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SNP侦探家族的重要成员

 Cheximing 2021-09-14

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SNP侦探

无论是病原感染还是家族遗传,都与基因有千丝万缕的联系。在碱基排列并进行表达时,一个碱基的突变可能导致整个治疗方案的改变。SNP侦探的工作就是发现并鉴定出基因的SNP位点,辅助医生更加准确地拟定治疗方案,以帮助患者尽快康复。

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整个SNP侦探家族主要分立两派,分别是主张传统方法的“保守派”和主张高通量自动化方法的“直接派”。今天为大家介绍两派系的几位“骨干成员”。

保守派

这一类检测方法是qPCR技术为基础的经典检测方法,适用性较广,其适合检测已知突变,很难实现高通量的SNP检测或者连续的SNP检测。

扩增阻滞突变荧光PCR(ARMS-qPCR):理论上,引物3'末端碱基与DNA模板完全互补时,Taq DNA聚合酶才能有效进行扩增。根据SNP位点设计两条分别对应两个等位基因的特异性引物或者探针进行PCR。通过扩增曲线的Ct差值(图1)或者熔解曲线的Tm值(图2)进行SNP的野生与突变的判定。

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1ARMS-qPCR扩增曲线结果展示

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图2:ARMS-qPCR熔解曲线结果展示

质谱检测:利用单碱基延伸法,不同型别的模板扩增的产物不同,则扩增产物生成不同荷质比的带正电荷的离子,经加速电场形成离子束,通过电场和磁场使其发生相反的速度色散,分析得到质谱图峰则不同,从而对SNP进行判定(图3)。

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图3:核酸质谱检测SNP的结果展示

直接派

与传统方法相比,高通量自动化方法能实现SNP高通量、自动化检测,但对设备和技术要求高,成本高。

测序:无论是一代测序还是NGS,通过序列的比对,能够准确检测SNP的突变类型和位置以及未知突变(图4),但操作费时,且费用高,所以在快速检测SNP的应用中受到了一定的限制。

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图4:一代测序检出SNP的结果展示

DNA芯片:根据已知的SNP位点设计探针,固定在特殊载体上,使用荧光染料标记待测DNA,与探针进行杂交。存在错配碱基的序列不能与探针杂交。通过杂交分子荧光强弱可以检测SNP位点(图5)。但是分子探针的杂交条件苛刻,存在重复序列的影响,且芯片造价昂贵,目前的普及程度并不高。

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图5:DNA芯片检测SNP的原理与结果展示

SNP侦探家族的发展

目前除了上述两大派别中的核心方法之外,也存在大量针对基础检测SNP方法不足所做出的改进。例如本公众号之前讲述过的CRISPR技术以及近两年Ago酶蛋白技术,利用基因编辑时对错配的容忍较差的原理,也可实现SNP的检测。但它们都是较新的技术,仍需要更多探索开发与大量验证。

SNP的检测技术一直在朝着高灵敏度和准确度,快速、简便、费用低廉的方向进行优化,然而还没有一个完全理想的方法出现。根据实际情况,可以选择较合适的方法。随着相关技术和平台的发展与不断完善,在不久的将来肯定会出现更为理想的SNP检测方法。

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