مصفوفة SNP
في علم الأحياء الجزيئي ، تُعدّ مصفوفة SNP نوعًا من مصفوفات الحمض النووي الدقيقة ، وتُستخدم للكشف عن التعددات الشكلية داخل مجموعة سكانية. يُعدّ تعدد النوكليوتيدات المفردة (SNP)، وهو اختلاف في موقع واحد في الحمض النووي ، أكثر أنواع التباين شيوعًا في الجينوم. وقد تمّ تحديد حوالي 335 مليون SNP في الجينوم البشري ، [ 1 ] منها 15 مليونًا موجودة بتردد 1% أو أعلى في مختلف المجموعات السكانية حول العالم. [ 2 ]
مبادئ
تتشابه المبادئ الأساسية لمصفوفة SNP مع مبادئ مصفوفة الحمض النووي الدقيقة. وتتمثل هذه المبادئ في دمج تهجين الحمض النووي ، والمجهر الفلوري ، والتقاط الحمض النووي على سطح صلب. المكونات الثلاثة الأساسية لمصفوفات SNP هي: [ 3 ]
- مصفوفة تحتوي على مجسات أوليغونوكليوتيدية خاصة بالأليل (ASO) مثبتة.
- تسلسلات الحمض النووي المجزأة للهدف، الموسومة بأصباغ فلورية.
- نظام كشف يقوم بتسجيل وتفسير إشارة التهجين .
غالبًا ما تُختار مجسات ASO بناءً على تسلسل مجموعة تمثيلية من الأفراد: تُستخدم المواضع التي وُجد أنها تتغير في المجموعة بتردد محدد كأساس للمجسات. تُوصف رقائق SNP عمومًا بعدد مواضع SNP التي تُحللها. يجب استخدام مجسين لكل موضع SNP للكشف عن كلا الأليلين؛ إذا استُخدم مجس واحد فقط، فسيكون من المستحيل التمييز بين فشل التجربة وتماثل الزيجوت للأليل غير المفحوص. [ 4 ]
التطبيقات
تُعدّ مصفوفة تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) أداةً مفيدةً لدراسة الاختلافات الطفيفة بين الجينومات الكاملة . وتتمثل أهم التطبيقات السريرية لمصفوفات SNP في تحديد قابلية الإصابة بالأمراض [ 5 ] وقياس فعالية العلاجات الدوائية المصممة خصيصًا للأفراد [ 6 ] . وفي مجال البحث العلمي، تُستخدم مصفوفات SNP بكثرة في دراسات الارتباط على مستوى الجينوم [ 7 ] . يمتلك كل فرد العديد من تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs). ويمكن استخدام تحليل الارتباط الجيني القائم على SNP لرسم خرائط مواقع الأمراض، وتحديد جينات قابلية الإصابة بالأمراض لدى الأفراد. ويتيح الجمع بين خرائط SNP ومصفوفات SNP عالية الكثافة استخدام SNPs كعلامات للأمراض الوراثية ذات السمات المعقدة . فعلى سبيل المثال، حددت دراسات الارتباط على مستوى الجينوم SNPs المرتبطة بأمراض مثل التهاب المفاصل الروماتويدي [ 8 ] وسرطان البروستاتا . [ 9 ] يمكن أيضًا استخدام مصفوفة SNP لإنشاء نمط نووي افتراضي باستخدام برنامج لتحديد عدد نسخ كل SNP على المصفوفة، ثم محاذاة SNPs بالترتيب الكروموسومي. [ 10 ]
يمكن أيضًا استخدام تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) لدراسة التشوهات الجينية في السرطان. على سبيل المثال، يمكن استخدام مصفوفات SNP لدراسة فقدان التغاير الزيجوتي (LOH). يحدث فقدان التغاير الزيجوتي عندما يتعرض أحد أليلي الجين لطفرة ضارة، مما يؤدي إلى فقدان الأليل السليم. ويشيع حدوث فقدان التغاير الزيجوتي في التسرطن. فعلى سبيل المثال، تساعد جينات كبح الورم في منع تطور السرطان. إذا كان لدى شخص ما نسخة واحدة متحولة وغير فعالة من جين كبح الورم، وتعرضت نسخته الثانية السليمة من الجين للتلف، فقد يصبح أكثر عرضة للإصابة بالسرطان. [ 11 ]
تستطيع طرق أخرى تعتمد على الرقائق، مثل التهجين الجينومي المقارن، الكشف عن الزيادات أو الحذوفات الجينومية التي تؤدي إلى فقدان التغاير الزيجوتي (LOH). مع ذلك، تتميز مصفوفات تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) بميزة إضافية تتمثل في قدرتها على الكشف عن فقدان التغاير الزيجوتي المحايد للنسخ (المعروف أيضًا باسم التضاعف الأحادي الأبوي أو تحويل الجينات). يُعد فقدان التغاير الزيجوتي المحايد للنسخ شكلاً من أشكال اختلال التوازن الأليلي، حيث يغيب أحد الأليلات أو الكروموسوم بأكمله من أحد الوالدين. تؤدي هذه المشكلة إلى تكرار الأليل الأبوي الآخر. قد يكون فقدان التغاير الزيجوتي المحايد للنسخ مرضيًا. على سبيل المثال، لنفترض أن أليل الأم طبيعي ويعمل بكفاءة كاملة، بينما أليل الأب متحور. إذا كان أليل الأم مفقودًا، وكان لدى الطفل نسختان من أليل الأب المتحور، فقد يُصاب بالمرض.
