SNPアレイ

分子生物学において、SNPアレイは、集団内の多型を検出するために使用されるDNAマイクロアレイの一種です。一塩基多型（SNP）は、 DNAの単一部位における変異であり、ゲノム内で最も頻繁に見られる変異です。ヒトゲノムでは約3億3500万個のSNPが同定されており[ ^{1 ] 、}そのうち1500万個は世界中のさまざまな集団で1%以上の頻度で存在しています^{[ 2 ] 。}

SNPアレイの基本原理はDNAマイクロアレイと同じです。これは、DNAハイブリダイゼーション、蛍光顕微鏡、および固体表面DNA捕捉の融合です。SNPアレイの3つの必須コンポーネントは次のとおりです。^{[ 3 ]}

1. 固定化された対立遺伝子特異的オリゴヌクレオチド（ASO）プローブを含むアレイ。
2. 標的の断片化された核酸配列を蛍光色素で標識したもの。
3. ハイブリダイゼーションシグナルを記録・解析する検出システム。

ASOプローブは、多くの場合、代表的な個体パネルのシーケンスに基づいて選択されます。パネル内で特定の頻度で変動することが判明した位置がプローブの基礎として使用されます。SNPチップは一般的に、アッセイするSNP位置の数で表されます。両方の対立遺伝子を検出するには、各SNP位置に対して2つのプローブを使用する必要があります。プローブが1つしか使用されていない場合、実験の失敗は、プローブされていない対立遺伝子のホモ接合性と区別できません。^{[ 4 ]}

SNPアレイは、ゲノム全体のわずかな変異を研究するための有用なツールです。SNPアレイの最も重要な臨床応用は、疾患感受性の判定^{[ 5 ]}と、個人向けに特別に設計された薬物療法の有効性の測定^{[ 6 ]}​​です。研究においては、SNPアレイはゲノムワイド関連解析に最も頻繁に使用されます^{[ 7 ]}。各個人は多数のSNPを持っています。SNPベースの遺伝的連鎖解析は、疾患遺伝子座のマッピングや、個人の疾患感受性遺伝子の判定に使用できます。SNPマップと高密度SNPアレイの組み合わせにより、SNPは複雑な形質を持つ遺伝性疾患のマーカーとして使用できます。たとえば、ゲノムワイド関連解析により、関節リウマチ^{[ 8 ]}や前立腺癌などの疾患に関連するSNPが特定されています。^{[ 9 ]} SNPアレイは、ソフトウェアを使用してアレイ上の各SNPのコピー数を決定し、SNPを染色体の順序に整列させることで、仮想核型を生成するためにも使用できます。 ^{[ 10 ]}

SNPは、がんの遺伝子異常の研究にも使用できます。たとえば、SNPアレイは、ヘテロ接合性の喪失（LOH）の研究に使用できます。LOHは、遺伝子の1つのアレルが有害な方法で変異し、正常に機能するアレルが失われたときに発生します。LOHは、発がんにおいてよく発生します。たとえば、腫瘍抑制遺伝子は、がんの発生を防ぐのに役立ちます。人が腫瘍抑制遺伝子の変異した機能不全のコピーを1つ持ち、もう1つの機能的なコピーが損傷した場合、がんを発症する可能性が高くなります。^{[ 11 ]}

比較ゲノムハイブリダイゼーションなどの他のチップベースの方法では、LOH につながるゲノムの増加または欠失を検出できます。しかし、SNP アレイには、コピー中立 LOH (片親性二倍体または遺伝子変換とも呼ばれる) を検出できるという利点があります。コピー中立 LOH は、対立遺伝子の不均衡の一種です。コピー中立 LOH では、親の 1 つの対立遺伝子または染色体全体が欠失しています。この問題により、もう一方の親の対立遺伝子が重複します。コピー中立 LOH は病理的である可能性があります。たとえば、母親の対立遺伝子が野生型で完全に機能し、父親の対立遺伝子が変異しているとします。母親の対立遺伝子が欠失していて、子供が父親の変異対立遺伝子を 2 コピー持っている場合、病気が発生する可能性があります。

