stringtranslate.com

Matriz de SNP

En biología molecular , una matriz de SNP es un tipo de micromatriz de ADN que se utiliza para detectar polimorfismos dentro de una población. Un polimorfismo de un solo nucleótido (SNP), una variación en un solo sitio del ADN , es el tipo de variación más frecuente en el genoma. Se han identificado alrededor de 335 millones de SNP en el genoma humano , [1] 15 millones de los cuales están presentes en frecuencias del 1% o más en diferentes poblaciones de todo el mundo. [2]

Principios

Los principios básicos de los arreglos de SNP son los mismos que los de los microarrays de ADN. Estos son la convergencia de la hibridación de ADN , la microscopía de fluorescencia y la captura de ADN en superficie sólida. Los tres componentes obligatorios de los arreglos de SNP son: [3]

  1. Una matriz que contiene sondas de oligonucleótidos específicos de alelos (ASO) inmovilizadas.
  2. Secuencias de ácidos nucleicos fragmentadas del objetivo, marcadas con colorantes fluorescentes.
  3. Un sistema de detección que registra e interpreta la señal de hibridación .

Las sondas ASO suelen elegirse en función de la secuenciación de un panel representativo de individuos: las posiciones que varían en el panel a una frecuencia específica se utilizan como base para las sondas. Los chips SNP se describen generalmente por la cantidad de posiciones SNP que analizan. Se deben utilizar dos sondas para cada posición SNP para detectar ambos alelos; si solo se utilizara una sonda, el fracaso experimental sería indistinguible de la homocigosidad del alelo no analizado. [4]

Aplicaciones

Perfil del número de copias de ADN de la línea celular de cáncer de mama T47D (matriz SNP de Affymetrix)
Perfil LOH de la línea celular de cáncer de mama T47D (matriz SNP de Affymetrix)

Una matriz de SNP es una herramienta útil para estudiar ligeras variaciones entre genomas completos . Las aplicaciones clínicas más importantes de las matrices de SNP son para determinar la susceptibilidad a enfermedades [5] y para medir la eficacia de terapias farmacológicas diseñadas específicamente para individuos. [6] En investigación, las matrices de SNP se utilizan con mayor frecuencia para estudios de asociación de todo el genoma . [7] Cada individuo tiene muchos SNP. El análisis de ligamiento genético basado en SNP se puede utilizar para mapear loci de enfermedades y determinar genes de susceptibilidad a enfermedades en individuos. La combinación de mapas de SNP y matrices de SNP de alta densidad permite que los SNP se utilicen como marcadores para enfermedades genéticas que tienen rasgos complejos . Por ejemplo, los estudios de asociación de todo el genoma han identificado SNP asociados con enfermedades como la artritis reumatoide [8] y el cáncer de próstata . [9] Una matriz de SNP también se puede utilizar para generar un cariotipo virtual utilizando software para determinar el número de copias de cada SNP en la matriz y luego alinear los SNP en orden cromosómico. [10]

Los SNP también se pueden utilizar para estudiar anomalías genéticas en el cáncer. Por ejemplo, las matrices de SNP se pueden utilizar para estudiar la pérdida de heterocigosidad (LOH). La LOH se produce cuando un alelo de un gen sufre una mutación perjudicial y se pierde el alelo que funciona normalmente. La LOH se produce comúnmente en la oncogénesis. Por ejemplo, los genes supresores de tumores ayudan a evitar que se desarrolle el cáncer. Si una persona tiene una copia mutada y disfuncional de un gen supresor de tumores y su segunda copia funcional del gen se daña, puede tener más probabilidades de desarrollar cáncer. [11]

Otros métodos basados ​​en chips, como la hibridación genómica comparativa, pueden detectar ganancias o deleciones genómicas que conducen a la LOH. Sin embargo, las matrices de SNP tienen la ventaja adicional de poder detectar la LOH de copia neutra (también llamada disomía uniparental o conversión génica). La LOH de copia neutra es una forma de desequilibrio alélico. En la LOH de copia neutra, falta un alelo o un cromosoma completo de un progenitor. Este problema conduce a la duplicación del otro alelo parental. La LOH de copia neutra puede ser patológica. Por ejemplo, digamos que el alelo de la madre es de tipo salvaje y completamente funcional, y el alelo del padre está mutado. Si falta el alelo de la madre y el niño tiene dos copias del alelo mutante del padre, puede producirse una enfermedad.

