Đang tải... (xem toàn văn)
Các phương pháp nghiên cứu gene bệnh ĐH KHTN Cao Học chú thích rõ ràng Tài liệu đề cương cao học môn Sinh Học Phân Tử trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU BỆNH DI TRUYỂN ĐƠN GEN Ở NGƯỜI 1.Xác định vị trí gen trên bộ gen 2.Nghiên cứu gen bệnh in vitro 3.Nghiên cứu gen bệnh in vivo
NGHIÊN CỨU GEN BỆNH Ở NGƯỜI Bệnh di truyền đơn gen (monogenic disorder) Cystic fibrosis, thalassemia, hemophilia, Duchene dystrophy syndrome gen thay đổi bệnh liền Bệnh di truyền đa gen (polygenic disorder) Cao huyết áp, bệnh tim mạch, tiểu đường, Parkinson… Bệnh di truyền đơn gen (monogenic disorder) -Chỉ cần thay đổi gen gây triệu chứng bệnh Cả cặp allele gây bệnh -Có thể dạng lặn trội Chỉ càn bên đc -Gen dạng tự dưỡng liên kết với giới tính -OMIM: database bệnh di truyền người -Đa số bệnh di truyền đơn gen thuộc loại bệnh gặp -Nghiên cứu bệnh di truyền đơn gen sở để nghiên cứu bệnh di truyền đa gen QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU BỆNH DI TRUYỂN ĐƠN GEN Ở NGƯỜI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG 1.Xác định vị trí gen gen 2.Nghiên cứu gen bệnh in vitro 3.Nghiên cứu gen bệnh in vivo QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU GEN BỆNH Ở NGƯỜI Xác định vị trí gen bệnh gen -Phương pháp độc lập đồ gen -Phương pháp phụ thuộc đồ gen QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU GEN BỆNH Ở NGƯỜI Xác định vị trí gen bệnh gen Phương pháp độc lập đồ gen Các ngun tắc Dựa vào protein biết bệnh Dựa vào chức biết bệnh Dòng hóa loại trừ Coi coi gen chịu trách nhiệm bệnh Subtraction cloning SUBTRACTION CLONING DNA NGƯỜI BT BẸNH Cất nhỏ, trộn lẫn ez cắt giới hạn cắt học nhiều biến tinh hồi tính DNA ng bt -Phát đột biến gen -Số trường hợp phát gen bệnh subtraction cloning khơng lớn SUBTRACTION CLONING ĐỂ XÁC ĐỊNH GEN GÂY BỆNH DMD -Bộ gen người bình thường phân cắt với enzyme MboI để tạo thành Cắt thường xun -> cắt thành nhiều đoạn nhỏ đoạn nhỏ -Bộ gen người mắc bệnh loạn dưỡng Duchene (với hàm lượng cao gấp 500 lần hàm lượng gen người bình thường) phân nhỏ lực học -Biến tính hai loại DNA gen cho tái bắt cặp với Chỉ cắt chỗ, tương thích đầu với Mbo1 -Nối DNA vào vector cắt trước BamHI có DNA từ gen người bình thường khơng có DNA gen bệnh nối vào vector tập hợp dòng DNA chứa vùng bị đột biến gen -các bước lai dòng DNA với người bệnh người binh thường để xác định vị trí gen xác định NST X nơi chứa vùng gen đột biến phân lập vùng DNA khoảng 200 kb sử dụng kỹ thuật NST, zoo blot để xác định gen QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU GEN BỆNH Ở NGƯỜI Xác định vị trí gen bệnh gen khơng làm phương pháp độc lập gen Phương pháp phụ thuộc đồ gen Phân tích phả hệ Sàng lọc Markers liên kết Định vị gene Định vị Markers thị di truyền gen biểu kiểu hình, VNTR, SNP Ý NGHĨA CỦA VIỆC LẬP BẢN ĐỒ GEN Nghiên cứu cấu trúc cách tổ chức gen thơng qua thành phần nhiễm sắc thể Nghiên cứu tiến hóa gen xem đoạn bảo tồn, biến động để biết tiến hóa lồi Nghiên cứu phát gen gây bệnh người ? *Định vị gen gen *Phân tích kiểu gen *Phân tích kiểu hình gây bệnh ? Gen bệnh ? QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU GEN BỆNH Ở NGƯỜI Các loại đồ gen: tập hợp kỹ thuật sinh học nhằm cung cấp thơng tin để xác định vi trí gen gen Bản đồ di truyền tế bào Bản đồ di truyền liên kết xem gen nằm nst xem liên kết %, cmorgan Bản đồ vật l{ Trình tự nucleotide gen người 10 Ý nghĩa • Xác định khoảng ba tỷ đơn vị hóa học di truyền người • Truy cập vào sở liệu chung gen, biết thơng tin gen mục tiêu cần nghiên cứu bao gồm: – cấu trúc chức protein – mối quan hệ tiến hóa sinh vật – đột biến – khả tương tác gen – bệnh liên quan đến cấu trúc gen –… 49 Ý nghĩa • Mở đường cho nghiên cứu để xác định biến thể di truyền làm tăng nguy bệnh • Tìm kiếm nguồn gốc di truyền bệnh phát triển