Ugrás a tartalomhoz

Genetika és genomika

Falus András, László Valéria, Tóth Sára, Oberfrank Ferenc, Pap Erna, Dr. Szalai Csaba (2014)

Typotex Kiadó

10. fejezet - Betegségek genomikai vizsgálati módszerei

10. fejezet - Betegségek genomikai vizsgálati módszerei

Szalai, Csaba

Ebben a fejezetben a multifaktoriális betegségek, genomikai vizsgálatok fontosabb módszereit, és a hozzájuk tartozó elméleti alapokat foglaljuk össze. A csak genetikai vizsgálatokra alkalmas módszereket, illetve a módszerek technikai hátteréről más forrásokból tájékozódhatunk. A genetikai, statisztikai alapokról itt csak annyiban lesz szó, amennyi szorosan kapcsolódik a tárgyalt módszerek megértéséhez.

Genetikai markerek

Minden olyan genetikai variáció használható genetikai markernek, amellyel jellemezni lehet egy lókuszt, és jó eséllyel, két homológ kromoszómán levő lókusz között különbséget lehet tenni.

Az egyik legnépszerűbb marker a mikroszatellita, amelyet short tandem repeat-nek vagy STR-nek is szoktak hívni. Ezek 1–6 ismétlődésből (más definíció szerint 1–4 ismétlődésből) álló szekvenciaszakaszok, melyek általában neutrálisak. Ilyen pl. a TA-ismétlődés, pl. TATATATA, amelyet (TA)n-nel szokás jelölni (itt n=4). Itt a polimorfizmus abból adódik, hogy az ismétlődések száma két homológ kromoszóma között nagymértékben különbözhet. Azaz, pl. (TA)n-nél az n értéke széles skálán mozoghat. Egy STR-nél szokás megadni a diverzitás fokát, azaz a heterozigótaság valószínűségét. Ez alapján a diverzitás foka egy markernél annak a valószínűsége, hogy egy marker egy véletlenszerűen kiválasztott emberben heterozigóta; 0 ha nem variábilis, 1 ha nagyon variábilis. Ez utóbbi értéket nyilván nem veheti fel, mert ez azt jelentené, hogy a marker minden emberben más. Informatív a marker, ha a diverzitás foka ≥ 0,7, azaz >70% a valószínűsége, hogy egy véletlenszerűen kiválasztott emberben a marker heterozigóta. Az STR-eknek az előnye az SNP-kkel szemben, hogy egy STR-nek több allélja is lehet (akár >10), szemben az SNP-knél általános 2-vel. Az emberi genom kezdeti feltérképezéséhez, a monogénes betegségek genomikai hátterének felderítéséhez, teljes genomszűrésekhez mikroszatellita markereket használtak, és sokszor használnak még ma is. Sőt bizonyos esetekben, pl. emberek (bűnözők, áldozatok, rokonok stb.) azonosítására még ma is ezek a hivatalos markerek. A humán genomban kb. 30 ezer STR-markert ismerünk. A humán genom, vagy egérgenom szűréseket általában 5 vagy 10 cM-os szettel végezték (ld. lent), ami azt jelenti, hogy két marker egymástól való távolsága a humán genomban 5, illetve 10 cM. Ez utóbbi a humán genomban 811 markert jelentett.

előnyei:

  1. A nagyfokú polimorfizmusból adódó diverzitás. Két ember között jóval kevesebb STR-rel tudunk különbséget tenni, mint a biallélikus SNP-kel. Pl. igazságügyi orvosszakértői azonosításnál használt 10-15 STR-rel összehasonlítva, 20-50 SNP ad azonos szintű információt.

  2. Régebben használják, ezért pl. az igazságügyi adatbankok mind STR-alapúak, így ezek használatát preferálják.

Hátrányai:

  1. Bonyolult a kimutatása (ld. http://en.wikipedia.org/wiki/Microsatellite_(genetics)). Az SNP-knél az utóbbi években óriási fejlődés történt, amellyel az STR-ek nehézkes kimutatása nem tudott lépést tartani.

  2. Jóval kevesebb van belőlük, mint az SNP-kből (kb. 30 ezer, vs. >30 millió)

  3. Mutációs rátája 100 ezerszer magasabb, mint az SNP-ké, így a rokonsági vizsgálatoknál hátrányban van.

  4. Eloszlása nem olyan egyenletes, mint az SNP-ké, ezért vannak nem lefedett genomterületek.

Manapság az STR-ek hátrányai messze meghaladják előnyeiket, ezért humán genomikai vizsgálatokban egyre inkább SNP-ket használnak (ld. lent GWAS). De pl. már készül a 45 SNP-ből álló, emberi azonosításra tesztelt univerzális teszt, amelyet a világ 44 populációjában teszteltek, és átveheti az igazságügyi vizsgálatokban használt mikroszatelliták szerepét.

Az SNP-k előnyeit, mint markerek, tartalmazza az előző felsorolás. Hátránya abból származik, amelyik egyben az előnye is, hogy olyan mennyiségben lehet egy mérésben meghatározni őket, amely egy sor új, elemzési, statisztikai problémát vet fel (ld. előző fejezet).