Los arreglos de SNP de alta densidad ayudan a los científicos a identificar patrones de desequilibrio alélico. Estos estudios tienen posibles usos de diagnóstico y pronóstico. Debido a que la LOH es tan común en muchos cánceres humanos, los arreglos de SNP tienen un gran potencial en el diagnóstico del cáncer. Por ejemplo, estudios recientes de arreglos de SNP han demostrado que los tumores sólidos como el cáncer gástrico y el cáncer de hígado muestran LOH, al igual que las neoplasias malignas no sólidas como las neoplasias malignas hematológicas , LLA , SMD , LMC y otras. Estos estudios pueden proporcionar información sobre cómo se desarrollan estas enfermedades, así como sobre cómo crear terapias para ellas. [12]

La cría de varias especies animales y vegetales ha sido revolucionada por la aparición de matrices de SNP. El método se basa en la predicción del mérito genético incorporando relaciones entre individuos basadas en datos de matrices de SNP. [13] Este proceso se conoce como selección genómica. Las matrices específicas de cultivos se utilizan en la agricultura. [14] [15]

Referencias

  1. ^ "Resumen de dbSNP". www.ncbi.nlm.nih.gov . Consultado el 4 de octubre de 2017 .
  2. ^ Consorcio del Proyecto 1000 Genomas (2010). "Un mapa de la variación del genoma humano a partir de la secuenciación a escala poblacional". Nature . 467 (7319): 1061–1073. Bibcode :2010Natur.467.1061T. doi :10.1038/nature09534. ISSN  0028-0836. PMC 3042601 . PMID  20981092. {{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  3. ^ LaFramboise, T. (1 de julio de 2009). "Matrices de polimorfismos de un solo nucleótido: una década de avances biológicos, computacionales y tecnológicos". Nucleic Acids Research . 37 (13): 4181–4193. doi :10.1093/nar/gkp552. PMC 2715261 . PMID  19570852. 
  4. ^ Rapley, Ralph; Harbron, Stuart (2004). Análisis molecular y descubrimiento del genoma . Chichester [ua]: Wiley. ISBN 978-0-471-49919-0.
  5. ^ Schaaf, Christian P.; Wiszniewska, Joanna; Beaudet, Arthur L. (22 de septiembre de 2011). "Número de copias y matrices de SNP en diagnósticos clínicos". Revisión anual de genómica y genética humana . 12 (1): 25–51. doi :10.1146/annurev-genom-092010-110715. PMID  21801020.
  6. ^ Alwi, Zilfalil Bin (2005). "El uso de SNP en estudios farmacogenómicos". Revista Malaya de Ciencias Médicas . 12 (2): 4–12. ISSN  1394-195X. PMC 3349395 . PMID  22605952. 
  7. ^ El Consorcio Internacional HapMap (2003). "El Proyecto Internacional HapMap" (PDF) . Nature . 426 (6968): 789–796. Bibcode :2003Natur.426..789G. doi :10.1038/nature02168. hdl : 2027.42/62838 . ISSN  0028-0836. PMID  14685227. S2CID  4387110.
  8. ^ Walsh, Alice M.; Whitaker, John W.; Huang, C. Chris; Cherkas, Yauheniya; Lamberth, Sarah L.; Brodmerkel, Carrie; Curran, Mark E.; Dobrin, Radu (30 de abril de 2016). "Deconvolución genómica integradora de loci de GWAS de artritis reumatoide en asociaciones de genes y tipos celulares". Genome Biology . 17 (1): 79. doi : 10.1186/s13059-016-0948-6 . PMC 4853861 . PMID  27140173. 
