Единичен нуклеотиден полиморфизъм (SNP): определение, рискове и приложение

SNP (единичен нуклеотиден полиморфизъм) — какво са, рискове за здравето, връзки с болести и лечение, приложения в диагностика, персонализирана медицина и криминалистика.

Единичният нуклеотиден полиморфизъм (SNP, произнася се snip; множествено число snips) е вариация на ДНК последователността в популацията. SNP е само една нуклеотидна разлика в генома.

Например секвенираните ДНК фрагменти от двама души, AAGCCTA до AAGCTTA, се различават в един нуклеотид. В този случай казваме, че има два алела. Почти всички често срещани SNP имат само два алела. SNP се срещат най-често в участъци от ДНК, които не влияят на оцеляването на организма: в противен случай те биха били отстранени от естествения подбор. Други фактори, като генетичната рекомбинация и скоростта на мутациите, също могат да повлияят на плътността на SNP. Съществуват различия между човешките популации, така че SNP алел, който е често срещан в една географска или етническа група, може да бъде много по-рядък в друга.

Тези генетични разлики между индивидите (особено в некодиращите части на генома) понякога се използват при снемането на ДНК отпечатъци, което се използва в криминалистиката. Освен това тези генетични вариации причиняват разлики в податливостта ни към заболявания. Тежестта на заболяването и начинът, по който организмът ни реагира на лечението, също са проява на генетични вариации. Например мутация на една база в гена APOE (аполипопротеин Е) е свързана с по-висок риск от болестта на Алцхаймер.

Какво точно представлява SNP и как се различава от другите мутации

SNP е най-простата форма на генетична вариация — замяна на един нуклеотид (A, T, C или G) в дадено място на генома. В зависимост от местоположението и природата на промяната, SNP може да бъде:

• Синонимна (synonymous) — не променя аминокиселината в протеина;
• Несинонимна (missense) — променя аминокиселината и може да промени функцията на белтъка;
• Нонсенс (nonsense) — превръща кодон в стоп-кодон, което води до скъсен протеин;
• В регулаторни региони — може да влияе на нивата на експресия на гена (колко протеин се произвежда).

Честота и класификация

SNP обикновено се определят като вариации, които имат определена честота в популацията — често използван праг е честота на малкия алел (minor allele frequency, MAF) ≥ 1% (или при някои източници ≥ 5%) за „често срещани“ варианти. По-редките еднобазови промени се наричат редки варианти или „мутации“ и често имат по-голям ефект върху фенотипа, когато са патогенни.

Приложения в медицината и научните изследвания

SNP са в основата на множество генетични изследвания и приложения:

• Генетични асоциации (GWAS) — големи изследвания, които търсят връзки между SNP и риска от заболяване или други признаци. Чрез GWAS се откриват маркери, които подсказват регион в генома, свързан с даден фенотип.
• Персонализирана медицина — някои SNP влияят на реакцията към лекарства (фармакогеномика). Примери: вариации в CYP2C9 и VKORC1 влияят върху дозата на варфарин; вариации в CYP2D6 и други ензими могат да променят метаболизма на много медикаменти.
• Прогнозиране и скрининг — комбиниране на множество SNP в т.нар. полигенни рискови карти (polygenic risk scores) подпомага оценката на риска за болести като диабет тип 2, сърдечно-съдови заболявания и др., но тези оценки имат ограничения и все още се развиват.
• Криминалистика и родословни анализи — SNP могат да се използват като маркери за идентификация и за проследяване на произход, въпреки че в съдебната експертиза често се използват и други типове маркери (например STR).

Методи за откриване

Съвременните технологии позволяват бързо откриване на милиони SNP:

• SNP масиви (genotyping chips) — упореден и евтин начин за генотипиране на известни SNP;
• ПЦР-базирани тестове — за бързо проверяване на конкретни позиции;
• Следващо поколение секвениране (NGS) — дава възможност за детектиране както на известни, така и на нови (редки) варианти в избрани гени или в целия геном.

Рискове, ограничения и етични въпроси

Въпреки полезността на SNP-данните, има няколко важни ограничения и рискове:

• Ограничена прогностична стойност — наличието на определен SNP не означава непременно, че индивидът ще развие заболяване; за много болести рискът е резултат от взаимодействие между множество генетични и външни фактори.
• Популационна специфичност — асоциациите и полигенните модели често са тренирани върху данни от определени популации и могат да дават неточни резултати в други етнически групи.
• Интерпретация — тълкуването на резултатите изисква експертиза; погрешна интерпретация може да доведе до ненужен стрес или погрешни медицински решения.
• Конфиденциалност и дискриминация — генетичната информация е чувствителна; има въпроси свързани със запазването на поверителността, възможната дискриминация отстрана на застрахователи или работодатели и необходимостта от информирано съгласие.

Практически съвети

• Ако обмисляте генетично изследване, говорете с лекар или генетичен консултант за ползите и ограниченията.
• При получаване на резултати, особено свързани със здравето, потърсете професионално тълкуване преди да вземете терапевтични решения.
• Обърнете внимание на това къде и как се съхраняват вашите генетични данни и какви са правилата за достъп и споделяне.

В обобщение, SNP са фундаментална и широко разпространена форма на генетична вариация, която има значими приложения в изследванията, медицината и форензиката. Въпреки това, правилното използване и интерпретация на SNP-данните изисква внимание към научните, етичните и клиничните аспекти.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво представлява SNP?

В: Какво означава SNP?

В: Колко алела имат обикновените SNP?

В: Къде в ДНК най-често се срещат SNP?

В: Кои фактори могат да повлияят на плътността на SNP?

В: Какви са някои практически приложения на генетичните вариации между индивидите?

Въпрос: Какъв е примерът за генетична вариация, свързана с по-висок риск от конкретно заболяване?

Търсене по буква