高密度SNPアレイは、科学者が対立遺伝子不均衡のパターンを特定するのに役立ちます。これらの研究は、予後および診断に利用できる可能性があります。LOHは多くのヒト癌で非常に一般的であるため、SNPアレイは癌診断において大きな可能性を秘めています。たとえば、最近のSNPアレイ研究では、胃癌や肝臓癌などの固形腫瘍がLOHを示すこと、また血液悪性腫瘍、ALL、MDS、CMLなどの非固形悪性腫瘍もLOHを示すことが示されています。これらの研究は、これらの疾患がどのように発生するかについての洞察と、それらに対する治療法を作成する方法についての情報を提供する可能性があります。^{[ 12 ]}

SNPアレイの出現により、多くの動物種や植物種の育種が革命的に変化しました。この方法は、SNPアレイデータに基づいて個体間の関係を組み込むことで遺伝的優劣を予測することに基づいています。^{[ 13 ]}このプロセスはゲノム選抜として知られています。作物特異的なアレイは農業で利用されています。^{[ 14 ] [ 15 ]}

• Barnes, Michael R. (2003). 「ヒトの遺伝的変異：データベースと概念」。Barnes, Michael R. 、 Gray, Ian C. (編)『遺伝学者のためのバイオインフォマティクス』 pp. 39–70。doi : 10.1002/ 0470867302.ch3。ISBN  978-0-470-84393-2。
• Hehir-Kwa, JY; Egmont-Petersen, M.; Janssen, IM; Smeets, D.; Van Kessel, AG; Veltman, JA (2007). "高密度細菌人工染色体、一塩基多型、およびオリゴヌクレオチドマイクロアレイによるゲノムワイドコピー数プロファイリング：統計的検出力分析に基づくプラットフォーム比較" . DNA Research . 14 (1): 1– 11. doi : 10.1093/dnares/dsm002 . PMC 2779891 . PMID 17363414 .  
• John, Sally; Shephard, Neil; Liu, Guoying; Zeggini, Eleftheria; Cao, Manqiu; Chen, Wenwei; Vasavda, Nisha; Mills, Tracy; Barton, Anne; Hinks, Anne; Eyre, Steve; Jones, Keith W.; Ollier, William; Silman, Alan; Gibson, Neil; Worthington, Jane; Kennedy, Giulia C. (2004). "11,245個の一塩基多型を用いた複雑な疾患における全ゲノムスキャン：マイクロサテライトとの比較" . The American Journal of Human Genetics . 75 (1): 54– 64. doi : 10.1086/422195 . PMC 1182008 . PMID 15154113 .  
• Mei, R; Galipeau, PC; Prass, C; Berno, A; Ghandour, G; Patil, N; Wolff, RK; Chee, MS; Reid, BJ; Lockhart, DJ (2000). "ヒトSNPと高密度DNAアレイを用いたゲノムワイドな対立遺伝子不均衡の検出" . Genome Research . 10 (8): 1126–37 . doi : 10.1101/gr.10.8.1126 . PMC 2235196 . PMID 10958631 .  
• Schaid, Daniel J.; Guenther, Jennifer C.; Christensen, Gerald B.; Hebbring, Scott; Rosenow, Carsten; Hilker, Christopher A.; McDonnell, Shannon K.; Cunningham, Julie M.; Slager, Susan L.; Blute, Michael L.; Thibodeau, Stephen N. (2004). "前立腺癌感受性遺伝子座のゲノム連鎖スクリーニングにおけるマイクロサテライトと一塩基多型の比較" . The American Journal of Human Genetics . 75 (6): 948– 65. doi : 10.1086/425870 . PMC 1182157 . PMID 15514889 .  
• Sellick, GS; Longman, C; Tolmie, J; Newbury-Ecob, R; Geenhalgh, L; Hughes, S; Whiteford, M; Garrett, C; Houlston, RS (2004). "高密度SNPジェノタイピングアレイを使用して、メンデル遺伝病遺伝子座のゲノムワイド連鎖検索を効率的に実施できます。 " . Nucleic Acids Research . 32 (20): e164. doi : 10.1093/nar/gnh163 . PMC 534642 . PMID 15561999 .  
• Sheils, O; Finn, S; O'Leary, J (2003). "核酸マイクロアレイ：概要". Current Diagnostic Pathology . 9 (3): 155–8 . doi : 10.1016/S0968-6053(02)00095-9 .