  9. ^ Amin Al Olama, A.; et al. (noviembre de 2010). "La genética de la diabetes tipo 2: ¿qué hemos aprendido de los GWAS?". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 1212 (1): 59–77. Bibcode :2010NYASA1212...59B. doi :10.1111/j.1749-6632.2010.05838.x. PMC 3057517 . PMID  21091714. 
  10. ^ Sato-Otsubo, Aiko; Sanada, Masashi; Ogawa, Seishi (febrero de 2012). "Cariotipado de matrices de polimorfismos de un solo nucleótido en la práctica clínica: ¿dónde, cuándo y cómo?". Seminarios en oncología . 39 (1): 13–25. doi :10.1053/j.seminoncol.2011.11.010. PMID  22289488.
  11. ^ Zheng, Hai-Tao (2005). "Pérdida de heterocigosidad analizada mediante una matriz de polimorfismos de un solo nucleótido en el cáncer". Revista Mundial de Gastroenterología . 11 (43): 6740–4. doi : 10.3748/wjg.v11.i43.6740 . PMC 4725022 . PMID  16425377. 
  12. ^ Mao, Xueying; Young, Bryan D; Lu, Yong-Jie (2007). "La aplicación de microarreglos de polimorfismo de nucleótido único en la investigación del cáncer". Genómica actual . 8 (4): 219–228. doi :10.2174/138920207781386924. ISSN  1389-2029. PMC 2430687 . PMID  18645599. 
  13. ^ Meuwissen TH, Hayes BJ, Goddard ME (2001). "Predicción del valor genético total utilizando mapas de marcadores densos de todo el genoma". Genética . 157 (4): 1819–29. doi :10.1093/genetics/157.4.1819. PMC 1461589 . PMID  11290733. 
  14. ^ Hulse-Kemp, Amanda M ; Lemm, Jana; Plieske, Joerg; Ashrafi, Hamid; Buyyarapu, Ramesh; Fang, David D; Frelichowski, James; Giband, Marc; Hague, Steve; Hinze, Lori L; Kochan, Kelli J; Riggs, Penny K; Scheffler, Jodi A; Udall, Joshua A; Ulloa, Mauricio; Wang, Shirley S; Zhu, Qian-Hao; Bag, Sumit K; Bhardwaj, Archana; Burke, John J; Byers, Robert L; Claverie, Michel; Gore, Michael A; Harker, David B; Islam, Mohammad Sariful; Jenkins, Johnie N; Jones, Don C; Lacape, Jean-Marc; Llewellyn, Danny J; Percy, Richard G; Pepper, Alan E; Poland, Jesse A; Mohan Rai, Krishan; Sawant, Samir V; Singh, Sunil Kumar; Spriggs, Andrew; Taylor, Jen M; Wang, Fei; Yourstone, Scott M; Zheng, Xiuting; Lawley, Cindy T; Ganal, Martin W; Van Deynze, Allen; Wilson, Iain W; Stelly, David M (1 de junio de 2015). "Desarrollo de una matriz de SNP de 63K para algodón y mapeo de alta densidad de poblaciones intraespecíficas e interespecíficas de Gossypium spp". G3: Genes, Genomas, Genética . 5 (6). Sociedad de Genética de América ( OUP ): 1187–1209. doi :10.1534/g3.115.018416. ISSN  2160-1836. PMC 4478548 . PMID  25908569. S2CID  11590488. 
  15. ^ Rasheed, Awais; Hao, Yuanfeng; Xia, Xianchun; Khan, Awais; Xu, Yunbi; Varshney, Rajeev K.; He, Zhonghu (2017). "Plataformas de genotipado y chips de mejoramiento de cultivos: progreso, desafíos y perspectivas". Molecular Plant . 10 (8). Chin Acad Sci + Chin Soc Plant Bio + Shanghai Inst Bio Sci ( Elsevier ): 1047–1064. doi : 10.1016/j.molp.2017.06.008 . ISSN  1674-2052. PMID  28669791. S2CID  33780984.

Lectura adicional