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AIMS se puede utilizar para identificar cinco "clústeres" europeos

En genética de poblaciones , un marcador informativo de ascendencia ( AIM ) es un polimorfismo de un solo nucleótido que exhibe frecuencias sustancialmente diferentes entre diferentes poblaciones. Se puede utilizar un conjunto de muchos AIM para estimar la proporción de ascendencia de un individuo derivada de cada población.

Un polimorfismo de un solo nucleótido es una modificación de una base de un solo nucleótido dentro de una secuencia de ADN. [1] Se estima que hay 15 millones de sitios SNP ( polimorfismo de un solo nucleótido ) (de aproximadamente 3 mil millones de pares de bases, o aproximadamente el 0,4%) de entre los cuales se pueden seleccionar AIM. [2] Los SNP que se relacionan con la ascendencia a menudo se remontan al cromosoma Y y al ADN mitocondrial porque ambas áreas se heredan de un padre, lo que erradica las complejidades que vienen con la recombinación genética de los padres. [3] [ página necesaria ]Las mutaciones de SNP son raras, por lo que las secuencias con SNP tienden a transmitirse de generación en generación en lugar de modificarse en cada generación. Sin embargo, debido a que cualquier SNP dado es relativamente común en una población, los analistas deben examinar grupos de SNP (también conocidos como AIMS) para determinar la ascendencia de alguien. Utilizando métodos estadísticos como la tasa de error aparente y la estimación bayesiana mejorada, se puede encontrar el conjunto de SNP con la mayor precisión para predecir una ascendencia específica. [4]

Examinar un conjunto de estos marcadores espaciados más o menos uniformemente a través del genoma también es una forma rentable de descubrir genes novedosos subyacentes a enfermedades complejas en una técnica llamada mapeo de mezcla o mapeo por desequilibrio de ligamiento de mezcla .

Como ejemplo, el alelo Duffy Null (FY * 0) tiene una frecuencia de casi el 100% de los africanos subsaharianos, pero ocurre con muy poca frecuencia en poblaciones fuera de esta región. Por tanto, es más probable que una persona que tenga este alelo tenga antepasados ​​africanos subsaharianos. La ascendencia china Han del Norte y del Sur se puede distinguir sin ambigüedades utilizando un conjunto de 140 AIMS. [5]

Se han desarrollado colecciones de AIM que pueden estimar los orígenes geográficos de antepasados ​​dentro de Europa. [6]

Tras el desarrollo de bases de datos de ADN antiguas, el marcador informativo de ascendencia antigua (aAIM) se definió de manera similar como un polimorfismo de un solo nucleótido que exhibe frecuencias sustancialmente diferentes entre diferentes poblaciones antiguas. Se puede utilizar un conjunto de aAIM para identificar la ascendencia de poblaciones antiguas y, finalmente, cuantificar la similitud genética con los individuos de hoy en día. [7]

Descubrimiento y desarrollo

El descubrimiento de marcadores informativos de ascendencia fue posible gracias al desarrollo de la secuenciación de próxima generación , o NGS. NGS permite el estudio de marcadores genéticos mediante el aislamiento de secuencias de genes específicas . [8] Uno de estos métodos para la extracción de secuencias es el uso de enzimas de restricción , específicamente endonucleasa , que modifica la secuencia de ADN. Esta enzima se puede usar con ADN ligasa (que conecta dos ADN diferentes), modificando el ADN insertando ADN de otro organismo. [9] Otro método, la secuenciación de cDNA, o RNA-seq , también puede ayudar a adquirir información de los transcriptomas en una amplia gama de organismos y encontrar SNP (polimorfismos de un solo nucleótido ), dentro de una secuencia de ADN.

Aplicaciones

Los marcadores informativos de ascendencia tienen una serie de aplicaciones en la investigación genética, la medicina forense y la industria privada. Se ha demostrado que los AIM que indican una predisposición a enfermedades como la diabetes mellitus tipo 2 y la enfermedad renal reducen los efectos de la mezcla genética en el mapeo ancestral cuando se utiliza software de mapeo de mezclas. [10] La capacidad diferencial de los marcadores informativos de ascendencia permite a los científicos e investigadores reducir las poblaciones geográficas de interés; por ejemplo, el tráfico ilegal de órganos se puede rastrear hasta ciertas áreas comparando las muestras tomadas de los receptores de órganos y descifrando el marcador extraño en su cuerpo. [11] Una serie de empresas privadas, como23andMe y AncestryDNA proporcionan pruebas genéticas rentables directas a los consumidores (DTC) mediante el análisis de marcadores informativos de ascendencia para determinar los orígenes geográficos. Estas empresas privadas recopilan cantidades masivas de datos, como muestras biológicas e información autoinformada de los consumidores, una práctica conocida como biobancos , que permite a sus investigadores descubrir más conocimientos sobre los AIM. [12]