تساعد مصفوفات SNP عالية الكثافة العلماء على تحديد أنماط اختلال التوازن الأليلي. لهذه الدراسات استخدامات تشخيصية وتنبؤية محتملة. ونظرًا لشيوع فقدان التغاير الزيجوتي (LOH) في العديد من أنواع السرطان البشري، فإن لمصفوفات SNP إمكانات كبيرة في تشخيص السرطان. على سبيل المثال، أظهرت دراسات حديثة باستخدام مصفوفات SNP أن الأورام الصلبة ، مثل سرطان المعدة وسرطان الكبد ، تُظهر فقدان التغاير الزيجوتي، وكذلك الأورام الخبيثة غير الصلبة، مثل أورام الدم الخبيثة ، وسرطان الدم الليمفاوي الحاد (ALL) ، ومتلازمة خلل التنسج النخاعي (MDS) ، وسرطان الدم النخاعي المزمن (CML) ، وغيرها. قد تُسهم هذه الدراسات في فهم كيفية تطور هذه الأمراض، بالإضافة إلى توفير معلومات حول كيفية تطوير علاجات لها. [ 12 ]
أحدث ظهور مصفوفات تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) ثورةً في تربية العديد من أنواع الحيوانات والنباتات. تعتمد هذه الطريقة على التنبؤ بالجدارة الوراثية من خلال دمج العلاقات بين الأفراد بناءً على بيانات مصفوفات SNP. [ 13 ] تُعرف هذه العملية بالانتقاء الجينومي. وتُستخدم المصفوفات الخاصة بالمحاصيل في الزراعة. [ 14 ] [ 15 ]
مراجع
- ↑ "ملخص قاعدة بيانات dbSNP" . www.ncbi.nlm.nih.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2017 .
{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link ) - ↑ اتحاد مشروع الألف جينوم (2010). "خريطة لتنوع الجينوم البشري من تسلسل على نطاق السكان" . مجلة نيتشر . 467 (7319): 1061-1073 . Bibcode : 2010Natur.467.1061T . doi : 10.1038 / nature09534 . ISSN 0028-0836 . PMC 3042601. PMID 20981092 .
{{cite journal}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط ) - ↑ لافرامبواز، ت. (1 يوليو 2009). "مصفوفات تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة: عقد من التطورات البيولوجية والحسابية والتكنولوجية" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 37 (13): 4181-4193 . doi : 10.1093/nar/gkp552 . PMC 2715261. PMID 19570852 .
- ↑ رابلي، رالف؛ هاربرون، ستيوارت (2004). التحليل الجزيئي واكتشاف الجينوم . تشيتشستر [ua]: وايلي. ISBN 978-0-471-49919-0.
- ↑ شاف، كريستيان ب.؛ ويزنيوسكا، جوانا؛ بوديه، آرثر ل. (22 سبتمبر 2011). "مصفوفات عدد النسخ ومصفوفات تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة في التشخيص السريري". المراجعة السنوية لعلم الجينوم وعلم الوراثة البشرية . 12 (1): 25-51 . doi : 10.1146/annurev-genom-092010-110715 . PMID 21801020 .
- ↑ علوي، زيلفاليل بن (2005). " استخدام تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة في دراسات علم الصيدلة الجينية" . المجلة الماليزية للعلوم الطبية . 12 (2): 4-12 . ISSN 1394-195X . PMC 3349395. PMID 22605952 .
- ↑ اتحاد هاب ماب الدولي (2003). "مشروع هاب ماب الدولي" (ملف PDF) . مجلة نيتشر . 426 (6968): 789-796 . Bibcode : 2003Natur.426..789G . doi : 10.1038/nature02168 . hdl : 2027.42/ 62838 . ISSN 0028-0836 . PMID 14685227. S2CID 4387110 .
