Родословно-информативный маркер - Ancestry-informative marker

AIMS можно использовать для определения пяти европейских «кластеров».

В популяционной генетике маркер, информирующий о происхождении ( AIM ), представляет собой однонуклеотидный полиморфизм, который проявляет существенно разные частоты между разными популяциями. Набор из множества AIM может использоваться для оценки доли предков человека, происходящего от каждой популяции.

Однонуклеотидный полиморфизм - это модификация единственного нуклеотидного основания в последовательности ДНК. Существует приблизительно 15 миллионов сайтов SNP ( однонуклеотидный полиморфизм ) (из примерно 3 миллиардов пар оснований, или около 0,4%), из которых потенциально могут быть выбраны AIM. SNP, которые относятся к родословной, часто прослеживаются в Y-хромосоме и митохондриальной ДНК, поскольку обе эти области унаследованы от одного родителя, что устраняет сложности, возникающие при рекомбинации родительских генов. Мутации SNP встречаются редко, поэтому последовательности с SNP, как правило, передаются из поколения в поколение, а не изменяются в каждом поколении. Однако, поскольку любой данный SNP относительно распространен в популяции, аналитики должны исследовать группы SNP (также известные как AIMS), чтобы определить чью-то родословную. Используя статистические методы, такие как кажущаяся частота ошибок и улучшенная байесовская оценка, можно найти набор SNP с наивысшей точностью для предсказания конкретной родословной.

Изучение набора этих маркеров, более или менее равномерно распределенных по геному, также является рентабельным способом обнаружения новых генов, лежащих в основе сложных заболеваний, с помощью метода, называемого картированием примесей или картированием посредством неравновесного сцепления примесей .

Например, аллель Даффи Нулл (FY * 0) встречается почти у 100% африканцев к югу от Сахары, но очень редко встречается в популяциях за пределами этого региона. Таким образом, человек, имеющий этот аллель, с большей вероятностью имеет предков из Африки к югу от Сахары. Родословную северных и южных китайцев можно однозначно отличить с помощью набора из 140 AIMS.

Были разработаны коллекции AIM, позволяющие оценить географическое происхождение предков из Европы.

После разработки баз данных древней ДНК, информативный маркер древних предков (aAIM) был аналогичным образом определен как однонуклеотидный полиморфизм, который демонстрирует существенно разные частоты между разными древними популяциями. Набор aAIMs может быть использован для определения происхождения древних популяций и, в конечном итоге, количественной оценки генетического сходства с современными людьми.

Открытие и развитие

Открытие маркеров, информативных о происхождении, стало возможным благодаря развитию секвенирования следующего поколения , или NGS. NGS позволяет изучать генетические маркеры путем выделения определенных последовательностей генов . Одним из таких методов выделения последовательности является использование рестрикционных ферментов , в частности эндонуклеазы , которая модифицирует последовательность ДНК. Этот фермент можно использовать с ДНК-лигазой (соединяющей две разные ДНК), модифицируя ДНК, вставляя ДНК из другого организма. Другой метод, секвенирование кДНК, или RNA-seq , также может помочь получить информацию о транскриптомах в широком спектре организмов и найти SNP ( однонуклеотидные полиморфизмы ) в последовательности ДНК.

Приложения

Информационные маркеры предков находят множество применений в генетических исследованиях, судебной медицине и частной промышленности. Показано, что AIM, указывающие на предрасположенность к таким заболеваниям, как сахарный диабет 2 типа и заболевание почек , уменьшают влияние генетической примеси в картировании предков при использовании программного обеспечения для картирования примесей. Дифференциальная способность маркеров, информирующих о происхождении, позволяет ученым и исследователям сузить географические группы населения, вызывающие озабоченность; например, незаконный оборот органов можно отследить до определенных районов, сравнивая образцы, взятые у реципиентов органов, и расшифровывая чужеродный маркер в их теле. Множество частных компаний, таких как 23andMe и AncestryDNA , предоставляют экономичное генетическое тестирование напрямую потребителям (DTC) , анализируя информативные маркеры происхождения для определения географического происхождения. Эти частные компании собирают огромные объемы данных, таких как биологические образцы и информацию, сообщаемую самими потребителями, - практика, известная как биобанкинг , позволяющая их исследователям получить больше информации о AIM.

Хотя панели AIM могут быть полезны для скрининга заболеваний, Закон о недискриминации генетической информации (GINA) запрещает использование генетической информации для страхования и дискриминации на рабочем месте.

Медицинское исследование

Различные наследственные черты и их связь с болезнями могут помочь ученым определить подходящие подходы к лечению для конкретной популяции. Медицинские исследователи выявили связь между наследственными особенностями и некоторыми распространенными заболеваниями; например, было обнаружено, что люди африканского происхождения подвержены более высокому риску астмы, чем люди европейского происхождения.

Панели AIM могут использоваться для выявления факторов риска заболеваний . Одна такая панель была создана для афро-американских предков на основе подмножеств коммерчески доступных массивов SNP. Эти типы массивов могут помочь снизить затраты на определение факторов риска, поскольку они позволяют исследователям проверять маркеры происхождения, а не весь геном. Это связано с тем, что эти массивы SNP сужают область необходимого скрининга с сотен тысяч маркеров SNP до панели из нескольких тысяч AIM.

Хотя некоторые считают, что в исследованиях следует использовать структурированные популяции, чтобы лучше установить генетические ассоциации с болезнями , социальные последствия потенциальной расовой стигмы, которая может возникнуть в результате таких исследований, являются серьезной проблемой. Однако исследование, проведенное Yang et al. (2005) предполагает, что технология для проведения более глубоких исследований и выявления наследственных вариаций болезней человека уже существует.

Смотрите также

Рекомендации

генеральный