетикалық скринингті пайдалану арқылы генетикалық байланыс пен позициялық клондауды зерттеді және Мендель ауруларындағы қатысты тәуекел гендерін анықтауда тиімді болды. Дегенмен, бұл әдістер күрделі ауруларды зерттеуде бірнеше себепке байланысты тиімді емес: Көптеген адам ауруларында ауру фенотипінің өзгеруі қалыпты жағдай. Бұл зерттеу үшін нақты жас тобын немесе фенотиптік маркерді таңдауды қиындатады.

Сындар

Кандидат гендерді зерттеу деректерді пайдалануды теңестіруге тырысады, сонымен бірге жалған оң немесе теріс нәтижелерді жасау мүмкіндігін азайтуға ұмтылады. Бұл генетикалық байланыстар туралы мәліметтерді өте мұқият қарастыруды қажет етеді. Бір сын – кандидат гендерді зерттеудегі қауымдастықтардың нәтижелері кейінгі зерттеулерде оңай қайталанбайды. Мысалы, депрессияға қатысты 18 жақсы зерттелген кандидат генді (әрқайсысы 10 немесе одан да көп жарияланым) зерттеуде, бастапқы жарияланымдардағыдан әлдеқайда үлкен үлгілер қолданылғанмен депрессиямен маңызды байланыс анықталмады. Статистикалық мәселелерден (мысалы, жеткіліксіз зерттеулер) басқа, бұл сәйкессіздікке көбінесе популяциялық стратификация кінәлі деп есептеледі; сондықтан, белгілі бір фенотипті анықтайтын критерийлерге, сондай-ақ зерттеу жобасындағы басқа өзгерістерге де сақ болу керек. Ким және әріптестері жүргізген зерттеуде шошқалар мен адамдардағы семіздік белгісіне байланысты гендер салыстырмалы геномика және хромосомалық мұрагерлік арқылы анықталды. Осы екі әдісті қолдану арқылы зерттеушілер кандидат гендерді зерттеулер тек алдыңғы білімге негізделген деген сынды жоңдады. Салыстырмалы геномика адам және шошқаның сандық белгілер локустарын геномдық кешенді белгілер талдауы (GCTA) әдісі арқылы зерттеу арқылы аяқталды, бұл зерттеушілерге генетикалық вариацияны нақты хромосомаларға бейімдеуге мүмкіндік берді. Бұл мұрагерлік параметріне белгілі бір хромосомалық аймақтардағы фенотиптік вариацияның қайда екенін түсінуге мүмкіндік берді, осылайша осы аймақтардағы кандидат маркерлер мен гендерге дейін кеңейді. Басқа зерттеулер де кандидат гендерді кең таралған, толықтыратын тәсілмен табу үшін есептеу әдістерін қолдана алады, мысалы, Тиффин және әріптестерінің 2 типті қант диабетіне байланысты гендерді зерттеуі. Федер Hsp70 генін зерттеу үшін тұтас тәсілді жасады, ол организмнің стресске бейімделуінде рөл атқарады деп болжанды. D. melanogaster кандидат генді зерттеу үшін әртүрлі генетикалық тәсілдерді қолдауға болатындықтан, осы қасиетті зерттеу үшін өте пайдалы модельді организм болып табылады. Бұл зерттеудің әртүрлі тәсілдері кандидат генді генетикалық түрлендіруді (орналасқан жердің гомологтық рекомбинациясын және әртүрлі белоктардың экспрессиясын пайдалану) және Hsp70-тің табиғи вариациясын зерттеуді қамтыды. Ол осы зерттеулердің нәтижелері Hsp70-тің көп қырлы көрінісін берді деген қорытындыға келді. Кандидат гендерді манипуляциялау Каспар Ч. Чатердің Physcomitrella patens, мүктегі стоматалардың пайда болуы мен функциясын зерттеуінде де көрінеді. PpSMF1, PpSMF2 және PpSCRM1 – бұл гомологтық рекомбинация арқылы стоматалардың дамуындағы өзгерістерді анықтау үшін жойылған үш кандидат ген. Жою экспериментімен Чатер PpSMF1 және PpSCRM1 P. patens-те стоматалардың дамуына жауапты екенін байқады. Осы кандидат гендерді инжинирингтік әдіспен өзгерту арқылы олар бұл геннің өзгермелі фенотиппен байланысты жолдарын растай алды. Бұл фенотиптердің табиғи геном құрылымын зерттеу арқылы жұмыс істейтін табиғи және тарихи контексті түсіну осыны толықтырды.