- ↑ والش، أليس م.؛ ويتاكر، جون و.؛ هوانغ، سي. كريس؛ تشيركاس، ياوهينيا؛ لامبرث، سارة ل.؛ برودمركل، كاري؛ كوران، مارك إي.؛ دوبرين، رادو (30 أبريل 2016). "التحليل الجينومي التكاملي لمواقع GWAS لالتهاب المفاصل الروماتويدي إلى ارتباطات الجينات وأنواع الخلايا" . علم الأحياء الجينومي . 17 (1): 79. doi : 10.1186/s13059-016-0948-6 . PMC 4853861. PMID 27140173 .
- ↑ أمين العلماء، أ.؛ وآخرون . (نوفمبر 2010). "علم وراثة داء السكري من النوع الثاني: ماذا تعلمنا من دراسات الارتباط على مستوى الجينوم؟" . حوليات أكاديمية نيويورك للعلوم . 1212 (1): 59-77 . Bibcode : 2010NYASA1212...59B . doi : 10.1111/j.1749-6632.2010.05838.x . PMC 3057517. PMID 21091714 .
- ↑ ساتو-أوتسوبو، أيكو؛ سانادا، ماساشي؛ أوغاوا، سيشي (فبراير 2012). "النمط النووي باستخدام مصفوفة تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة في الممارسة السريرية: أين ومتى وكيف؟". ندوات في علم الأورام . 39 (1): 13-25 . doi : 10.1053/j.seminoncol.2011.11.010 . PMID 22289488 .
- ↑ تشنغ، هاي تاو (2005). "فقدان التغاير الزيجوتي المُحلل بواسطة مصفوفة تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة في السرطان" . المجلة العالمية لأمراض الجهاز الهضمي . 11 (43): 6740-4 . doi : 10.3748/wjg.v11.i43.6740 . PMC 4725022. PMID 16425377 .
- ↑ ماو، شوينغ؛ يونغ، برايان د؛ لو، يونغ-جي (2007). "تطبيق المصفوفات الدقيقة لتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة في أبحاث السرطان" . علم الجينوم الحالي . 8 (4): 219-228 . doi : 10.2174/138920207781386924 . ISSN 1389-2029 . PMC 2430687. PMID 18645599 .
- ↑ ميويسِن، تي إتش، هايز، بي جيه، غودارد، إم إي (2001). "التنبؤ بالقيمة الجينية الكلية باستخدام خرائط العلامات الكثيفة على مستوى الجينوم" . علم الوراثة . 157 (4): 1819-29 . doi : 10.1093/genetics/157.4.1819 . PMC 1461589. PMID 11290733 .
- ↑ هولس-كيمب، أماندا م ؛ ليم، جانا؛ بليسكي، يورغ؛ أشرفي، حامد؛ بويارابو، راميش؛ فانغ، ديفيد د؛ فريليتشوسكي، جيمس؛ جيباند، مارك؛ هاغ، ستيف؛ هينز، لوري ل؛ كوتشان، كيلي ج؛ ريغز، بيني ك؛ شيفلر، جودي أ؛ أودال، جوشوا أ؛ أولوا، ماوريسيو؛ وانغ، شيرلي س؛ تشو، تشيان-هاو؛ باغ، سوميت ك؛ بهاردواج، أرتشانا؛ بيرك، جون ج؛ بايرز، روبرت ل؛ كلافيري، ميشيل؛ غور، مايكل أ؛ هاركر، ديفيد ب؛ إسلام، محمد سريفول؛ جينكينز، جوني ن؛ جونز، دون س؛ لاكاب، جان مارك؛ ليويلين، داني ج؛ بيرسي، ريتشارد ج؛ بيبر، آلان إي؛ بولاند، جيسي أ؛ موهان راي، كريشان؛ ساوانت، سمير ف؛ سينغ، سونيل كومار؛ سبريجز، أندرو؛ تايلور، جين م؛ وانغ، فاي؛ يورستون، سكوت م؛ تشنغ، شيوتينغ؛ لولي، سيندي ت؛ غانال، مارتن و؛ فان دينز، ألين؛ ويلسون، إيان و؛ ستيلي، ديفيد م (1 يونيو 2015). "تطوير مصفوفة SNP تضم 63 ألف موقع جيني للقطن ورسم خرائط عالية الكثافة للتجمعات السكانية داخل النوع الواحد وبين الأنواع المختلفة من جنس Gossypium " . G3: الجينات، الجينومات، علم الوراثة . 5 (6). جمعية علم الوراثة الأمريكية ( مطبعة جامعة أكسفورد ): 1187-1209 . doi : 10.1534/g3.115.018416 . ISSN 2160-1836 . PMC 4478548. PMID 25908569 . S2CID 11590488 .
