全基因组扫描定位易感基因的策略和方法

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1、全基因组扫描定位易感基因的策略和方法【关键词】全基因组扫描定位易感基因基因在决定个体表型方面起着决定性作用,通过赋予个体对疾病的易感性或抵抗力,以及影响机体与环境因素的相互作用,基因对疾病的发生起着间接或直接作用。因此,人们希望通过识别疾病相关基因,以最终实现疾病的基因诊断和基因防治[1]。　　因绝大多数疾病是多个微效基因协同作用并与环境因素共同导致,此类基因赋予患者易感性,故称为疾病易感基因(susceptibilitygenes)。随着分子遗传学和人类基因组计划的发展和实施，分析复杂疾病的遗传因素，定位疾病易感基因成为可能，

2、从而为疾病的早期诊断和预警带来了希望[2]。迄今为止，对符合孟德尔规律的单基因病已经建立了一套行之有效的研究体系并定位克隆了近千个致病基因。但对于多基因病，因其不完全符合孟德尔规律，所以在其易感基因的定位和遗传分析中仍存在很多问题。多基因病易感基因的定位和遗传分析成为近年来医学遗传学研究的热点和难点。　　多基因病涉及的主要为一些常见疾病,如原发性高血压、糖尿病、哮喘、银屑病、神经及精神疾病等,其群体总患病率近612%[3]。它们虽有一定程度的家族倾向,但不遵从典型的孟德尔遗传规律,其表型与基因型之间的关系错综复杂,对其致病基因的

3、分离尚缺乏成熟的技术,必需在人群与遗传标志的选择、数学模型的建立、统计方法的改良等方面进行不断的探索和艰苦的工作。当今国内外学者所采取的基本策略主要是从改进实验技术和遗传分析方法等方面开展研究,其中常用的方法是大规模全基因组扫描和分型的连锁分析[4，5],即首先选定研究样本如家系、同胞对或人群,用遗传位标对样本成员针对全基因组、某染色体区段或某候选基因进行扫描,最后将所得数据用相应统计方法分析,确定哪些区段或基因与所研究的疾病间存在连锁或相关关系。　　一、全基因组扫描策略　　全基因组扫描(genomewidesearch)利用

4、DNA多态性标记(主要是微卫星DNA)或消减杂交等策略，对基因组逐个点进行筛查，进行全基因组扫描，寻找与疾病相关的易感基因。用多态性遗传位标对样本个体进行基因扫描和分型,定出每一个体遗传位标的等位基因。用统计软件(如GENEHUNTER等)进行遗传统计分析,确定与疾病相连锁的染色体区段,通过增加扫描密度或单倍型分析等方法,将定位区域尽可能缩小。遗传位标目前大多采用微卫星多态标记(shorttandemrepeats,STR),单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphisms,SNP)被认为是很有前途的新

5、一代遗传位标。12　　1.样本的收集和提取DNA样本：当前全基因组扫描基因定位主要是采用以家系为基础的分析方式。　　选择理想家系。所谓理想家系应符合(1)诊断准确，且为迁移较小、相对封闭的人群;(2)家系的数目及大小需达到一定要求;(3)有明确的遗传相关数据，如遗传方式、遗传度、外显率等。家系材料的收集应尽可能全面，包括血液样本、组织切片、分离的细胞株、临床检验结果等[6]。　　此外，还有以患病同胞对、核心家庭或以人群为基础的分析形式，选择相对应的不同样本。　　2.DNA短串联重复序列STR方法：(1)选择与制备。全基因组扫描中

6、利用的微卫星标记，是一种广泛存在于人类基因组、以2～6个碱基为单位、串联重复排列的序列，具有高度的多态性，并以孟德尔共显性遗传，可以作为一种遗传标记。目前商品化的ABIPRISMTMLinkageMappingSet(PE公司出品)共包含400个STR,分辨率达<10cm,可覆盖人类整个基因组。然后合成STR的引物，进行PCR反应。(2)电泳检测。PCR产物的检测过程是在自动激发荧光DNA测序仪上进行的。与测序仪联接的计算机可直观地将每一产物的产量及分子量大小用曲线峰谱表示出来,再用相应的软件系统将电泳检测到的数据进行处理

7、。(3)自动基因分型。用Genescan和Genotyper软件对基因组扫描的结果进行基因分型[7]。首先用Gene12scan软件自动分析电泳检测结果，准确测量每一泳道内的分子量内标，依靠内标绘出分子量的回归曲线;然后采用Genotyper软件对所得数据进行基因分型，据此得到家系中每个个体在400个基因位点的基因型。(4)基因组扫描综合分析。经上述处理后的数据输入相应的软件(如LINKAGE等)，并与家系分析得出的数据进行综合处理，最常用的是连锁分析。目前该方法经过不断的改进和发展,并与其他分析方法，如相关分析及连锁不平衡分析

8、等相结合,大大提高了在复杂性多基因遗传病易感基因定位研究中的能力。它的主要缺点是费用昂贵,现在并非每个实验室都能够办得到的。　　在上述区段内选择覆盖密度更高的微卫星标记，进行精细定位，尽量缩小致病基因的范围，明确基因位点。第三代遗传标志系统—单个核苷酸多态性,因