Кіріспе

Популяциялық генетикада ата-тегі туралы ақпараттық маркер (AIM) – әртүрлі популяцияларда айқын түрде әртүрлі жиіліктерді көрсететін жалғыз нуклеотидтік полиморфизм. Көптеген AIM-дердің жиынтығы жеке адамның әрбір популяциядан алынған тегінің үлесін бағалау үшін қолданылуы мүмкін. Жалғыз нуклеотидтік полиморфизм – ДНК тізбегіндегі жалғыз нуклеотидтік негіздің өзгеруі. Шамамен 3 миллиард негіз жұбының ішінде (шамамен 0,4%) 15 миллионға жуық SNP (жалғыз нуклеотидтік полиморфизм) орны бар, олардың ішінде AIM-дерді таңдауға болады. Тегіне қатысты SNP-лер көбінесе Y-хромосомасымен және митохондриялық ДНК-мен байланысты, себебі бұл екі аймақ та бір ата-анадан мұраға қалады, бұл ата-аналық гендердің рекомбинациясынан туындайтын қиындықтарды жояды. SNP мутациялары сирек кездеседі, сондықтан SNP-лерді қамтитын тізбектер ұрпақтан-ұрпаққа өтеді, әрбір ұрпақта өзгеретін сияқты емес. Дегенмен, кез келген SNP популяцияда салыстырмалы түрде көп кездесетіндіктен, талдаушылар адамның тегін анықтау үшін SNP топтарын (әйтпесе AIM-дер деп аталады) қарастыруы керек. Көрнекі қателік деңгейі және жақсартылған Байес бағалауы сияқты статистикалық әдістерді қолдану арқылы нақты бір текті болжау үшін ең жоғары дәлдікке ие SNP жиынтығын табуға болады. Геном бойынша шамамен бірдей аралықта орналасқан осы маркерлердің жиынтығын зерттеу, қоспа картасы немесе қоспа байланыс тепе-теңдігі арқылы күрделі аурулардың жаңа гендерін анықтаудың тиімді тәсілі болып табылады. Мысалы, Даффи нуль аллелі (FY*0) Сахара асты Африка халқының шамамен 100% жиілігіне ие, бірақ осы аймақтан тыс жерлерде өте сирек кездеседі. Осы аллельді иеленетін адамның Сахара асты Африкадан шыққан тегі болуы мүмкін. Солтүстік және Оңтүстік Хан қытайларының тегін 140 AIM жиынтығын қолдана отырып, нақты ажыратуға болады. Еуропалық ата-тегінің географиялық шығу тегін бағалауға мүмкіндік беретін AIM жинақтары жасалған. Ежелгі ДНК дерекқорларының дамуынан кейін, ежелгі тегі туралы ақпараттық маркер (aAIM) әртүрлі ежелгі популяцияларда айқын түрде әртүрлі жиіліктерді көрсететін жалғыз нуклеотидтік полиморфизм ретінде анықталды. aAIM жиынтығы ежелгі популяциялардың тегін анықтау және соңында қазіргі заманғы адамдармен генетикалық ұқсастықты сандық бағалау үшін қолданылуы мүмкін.

Ашу және дамыту

Ата-тегі туралы ақпарат беретін маркерлерді табу, келесі буын тізбектеу, немесе NGS технологиясының дамуы арқасында мүмкін болды. NGS, белгілі бір ген тізбектерін бөліп алу арқылы генетикалық маркерлерді зерттеуге мүмкіндік береді. Тізбектерді бөліп алудың бір әдісі – ДНК тізбегін өзгертетін шектеу ферменттерін, атап айтқанда эндонуклеазаны қолдану. Бұл фермент ДНК лигазамен (екі түрлі ДНК-ны қосатын) бірге қолданылып, басқа организмнен ДНК енгізу арқылы ДНК-ны өзгертуге болады. Тағы бір әдіс – кДНК тізбектеу, немесе РНК сек, ол организмдердің кең ауқымында транскриптомдар туралы ақпарат алуға және ДНК тізбегі ішіндегі СНП-ларды (бір нуклеотидтік полиморфизмдерді) табуға көмектеседі.

Қолданбалар

Ата-тегі туралы ақпараттық маркерлер генетикалық зерттеулерде, сот-медициналық сараптамада және жеке кәсіпкерлікте көптеген қолданысқа ие. 2-типті қант диабеті және бүйрек аурулары сияқты ауруларға деген бейімділікті көрсететін AIM-дер, ата-тегін картаға түсіруде генетикалық араласудың әсерін азайтуы, қоспа карталау бағдарламалық құралдарын қолданғанда дәлелденген. Ата-тегі туралы ақпараттық маркерлердің ерекше қабілеті ғалымдар мен зерттеушілерге қызығушылық тудыратын географиялық аймақтарды таңдауға мүмкіндік береді; мысалы, заңсыз мүше саудасын мүшелерді алушылардан алынған үлгілерді салыстыру және олардың денесіндегі шетелдік маркерді анықтау арқылы белгілі бір аймақтарға дейін табуға болады. 23andMe және AncestryDNA сияқты жеке компаниялар географиялық тегін анықтау үшін ата-тегі туралы ақпараттық маркерлерді талдап, тұтынушыларға қолжетімді (DTC) генетикалық тестілеуді ұсынады. Бұл жеке компаниялар биологиялық үлгілер және тұтынушылардың өздері ұсынған ақпарат сияқты үлкен көлемдегі деректерді жинайды, бұл практика биобанкинг деп аталады, бұл олардың зерттеушілеріне AIM туралы толыққанды мәліметтер алуға мүмкіндік береді. AIM панельдері ауруларды анықтау үшін пайдалы болғанымен, Генетикалық ақпаратты дискриминациялауға қарсы заң (GINA) генетикалық ақпаратты сақтандыру және жұмыс орнында дискриминация үшін пайдалануға тыйым салады.

Медициналық зерттеулер

Әртүрлі ата-бабалық белгілер және олардың аурулармен байланысы ғалымдарға нақты бір популяция үшін тиімді емдеу жолдарын анықтауға көмектеседі. Медициналық зерттеушілер ата-бабалық белгілер мен кейбір кең таралған аурулар арасындағы байланысты анықтады; мысалы, африкалық текті адамдар еуропалықтарға қарағанда астмаға бейімдеуші болып табылады. AIM панельдерін ауру қауіп факторын анықтау үшін қолдануға болады. Мұндай панельдердің бірі африкалық-американдық текті адамдар үшін коммерциялық SNP массивтерінің ішінен таңдалған бөліктерге негізделген. Бұл массивтер қауіп факторларын анықтау құнын төмендетуге көмектеседі, себебі олар зерттеушілерге толық геномды тексерудің орнына, ата-бабалық маркерлерді тексеруге мүмкіндік береді. Бұл SNP массивтері қажетті тексеру ауқымын жүздеген мың SNP маркерлерінен бірнеше мың AIM панеліне дейін тарылтады. Кейбіреулер аурулармен генетикалық байланыстарды жақсы анықтау үшін құрылымдалған популяцияларды зерттеулерде пайдалану қажет деп санайды, бірақ мұндай зерттеулерден туындауы мүмкін нәсілдік айыптаудың әлеуметтік салдары маңызды мәселе болып табылады. Дегенмен, Янг және авторлардың (2005) жүргізген зерттеуі адам ауруларында ата-бабалық байланысты вариацияларды зерттеу және анықтау үшін қажетті технологияның қазірдің өзінде бар екенін көрсетеді.