Введение
В молекулярной биологии массив SNP - это тип микромассива ДНК, который используется для обнаружения полиморфизмов в популяции. Однонуклеотидный полиморфизм (СНП), вариация в одном месте ДНК, является наиболее частым типом вариаций в геноме. В геноме человека было идентифицировано около 335 миллионов SNP, 15 миллионов из которых присутствуют с частотой 1% или выше в разных популяциях по всему миру.
Принципы
Основные принципы массива SNP такие же, как и микромассив ДНК. Это сближение гибридизации ДНК, флуоресцентной микроскопии и захвата твердой поверхности ДНК. Три обязательных компонента массивов SNP: массив, содержащий иммобилизованные аллелеспецифические олигонуклеотидные (ASO) зонды. Фрагментированные нуклеиновые кислоты мишени, маркированные флуоресцентными красителями. Система обнаружения, которая записывает и интерпретирует сигнал гибридизации. Зонды ASO часто выбираются на основе секвенирования представительной группы индивидов: позиции, которые изменяются в группе при определенной частоте, используются в качестве основы для зондов. Чипы SNP обычно описываются количеством позиций SNP, которые они анализируют. Для обнаружения обоих аллелей необходимо использовать два зона для каждой позиции SNP; если использовать только один зонд, экспериментальная неудача будет неотличима от гомозиготности неисследованного аллеля.
An array containing immobilized allele specific oligonucleotide (ASO) probes. Fragmented nucleic acid sequences of target, labelled with fluorescent dyes. A detection system that records and interprets the hybridization signal. The ASO probes are often chosen based on sequencing of a representative panel of individuals: positions found to vary in the panel at a specified frequency are used as the basis for probes. SNP chips are generally described by the number of SNP positions they assay. Two probes must be used for each SNP position to detect both alleles; if only one probe were used, experimental failure would be indistinguishable from homozygosity of the non probed allele.
Приложения
Схема SNP является полезным инструментом для изучения незначительных изменений между целыми геномами. Наиболее важными клиническими применениями SNP-массивов являются определение восприимчивости к заболеваниям и измерение эффективности лекарственной терапии, разработанной специально для людей. В исследованиях массивы SNP чаще всего используются для исследований ассоциаций на широком уровне генома. У каждого человека много СНП. Анализ генетической связи на основе SNP может использоваться для отображения локальных локализаторов заболеваний и определения генов восприимчивости к заболеваниям у людей. Сочетание карт SNP и массивов SNP высокой плотности позволяет использовать SNP в качестве маркеров генетических заболеваний, имеющих сложные черты. Например, исследования ассоциации в масштабах генома выявили SNPs, связанные с такими заболеваниями, как ревматоидный артрит и рак предстательной железы. Схема SNP также может использоваться для создания виртуального кариотипа с использованием программного обеспечения для определения номера копий каждого SNP в массиве, а затем выравнивания SNP в хромосомном порядке. СНП также могут использоваться для изучения генетических аномалий при раке. Например, массивы SNP могут использоваться для изучения потери гетерозиготности (LOH). LOH возникает, когда одна аллель гена мутирует в пагубном виде, и нормально функционирующая аллель теряется. ОРГ встречается обычно при онкогенезе. Например, гены, подавляющие опухоль, помогают предотвратить развитие рака. Если у человека есть одна мутировавшая и дисфункциональная копия гена, подавляющего опухоль, а его вторая, функциональная копия гена повреждается, у него может возникнуть большая вероятность развития рака. Другие чип-методы, такие как сравнительная геномная гибридизация, могут обнаруживать геномные преимущества или делеции, приводящие к LOH. Однако у массивов SNP есть дополнительное преимущество - возможность обнаружения нейтральной копии LOH (также называемой унипарантальной дисомией или конверсией генов). Копирование нейтрального LOH является формой аллельного дисбаланса. В нейтральной копии LOH отсутствует одна аллель или целая хромосома от родителя. Эта проблема приводит к дублированию другой родительской аллели. Копия нейтрального ЛОГ может быть патологической. Например, предположим, что аллель матери является диким типом и полностью функциональным, а аллель отца мутирует. Если аллель матери отсутствует, а у ребенка есть две копии мутантного аллеля отца, может возникнуть болезнь. Высокоплотные массивы SNP помогают ученым идентифицировать модели аллельного дисбаланса. Эти исследования могут быть использованы для прогнозирования и диагностики. Поскольку LOH так распространен во многих типах рака у человека, массивы SNP имеют большой потенциал в диагностике рака. Например, недавние исследования массивов SNP показали, что твердые опухоли, такие как рак желудка и рак печени, проявляют LOH, а также не твердые злокачественные опухоли, такие как гематологические злокачественные опухоли, ALL, MDS, CML и другие. Эти исследования могут дать представление о том, как развиваются эти заболевания, а также информацию о том, как создавать методы их лечения. Разведение ряда видов животных и растений было революционизировано появлением массивов SNP. Метод основан на прогнозировании генетической ценности путем включения отношений между индивидуумами на основе данных массива SNP. Этот процесс известен как геномный отбор. Специфические массивы культур используются в сельском хозяйстве.