Aunque los paneles AIM pueden ser útiles para la detección de enfermedades, la Ley de No Discriminación por Información Genética (GINA) previene el uso de información genética para la discriminación de seguros y en el lugar de trabajo. [13]

Investigación médica

Los diferentes rasgos ancestrales y su afiliación a enfermedades pueden ayudar a los científicos a determinar los enfoques de tratamiento apropiados para una población específica. [14] Los investigadores médicos han revelado el vínculo entre los rasgos de ascendencia y algunas enfermedades comunes; por ejemplo, se ha descubierto que las personas de ascendencia africana tienen un mayor riesgo de asma que las de ascendencia europea. [15]

Los paneles AIM se pueden utilizar para detectar factores de riesgo de enfermedades . Uno de estos paneles se creó para la ascendencia afroamericana basado en subconjuntos de matrices SNP disponibles comercialmente. Estos tipos de matrices pueden ayudar a reducir el costo de identificar los factores de riesgo, ya que permiten a los investigadores buscar marcadores de ascendencia en lugar de todo el genoma. Esto se debe al hecho de que estas matrices SNP reducen el alcance del cribado necesario de cientos de miles de marcadores SNP a un panel de unos pocos miles de AIM. [dieciséis]

Si bien algunos creen que las poblaciones estructuradas deben usarse en estudios para determinar mejor las asociaciones genéticas con las enfermedades , las implicaciones sociales del posible estigma racial que puede resultar de tales estudios son una preocupación importante. Sin embargo, el estudio realizado por Yang et al. (2005) sugiere que ya existe la tecnología para realizar una investigación más profunda e identificar las variaciones asociadas con la ascendencia en las enfermedades humanas. [14]

