SNPs的發(fā)展與人類健康

1、.：.；SNPs的開展與人類安康一、 SNPs的由來及概念 SNPs是英文Single nucleotide polymorphisms 的縮寫，中文譯為單核苷酸多態(tài)性。通俗地講，可以以為是人類DNA序列的差別。詳細(xì)地說，SNP指基因組序列中單核苷酸A，T，C，G改動時發(fā)生的DNA序列的多態(tài)性變化，即指基因組內(nèi)特定核苷酸位置上存在兩種不同的堿基，其中最少一種在群體中的頻率不小于1%。 人類基因組的30億個堿基中，大約每300到500個堿基就有一個SNPs發(fā)生，整個人類基因組大約有2000萬SNPs。SNPs既能在編碼基因又能在非編碼基因中發(fā)生，在編碼基因中出現(xiàn)稱做cSNPs。雖然多數(shù)SNPs不

2、影響細(xì)胞功能，但是科學(xué)家以為SNPs確實可以使人易患病或影響對藥物的敏感性。 雖然遺傳密碼由4種堿基組成，但SNP通常只是1種二等位基因(biallelic)，或二態(tài)的遺傳變異。例如一個SNP能夠把DNA的序列AAGGCTAA改動為TAGGCTAA。SNP作為一種堿基的交換，大多數(shù)為轉(zhuǎn)換，而顛換較少，轉(zhuǎn)換與顛換之比大約21。SNP在CG序列上出現(xiàn)最為頻繁，而且多是CT，緣由是CG中C即胞嘧啶常為甲基化的、自發(fā)地脫氨后即成為胸腺嘧啶。 二、 SNPs的研討意義 SNPs是伴隨著人類基因組方案 (HGP)開展起來的，HGP下一階段的另一義務(wù)是盡快鑒定人類DNA序列的差別，即單核苷酸多態(tài)性SNPs。

3、雖然人類99%以上的DNA序列是一樣的，但是DNA序列的變化對人類對疾病、環(huán)境攻擊比如細(xì)菌，病毒，毒素和化學(xué)物質(zhì)、藥物和治療的反響產(chǎn)生艱苦影響。這就使得SNPs對生物醫(yī)學(xué)研討、藥物開發(fā)、醫(yī)學(xué)診斷和法醫(yī)學(xué)開展有重要意義。除了基因制藥、診斷、生物醫(yī)學(xué)研討方面的運用，SNP圖譜還有望被用來識別基因組上成千上萬個附加標(biāo)志，以簡化HGP研討者繪制的很大的基因組圖譜。 一 SNPs與疾病的關(guān)系 為什么有人容易得糖尿病，有人容易得癌癥，有人易肥胖，基因在這里起了主要作用?；蛟跊Q議個體的正常表型，即形狀、代謝和免疫形狀等方面起著決議性的作用。經(jīng)過賦予個體對疾病的易感性或抵抗力，以及影響機(jī)體與環(huán)境要素的相互作

4、用，基因也對任何疾病的發(fā)生開展起著重要作用。人們希望能識別這些基因，以加深對疾病的認(rèn)識，從而改良疾病的診斷預(yù)防及治療。 由于技術(shù)條件的限制和認(rèn)識上的差距，迄今為止疾病的遺傳研討大多是從單個基因入手，很少從整個基因組及其功能形狀思索。隨著SNPs的不斷發(fā)現(xiàn)和人類第三代遺傳標(biāo)志圖的繪制，如今已有能夠描畫在某一疾病發(fā)病時或發(fā)育階段中多個基因位點甚至整個基因組的形狀。由于 SNPs在基因組中分布廣泛，人們希望經(jīng)過研討可以對發(fā)病率高的多基因疾病產(chǎn)生更深的認(rèn)識，他們置信SNP圖譜將有助于認(rèn)識復(fù)雜的多基因疾病，如癌癥、糖尿病、血管性疾病和某些精神性疾病。這些疾病很難用傳統(tǒng)尋覓基因的方法來確定，由于僅僅一個基