phương pháp điều trị • Phân tích giống khác ch̃i DNA từ sinh vật mở hướng việc nghiên cứu l{ thuyết tiến hóa 50 NGUN TẮC GIẢI MÃ BỘ GENE NGƯỜI Sử dụng kỹ thuật giải trình tự phát triển Sanger người khác Để xác định trình tự phân tử DNA lớn, bắt đầu việc phá vỡ DNA gen thành mảnh nhỏ ngẫu nhiên, chứa đoạn chồng lấp lên nhau, nhằm đạt trình tự “read” Sau sử dụng phân tích máy tính để kết hợp trình tự read ngẫu nhiên thành “contig” 51 ORDERED CLONE SEQUENCING WHOLE GENOME SHOTGUN SEQUENCING Genomic DNA BAC BAC library PLasmid Plasmid library Contig map AGGCTTACGATTAACCGTAGG TTAGACAGGATTCAGCAATGC CGTAGGAATTAGCAATTAGAC PLasmid Plasmid library AGGCTTACGATTAACCGTAGG TTAGACAGGATTCAGCAATGC CGTAGGAATTAGCAATTAGAC FRAGMENTS ASSEMBLY BY SEQUENCE ALIGNMENT AGGCTTACGATTAACCGTAGGAATTAGCAATTAGACAGGATTCAGCAATGC 52 BAC to BAC Sequencing WGS sequencing Tạo đồ vật lí thô toàn bộ gen trước giải trình tự DNA Việc xây dựng đồ đòi hỏi phải cắt NST thành đoạn lớn xác đònh vò trí đoạn DNA lớn trước tiến hành giải trình tự tất đoạn Shotgun sequencing vào giải mã, bỏ qua thành lập đồ vật lí Do đó, phương pháp tỏ nhanh nhiều so với phương pháp BAC to BAC 53 BAC to BAC Sequencing Các trình tự chuyển vào chương trình máy tính có tên PHRAP để tìm kiếm trình tự chung cho việc nối kết đoạn với WGS sequencing Các thuật toán vi tính lắp ráp hàng triệu đoạn giải trình tự tạo thành đoạn dài liên tục tương ứng với NST 54 BAC to BAC sequencing Độ xác cao, bò sai kết nối Do có đồ vật lí đònh hướng, nên trường hợp lắp ráp đoạn ngẫu nhiên xảy Nhược điểm: tốn thời gian, chi phí cao WGS sequencing Nhanh hơn, Chi phí thấp Nguy lỗi nhiều lắp ráp sai 55 VẤN ĐỀ CỦA CÁC TRÌNH TỰ LẶP LẠI 56 CÁCH GIẢI QÚT 57 KHI BỘ GEN NGƯỜI ĐÃ ĐƯỢC GIẢI TRÌNH TỰ NUCLEOTIDE Xác định gen bệnh nào? Tin Sinh học Genomics Transcriptomics Proteomics SNP-GWAS 58 KHI BỘ GEN NGƯỜI ĐÃ ĐƯỢC GIẢI TRÌNH TỰ NUCLEOTIDE Xác định gen bệnh nào? Tin Sinh học Phân tích trình tự nucleotide dự đốn chức gen thơng qua sản phẩm protein Phân tích dựa vào so sánh trình tự nucleotide gen với trình tự nucleotide gen biết chức 59 KHI BỘ GEN NGƯỜI ĐÃ ĐƯỢC GIẢI TRÌNH TỰ NUCLEOTIDE Xác định gen bệnh nào? Genomics lấy dna tổng số ng bệnh đem lai với chíp chứa tồn trình tự bình thường gen Lai DNA tổng số người bệnh với chip DNA phát đột biến xảy gen 60 KHI BỘ GEN NGƯỜI ĐÃ ĐƯỢC GIẢI TRÌNH TỰ NUCLEOTIDE Xác định gen bệnh nào? Transcriptomics Lai cDNA tổng số với chip DNA thay đổi biểu gen mức phiên mã có liên quan đế bệnh 61 KHI BỘ GEN NGƯỜI ĐÃ ĐƯỢC GIẢI TRÌNH TỰ NUCLEOTIDE Xác định gen bệnh nào? Proteomics Lai protein tổng số người với chip chứa kháng thể đặc hiệu cho protein thay đổi biểu gen mức dịch mã có liên quan đến bệnh 62 KHI BỘ GEN NGƯỜI ĐÃ ĐƯỢC GIẢI TRÌNH TỰ NUCLEOTIDE Xác định gen bệnh nào? GWAS - SNP Tìm khoảng cách di truyền gen mục tiêu với SNP NST từ SNP đến gen mục tiêu Cản trở giải mã gen người gặp phải trường hợp tổ hợp gen gây bệnh khơng đơn hcir gen Nãy nói phần số thơi, xác định DNA mục tiêu Còn phần số phân tích trình tự phần tạo mơ hình động vật tế bào phù hợp để xem có biểu nên phenotype tương ứng hay khơng 63 ... gen gen 2.Nghiên cứu gen bệnh in vitro 3.Nghiên cứu gen bệnh in vivo QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU GEN BỆNH Ở NGƯỜI Xác định vị trí gen bệnh gen -Phương pháp độc lập đồ gen -Phương pháp phụ thuộc đồ gen. .. database bệnh di truyền người -Đa số bệnh di truyền đơn gen thuộc loại bệnh gặp -Nghiên cứu bệnh di truyền đơn gen sở để nghiên cứu bệnh di truyền đa gen QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU BỆNH DI TRUYỂN ĐƠN GEN. .. ĐỊNH GEN BỆNH Bản đồ di truyền tế bào Xác định gen bệnh thuộc NST Gen bệnh Bản đồ liên kết Vị trí gen bệnh gen Bản đồ vật l{ Khoảng cách gen bệnh thị di truyền NST 25 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ GEN GÂY BỆNH