- ↑ رشيد، عويس؛ هاو، يوانفنغ؛ شيا، شيانتشون؛ خان، عويس؛ شو، يونبي؛ فارشني، راجيف ك.؛ هي، تشونغهو (2017). "رقائق تربية المحاصيل ومنصات التنميط الجيني: التقدم والتحديات والآفاق" . النبات الجزيئي . 10 (8). الأكاديمية الصينية للعلوم + الجمعية الصينية لعلم الأحياء النباتية + معهد شنغهاي لعلوم الأحياء ( إلسيفير ): 1047-1064 . Bibcode : 2017MPlan..10.1047R . doi : 10.1016/j.molp.2017.06.008 . ISSN 1674-2052 . PMID 28669791. S2CID 33780984 .
للمزيد من القراءة
- بارنز، مايكل ر. (2003). "التنوع الجيني البشري: قواعد البيانات والمفاهيم". في: بارنز، مايكل ر.؛ غراي، إيان س. (محرران). المعلوماتية الحيوية لعلماء الوراثة . الصفحات 39-70 . doi : 10.1002/0470867302.ch3 . ISBN 978-0-470-84393-2.
- هيهير-كوا، جيه واي؛ إيغمونت-بيترسن، إم؛ جانسن، آي إم؛ سميتس، دي؛ فان كيسل، إيه جي؛ فيلتمان، جيه إيه (2007). "تحليل عدد النسخ على مستوى الجينوم باستخدام كروموسومات بكتيرية اصطناعية عالية الكثافة، وتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة، ومصفوفات قليلة النوكليوتيدات: مقارنة بين المنصات بناءً على تحليل القوة الإحصائية" . أبحاث الحمض النووي . 14 (1): 1-11 . doi : 10.1093/dnares/dsm002 . PMC 2779891. PMID 17363414 .
- جون، سالي؛ شيبارد، نيل؛ ليو، غويينغ؛ زيغيني، إليفثيريا؛ كاو، مانكيو؛ تشين، وينوي؛ فاسافدا، نيشا؛ ميلز، تريسي؛ بارتون، آن؛ هينكس، آن؛ إير، ستيف؛ جونز، كيث دبليو؛ أولييه، ويليام؛ سيلمان، آلان؛ جيبسون، نيل؛ وورثينغتون، جين؛ كينيدي، جوليا سي. (2004). " مسح الجينوم الكامل، في مرض معقد، باستخدام 11245 تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة: مقارنة مع الأقمار الميكروية" . المجلة الأمريكية لعلم الوراثة البشرية . 75 (1): 54-64 . doi : 10.1086/422195 . PMC 1182008. PMID 15154113 .
- مي، ر؛ غاليبيو، ب.س؛ براس، س؛ بيرنو، أ؛ غندور، ج؛ باتيل، ن؛ وولف، ر.ك؛ تشي، م.س؛ ريد، ب.ج؛ لوكهارت، د.ج (2000). "الكشف على مستوى الجينوم عن اختلال التوازن الأليلي باستخدام تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة البشرية ومصفوفات الحمض النووي عالية الكثافة" . أبحاث الجينوم . 10 (8): 1126-1137 . doi : 10.1101/gr.10.8.1126 . PMC 2235196. PMID 10958631 .
- شايد، دانيال جيه؛ غونتر، جينيفر سي؛ كريستنسن، جيرالد بي؛ هيبرينغ، سكوت؛ روزينو، كارستن؛ هيلكر، كريستوفر إيه؛ ماكدونيل، شانون كيه؛ كانينغهام، جولي إم؛ سلاغر، سوزان إل؛ بلوت، مايكل إل؛ ثيبودو، ستيفن إن. (2004). "مقارنة بين التكرارات الميكروية وتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة في فحص ارتباط الجينوم لمواضع الاستعداد لسرطان البروستاتا" . المجلة الأمريكية لعلم الوراثة البشرية . 75 (6): 948-965 . doi : 10.1086/425870 . PMC 1182157. PMID 15514889 .
- سيليك، جي إس؛ لونغمان، سي؛ تولمي، جيه؛ نيوبري-إيكوب، آر؛ جينهالغ، إل؛ هيوز، إس؛ وايتفورد، إم؛ غاريت، سي؛ هولستون، آر إس (2004). "يمكن إجراء عمليات البحث عن الارتباط على مستوى الجينوم لمواضع الأمراض المندلية بكفاءة باستخدام مصفوفات التنميط الجيني للنيوكليوتيدات المفردة عالية الكثافة" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 32 (20): e164. doi : 10.1093/nar/ gnh163 . PMC 534642. PMID 15561999 .
- شيلز، أو؛ فين، إس؛ أوليري، جيه (2003). "المصفوفات الدقيقة للأحماض النووية: نظرة عامة". علم الأمراض التشخيصي الحالي . 9 (3): 155-158 . doi : 10.1016/S0968-6053(02)00095-9 .
- البيولوجيا الجزيئية
- التعبير الجيني
- المعلوماتية الحيوية
- المصفوفات الدقيقة