5、因的改動對其影響不大。目前SNPs可以在以下幾個方面發(fā)揚作用： 1、 確定疾病相關(guān)基因； 2、 尋覓可以帶來新治療方案的靶向基因； 3、發(fā)現(xiàn)預(yù)測治療效果的基因。 SNPs的運用可分為以下三個階段： 第一階段：制造出覆蓋整個基因組的足夠高密度的SNPs圖譜。SNPs的物理定位與微衛(wèi)星定位類似，SNPs至少可以作為遺傳標(biāo)志。在指定人群中，假設(shè)SNPs覆蓋基因組的范圍低于10%，它的意義那么大打折扣。 第二階段：經(jīng)過對比安康和患病人群SPNs發(fā)生的相對頻率，可以對特定某種疾病在基因組上進(jìn)一步定位?？梢赃M(jìn)一步提高這部分基因組的分辨率。 第三階段：利用SNPs可以在細(xì)節(jié)上研討遺傳的變化。在這一階段可以利

6、用固定數(shù)目10-100的和某種特定疾病相關(guān)的基因進(jìn)展遺傳變化研討。在這一階段，遺傳上變化頻率越低，可利價值越大。人們希望找到與疾病發(fā)病初期相關(guān)的基因。大多數(shù)SNPs在非編碼區(qū)找到，而鑒定出編碼區(qū)SNPs即cSNPs的意義非常艱苦，它往往代表基因型和表現(xiàn)型的改動。 二 SNPs與環(huán)境的關(guān)系 不同的種族、人群對外界環(huán)境要素變化的反響不同；在同樣的環(huán)境下有人很容易得病，為什么會這樣？對SNPs的研討可以給出一定的答案。 在疾病發(fā)生、開展的過程中，個體或群體對環(huán)境致病要素的易感性起著重要作用。這種易感性的遺傳根底是基因組的構(gòu)造差別或和表達(dá)差別。SNPs有助于闡明這些差別。人類的易感性也并不完全由基因決

7、議。在環(huán)境致病要素作用下的基因表達(dá)差別起著更為重要的作用。隨著DNA芯片在基因表達(dá)研討中進(jìn)一步運用，在實際上只需很少的個體或標(biāo)本就可確定環(huán)境要素對基因組表達(dá)的影響并找出易感基因。 (三)SNPs與藥物的關(guān)系 在利用藥物進(jìn)展疾病治療時，不同的病人治療效果有時差別顯著。呵斥這種差別的緣由是由于藥物本身在不同個體體內(nèi)活化、代謝、去除方面的差別所決議的，而這種差別本質(zhì)是遺傳差別。 SNPs能充分地反映個體間的遺傳差別。經(jīng)過研討遺傳多態(tài)性與個體對藥物敏感性或耐受性的相關(guān)性，可以闡明遺傳要素對藥物成效的影響，從而對醫(yī)生有針對性地用藥和藥物的開發(fā)提供指點和根據(jù)。 過去對單個基因?qū)λ幬镒饔玫挠绊懛矫娴难杏懺?jīng)

8、有不少成果。比如，知一些參與藥物代謝的酶的基因和受體基因可以改動藥物在體內(nèi)的代謝和個體對藥物的敏感性。但對于許多常見的多發(fā)復(fù)雜疾病來說，單個基因?qū)λ幬镒饔玫挠绊懮跷?，普通不會超?%。因此，在基因組程度上進(jìn)展多基因研討是必要的也是必需的。SNPs由于數(shù)量眾多和易于批量檢測，正好為此提供了條件。 目前，正在興起的藥物基因組學(xué)研討遺傳要素對藥物作用的影響和不同基因型個體對藥物反響的差別，從而為臨床有針對性地合理用藥和根據(jù)不同基因型群體對藥物的反響來改良藥物設(shè)計提供了實際根據(jù)。這是當(dāng)前制藥行業(yè)對SNPs表現(xiàn)出空前興趣的緣由。 三 SNPs與HGP的關(guān)系 HGP的開展為SNPs的運用提供了現(xiàn)實可行性，