Ver también

  • SLC24A5
  • Raza y genética

Referencias

  1. ^ "Polimorfismo (genética)". AccessScience . doi : 10.1036 / 1097-8542.535500 .
  2. ^ Pennisi Elizabeth (2007). "Variación genética humana" . Ciencia . 318 (5858): 1842–1843. doi : 10.1126 / science.318.5858.1842 . PMID 18096770 . 
  3. ^ Houck, Max M; Houck, editor.), Max M; (Firma), ProQuest (2015). Biología forense . Oxford, Inglaterra; San Diego, California: Prensa académica. ISBN 9780128007112.CS1 maint: texto adicional: lista de autores ( enlace )
  4. ^ Sampson, Joshua N .; Kidd, Kenneth K .; Kidd, Judith R .; Zhao, Hongyu (14 de junio de 2011). "Selección de SNP para identificar ascendencia" . Annals of Human Genetics . 75 (4): 539–553. doi : 10.1111 / j.1469-1809.2011.00656.x . ISSN 0003-4800 . PMC 3141729 . PMID 21668909 .   
  5. ^ Qu, Hui-Qi; Li, Quan; Xu, Shuhua; McCormick, Joseph B .; Fisher-Hoch, Susan P .; Xiong, Momiao; Qian, Ji; Jin, Li (2012). "Conjunto de marcadores informativos de ascendencia para la población china Han" . G3: Genes, Genomas, Genética . 2 (3): 339–341. doi : 10.1534 / g3.112.001941 . PMC 3291503 . PMID 22413087 .  
  6. ^ Bauchet, Marc; McEvoy, Brian; Pearson, Laurel N .; Quillen, Ellen E .; Sarkisian, Tamara; Hovhannesyan, Kristine; Deka, Ranjan; Bradley, Daniel G .; Shriver, Mark D. (2007). "Medición de la estratificación de la población europea con datos de genotipo de microarrays" . La Revista Estadounidense de Genética Humana . 80 (5): 948–956. doi : 10.1086 / 513477 . PMC 1852743 . PMID 17436249 .  
  7. ^ Elhaik, Eran; Pirooznia, Mehdi; Syed, Syakir; Das, Ranajit; Esposito, Umberto (12/12/2018). "Marcadores informativos de ascendencia antigua para identificar la estructura de población antigua a escala fina en euroasiáticos" . Genes . 9 (12): 625. doi : 10.3390 / genes9120625 . PMC 6316245 . PMID 30545160 .  
  8. ^ Davey, John W .; Hohenlohe, Paul A .; Etter, Paul D .; Boone, Jason Q .; Catchen, Julian M .; Blaxter, Mark L. (julio de 2011). "Descubrimiento de marcadores genéticos en todo el genoma y genotipado mediante secuenciación de próxima generación". Nature Reviews Genética . 12 (7): 499–510. doi : 10.1038 / nrg3012 . ISSN 1471-0056 . PMID 21681211 .  
  9. ^ Loenen, Wil AM; Dryden, David TF; Raleigh, Elisabeth A .; Wilson, Geoffrey G .; Murray, Noreen E. (18 de octubre de 2013). "Aspectos destacados de los cortadores de ADN: una breve historia de las enzimas de restricción" . Investigación de ácidos nucleicos . 42 (1): 3–19. doi : 10.1093 / nar / gkt990 . ISSN 1362-4962 . PMC 3874209 . PMID 24141096 .   
  10. ^ Keene, Keith L .; Mychaleckyj, Josyf C .; Fuga, Tennille S .; Smith, Shelly G .; Perlegas, Peter S .; Buzos, jazmín; Langefeld, Carl D .; Freedman, Barry I .; Bowden, Donald W. (25 de julio de 2008). "Exploración de la utilidad de los marcadores informativos de ascendencia para estudios de asociación genética de afroamericanos con diabetes tipo 2 y enfermedad renal en etapa terminal" . Genética humana . 124 (2): 147-154. doi : 10.1007 / s00439-008-0532-6 . ISSN 0340-6717 . PMC 2786006 . PMID 18654799 .   
  11. ^ Severini, S .; Carnevali, E .; Margiotta, G .; García-González, MA; Carracedo, Á. (1 de diciembre de 2015). "Uso de marcadores informativos de ascendencia como herramienta científica para combatir el tráfico ilegal de riñones humanos". Forensic Science International: Serie de suplementos genéticos . 5 : e302 – e304. doi : 10.1016 / j.fsigss.2015.09.120 . ISSN 1875-1768 . 
  12. ^ Stoeklé, Henri-Corto; Mamzer-Bruneel, Marie-France; Vogt, Guillaume; Hervé, Christian (31 de marzo de 2016). "23andMe: un nuevo modelo de mercado de banca de datos bilateral" . Ética Médica de BMC . 17 (1): 19. doi : 10.1186 / s12910-016-0101-9 . ISSN 1472-6939 . PMC 4826522 . PMID 27059184 .   
  13. ^ Slaughter (25 de abril de 2007). "Declaración de política de administración: Ley de no discriminación por información genética (2007)" (PDF) .
  14. ^ a b Yang, Nan; Li, Hongzhe; Criswell, Lindsey A .; Gregersen, Peter K .; Alarcón-Riquelme, Marta E .; Kittles, Rick; Shigeta, Russell; Silva, Gabriel; Patel, Pragna I. (29 de septiembre de 2005). "Examen de ascendencia y afiliación étnica utilizando marcadores de ADN dialélico altamente informativos: aplicación a poblaciones diversas y mixtas e implicaciones para la epidemiología clínica y la medicina forense". Genética humana . 118 (3–4): 382–392. doi : 10.1007 / s00439-005-0012-1 . ISSN 0340-6717 . PMID 16193326 .  
  15. ^ Vergara, Candelaria; Caraballo, Luis; Mercado, Dilia; Jiménez, Silvia; Rojas, Winston; Rafaels, Nicolás; Mano, Tracey; Campbell, Monica; Tsai, Yuhjung J. (17 de marzo de 2009). "La ascendencia africana se asocia con riesgo de asma y alta IgE sérica total en una población de la costa caribeña de Colombia". Genética humana . 125 (5–6): 565–579. doi : 10.1007 / s00439-009-0649-2 . ISSN 0340-6717 . PMID 19290544 .  
  16. ^ Tandon, Arti; Patterson, Nick; Reich, David (22 de diciembre de 2010). "Paneles de marcadores informativos de ascendencia para afroamericanos basados ​​en subconjuntos de matrices SNP disponibles comercialmente" . Epidemiología genética . 35 (1): 80–83. doi : 10.1002 / gepi.20550 . ISSN 0741-0395 . PMC 4386999 . PMID 21181899 .   
General
  • Shriver, Mark D. et al., "Pigmentación de la piel, ascendencia biogeográfica y mapeo de mezclas", Hum. Gineta. 112, 387-399 (2003)
  • Introducción a la ciencia de SNP [1]
  • Resumen de dbSNP [2]
  • Explicación de DNAPrint Genomics