Marcador informativo de ancestralidade - Ancestry-informative marker

O AIMS pode ser usado para identificar cinco "clusters" europeus

Na genética de populações , um marcador informativo de ancestralidade ( AIM ) é um polimorfismo de nucleotídeo único que exibe frequências substancialmente diferentes entre diferentes populações. Um conjunto de muitos AIMs pode ser usado para estimar a proporção de ancestralidade de um indivíduo derivada de cada população.

Um polimorfismo de nucleotídeo único é uma modificação de uma base de nucleotídeo único dentro de uma sequência de DNA. Existem cerca de 15 milhões de locais SNP ( polimorfismo de nucleotídeo único ) (de cerca de 3 bilhões de pares de bases, ou cerca de 0,4%) entre os quais AIMs podem ser potencialmente selecionados. Os SNPs relacionados à ancestralidade costumam ser rastreados até o cromossomo Y e o DNA mitocondrial porque ambas as áreas são herdadas de um dos pais, erradicando as complexidades que vêm com a recombinação do gene dos pais. Mutações SNP são raras, então as sequências com SNPs tendem a ser transmitidas de geração a geração, em vez de alteradas a cada geração. No entanto, como qualquer SNP é relativamente comum em uma população, os analistas devem examinar grupos de SNPs (também conhecidos como AIMS) para determinar a ancestralidade de alguém. Usando métodos estatísticos como taxa de erro aparente e estimativa bayesiana aprimorada, o conjunto de SNPs com a maior precisão para prever uma ancestralidade específica pode ser encontrado.

Examinando um conjunto destes marcadores mais ou menos uniformemente espaçados no genoma também é uma forma de baixo custo para descobrir novos genes subjacentes a doenças complexas em uma técnica chamada de mapeamento de mistura ou por mistura de mapeamento de desequilíbrio de ligação .

Como exemplo, o alelo Duffy Null (FY * 0) tem uma frequência de quase 100% dos africanos subsaarianos, mas ocorre muito raramente em populações fora desta região. Uma pessoa com esse alelo tem, portanto, mais probabilidade de ter ancestrais da África Subsaariana. A ancestralidade chinesa han do norte e do sul pode ser distinguida sem ambigüidades usando um conjunto de 140 AIMS.

Foram desenvolvidas coleções de AIMs que podem estimar as origens geográficas de ancestrais na Europa.

Seguindo o desenvolvimento de bancos de dados de DNA antigos, marcadores informativos de ancestrais antigos (aAIM) foram definidos de forma semelhante como um polimorfismo de nucleotídeo único que exibe frequências substancialmente diferentes entre diferentes populações antigas. Um conjunto de aAIMs pode ser usado para identificar a ancestralidade de populações antigas e, eventualmente, quantificar a similaridade genética com os indivíduos modernos.

Descoberta e desenvolvimento

A descoberta de marcadores informativos de ancestralidade foi possibilitada pelo desenvolvimento do sequenciamento de próxima geração , ou NGS. NGS permite o estudo de marcadores genéticos, isolando sequências de genes específicos . Um desses métodos para extração de sequência é o uso de enzimas de restrição , especificamente endonuclease , que modifica a sequência de DNA. Esta enzima pode ser usada com DNA ligase (conectando dois DNAs diferentes), modificando o DNA por meio da inserção de DNA de outro organismo. Outro método, o sequenciamento de cDNA, ou RNA-seq , também pode ajudar a adquirir informações dos transcriptomas em uma ampla gama de organismos e encontrar SNPs ( polimorfismos de nucleotídeo único ), dentro de uma sequência de DNA.

Formulários

Os marcadores informativos de ancestralidade têm várias aplicações na pesquisa genética, forense e na indústria privada. Os AIMs que indicam uma predisposição para doenças como diabetes mellitus tipo 2 e doença renal mostraram reduzir os efeitos da mistura genética no mapeamento ancestral ao usar software de mapeamento por mistura. A capacidade diferencial dos marcadores informativos de ancestralidade permite que cientistas e pesquisadores limitem as populações geográficas de interesse; por exemplo, o tráfico ilegal de órgãos pode ser rastreado até certas áreas comparando as amostras retiradas de recipientes de órgãos e decifrando o marcador estranho em seus corpos. Uma série de empresas privadas, como 23andMe e AncestryDNA , fornecem testes genéticos diretos aos consumidores (DTC) de baixo custo, analisando marcadores informativos de ancestralidade para determinar as origens geográficas. Essas empresas privadas coletam grandes quantidades de dados, como amostras biológicas e informações autorreferidas dos consumidores, uma prática conhecida como biobancos , permitindo que seus pesquisadores descubram mais insights sobre AIMs.

Embora os painéis do AIM possam ser úteis para o rastreamento de doenças, a Lei de Não Discriminação de Informações Genéticas (GINA) impede o uso de informações genéticas para seguro e discriminação no local de trabalho.

Pesquisa médica

Diferentes características ancestrais e sua afiliação a doenças podem ajudar os cientistas a determinar abordagens apropriadas de tratamento para uma população específica. Pesquisadores médicos revelaram a ligação entre traços de ancestralidade e algumas doenças comuns; por exemplo, descobriu-se que indivíduos de ascendência africana correm maior risco de asma do que aqueles de ascendência europeia.

Os painéis AIM podem ser usados ​​para detectar fatores de risco de doenças . Um desses painéis foi criado para ancestrais afro-americanos com base em subconjuntos de matrizes SNP disponíveis comercialmente. Esses tipos de matrizes podem ajudar a reduzir o custo de identificação de fatores de risco, uma vez que permitem aos pesquisadores rastrear marcadores de ancestralidade em vez de todo o genoma. Isso se deve ao fato de que essas matrizes SNP estreitam o escopo da triagem necessária de centenas de milhares de marcadores SNP para um painel de alguns milhares de AIMs.

Embora alguns acreditem que as populações estruturadas devam ser usadas em estudos para determinar melhor as associações genéticas com as doenças , as implicações sociais do estigma racial potencial que pode resultar de tais estudos são uma grande preocupação. No entanto, o estudo feito por Yang et al. (2005) sugere que a tecnologia para conduzir pesquisas mais profundas e identificar variações associadas à ancestralidade em doenças humanas já existe.

Veja também

Referências

Geral