9、而SNPs是HGP下一步重要的目的： DOE和NIH組織的HGP樹立了最近五年確定和繪制SNPs圖譜的目的； 開展快速、大規(guī)模確定和得到SNPs和其他DNA序列多態(tài)性的技術(shù)； 確定大多數(shù)知基因中編碼區(qū)域的常見變化； 繪制至少有100，000個標(biāo)志的SNP圖譜； 建立序列多態(tài)性研討的智力基金； 建立DNA樣品和細(xì)胞標(biāo)本的公共資源。 三、 SNPs的研討技術(shù) SNPs是重要的遺傳標(biāo)志之一，其本質(zhì)上是DNA序列中單個堿基的置換，實際上任何用于檢測單堿基突變或多態(tài)性的技術(shù)都可用于SNPs的識別或檢出。但在目前利用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)展大規(guī)模、大范圍內(nèi)檢測SNPs還有一定難度。從實際上講，RFLP、等位基因特異的

10、寡苷酸雜交、寡核苷酸銜接分析(OLA)、等位基因特異的PCR(ARMS)、DNA測序等都可分別進(jìn)展SNPs檢測。這些方法大多需求電泳和熒光標(biāo)志，費時費力而效率有待提高。能夠給我們帶來光明前景的兩種新技術(shù)是DNA微陣列分析法和運用原子力顯微鏡AFM察看SNP。 DNA微陣列分析法：主要原理是在一塊小硅片上進(jìn)展微陣列分析，讓目的DNA與密集的多重寡核苷酸陣列進(jìn)展雜交，進(jìn)而檢出SNPs的有效方法。實現(xiàn)這種分析的關(guān)鍵是能在芯片上高密度地原位合成大量不同的寡核苷酸探針，以及實現(xiàn)雜交后的熒光檢測和計算機(jī)分析，這種技術(shù)已廣泛利用在科研上，微陣列DNA芯片在實際上可以提供足以檢出任何SNP的探針，并經(jīng)過雜交檢

11、出基因組中的cSNP或SNPs。一些公司和實驗室正努力開展大規(guī)模SNPs檢測技術(shù)，以期研制成檢測全基因組SNPs的芯片?，F(xiàn)已推出檢測諸如p53抑癌基因、艾滋病毒、乳腺癌、囊性纖維病基因等知SNPs的芯片或診斷試劑盒。 運用原子壓力顯微鏡AFM察看SNPs：化學(xué)家Lieber和遺傳學(xué)家Housman的夢境組合發(fā)明了這項簡單的新技術(shù)。首先設(shè)計一個寡核苷酸探針能與他要找的基因組區(qū)域嚴(yán)厲匹配，將此探針與一大分子如鏈霉素偶聯(lián)，讓此探針與DNA片段進(jìn)展雜交。假設(shè)探針雜交勝利，那么用AFM進(jìn)展察看就能發(fā)現(xiàn)雜交陽性位點。此方法比傳統(tǒng)方法明顯優(yōu)越的是可以對單倍體基因組進(jìn)展檢測。當(dāng)數(shù)個探針同時在數(shù)百Kb的間隔 上

12、進(jìn)展搜索，再加上自動分析，SNPs的相關(guān)性研討恐怕能大大的向前邁進(jìn)一步了。 所以，我們可以滿懷自信心的期望AFM技術(shù)能早日得到實踐運用。四、 SNPs的國內(nèi)外研討情況 SNPs的研討已遭到國內(nèi)外政府和私營公司的廣泛的注重。歐美各國以及日本正圍繞SNPs的研討展開猛烈角逐，并投入了大量人力和物力。 美國國立生物技術(shù)信息中心(NCBI)已建立了SNPs的公用數(shù)據(jù)庫及SNPs的報告登記制度。由NCBI確擔(dān)任運營的公開數(shù)據(jù)庫，集中了由世界各地研討人員發(fā)現(xiàn)的SNP，截止7月10日登記數(shù)已達(dá)39萬個。由日本東京大學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)研討所和科學(xué)技術(shù)振興事業(yè)團(tuán)共同主辦的SNPs數(shù)據(jù)庫已正式對外開放。日本的SNPs數(shù)據(jù)

13、庫共收錄了以日本人為對象進(jìn)展調(diào)查后獲得的6830個SNP，并在互聯(lián)網(wǎng)上設(shè)立了供世界各國研討人員自在查閱的主頁。由日本政府結(jié)合各方制定的新千年方案，以在明年年底前發(fā)現(xiàn)15萬個SNP作為主要目的，并隨時對外公開所獲得的數(shù)據(jù)。 我國的基因組方案也已留意到這一點，并根據(jù)我國的實踐情況，加速開展SNPs研討及其運用的戰(zhàn)略和重點。我國“863方案生物領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會首席科學(xué)家強(qiáng)伯勤教授日前宣布，我國將于今年底啟動中華民族基因組單核苷酸多態(tài)性(SNPs)系統(tǒng)目錄的構(gòu)建與研討，主要采用大規(guī)模測序的技術(shù)方法。 國外私營公司為侵占制高點，劃分出涇渭清楚的兩大陣營：SNP聯(lián)盟和PE公司Celera Genomics。

14、 SNP聯(lián)盟成員包括世界上頂尖的十家制藥公司。1999年4月，十大制藥公司和英國Wellcome Trust慈悲機(jī)構(gòu)宣布聯(lián)盟成立，由Arthur L.Holden指點，尋覓和繪制300，000個常見的SNPs。目的是運用均勻分布在整個人類基因組中的SNPs標(biāo)志繪制能被廣泛接受的、高質(zhì)量的、詳細(xì)的、有用的圖譜。 全球的成員公司包括：AstraZeneca Group PLC， Bayer Group AG， Bristol-Myers Squibb Co.， F. Hoffmann-La Roche， Glaxo Wellcome PLC， Hoechst Marion Roussel AG，

15、Novartis AG， Pfizer Inc.，Searle，SmithKline Beecham PLC。累計資金有三千萬美圓，其中Wellcome Trust機(jī)構(gòu)至少投資一千四百萬美圓。 由這些公司資助確實認(rèn)SNPs的實驗室都坐落在斯坦福大學(xué)和圣路易斯安娜州華盛頓大學(xué)Sanger中心的Whitehead研討院。數(shù)據(jù)管理和分析將在Cold Spring Harbor實驗室進(jìn)展，他們尋覓對應(yīng)于公共數(shù)據(jù)庫的序列以決議SNP的基因組位點。其他地域的研討所將運用各種各樣的程序。 PE公司Celera Genomics在其有著“科學(xué)狂人之稱的總裁兼首席研討官Venter的率領(lǐng)下Venter以利用鳥槍

16、法進(jìn)展全基因組測序出名于世，在他率領(lǐng)下Celera公司以驚人的速度搶先完成人類基因組測序，如今正利用其宏大的測序技術(shù)優(yōu)勢向SNPs發(fā)起沖鋒，其勢難以阻撓。 Celera Genomics不久前宣布它已開發(fā)出了它的人類基因組單核苷酸多態(tài)性數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫被以為將支持并加快基因組制藥的研討。Celera測定了五個不同種族捐贈者的DNA。在其最先公布的數(shù)據(jù)庫中包括了240萬個獨立專注的SNPs。這個數(shù)據(jù)庫還包含了40萬條從已公開的數(shù)據(jù)庫中來的非重疊、獨立的SNPs，使SNPs的總數(shù)到達(dá)280萬條。 Celera的SNP參考數(shù)據(jù)庫是其基于網(wǎng)絡(luò)的Celera探求系統(tǒng)的一部分，Celera的SNP參考數(shù)據(jù)庫被以為是一個最綜合及完好的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)資源庫。 五、SNPs的商業(yè)開展前景 SNPs在制藥業(yè)和診斷上的非常大的價值，蘊涵著宏大商機(jī)。SNP聯(lián)盟為什么資助SNPs公共基因圖譜，主要就是看到了SNPs的商業(yè)價值。SNP聯(lián)盟把SNPs圖譜視為制造有用、重要、競爭性、高質(zhì)量研討工具的方法，鼓勵整個研討、產(chǎn)業(yè)組織的革命性任務(wù)。國內(nèi)外政府和企業(yè)的宏大投入也證明了這一點。 SNPs與人類性格、某些疾病、藥物平安性與效果變化有關(guān)。SNPs可為新的診斷方法、治療方法、估計藥物產(chǎn)品提供根底。SNPs也是群體研討中探求及闡明新基因功能的一個極其有效的工