SNP分析原理方法及其应用
SNP的原理以及应用原理
SNP的原理以及应用原理SNP(单核苷酸多态性)的定义SNP (Single Nucleotide Polymorphism)，即单核苷酸多态性，是指基因组中存在的单个核苷酸的位置变异。
这种变异可能是由于单个碱基的替换、插入或删除引起的。
SNP是遗传变异中最常见的形式，也是人类基因组中最常见的遗传变异类型之一。
SNP的原理1.比对参考基因组：首先，SNP的测序团队会将被测个体的DNA样本与一个参考基因组进行比对。
参考基因组是一个代表人类基因组的模型序列。
2.寻找变异位点：接下来，比对结果会被分析软件使用，并寻找与参考基因组不同的位点，即潜在的SNP位点。
3.重测序：对于潜在的SNP位点，需要进行一个额外的步骤来确认该变异是否真的存在。
这个步骤被称为重测序，即对该位点进行多次测序，以保证准确性和可靠性。
4.鉴别基因型：在确认SNP位点后，就需要确定该位点的基因型。
基因型指的是一个SNP位点上两个等位基因的组合方式。
在人类中，一个等位基因可以来自父亲，另一个等位基因可以来自母亲。
5.数据分析：最后，SNP数据需要经过严格的分析以确定每个个体具体的基因型。
这种数据分析需要运用一系列统计学、计算机科学和生物学的方法。
SNP的应用原理SNP作为一种常见的遗传变异类型，具有广泛的应用。
以下是SNP在医学和生物研究中的应用原理的一些例子：1. 疾病相关性研究SNP在疾病的发病机制研究中发挥了重要作用。
通过比较在患病和正常人群中SNP的频率和分布情况，可以找到与某种疾病相关的SNP位点。
这种位点的发现有助于揭示疾病的遗传风险因素，并且为疾病的早期预测、诊断和治疗提供了基础。
2. 药物反应个体化SNP也可以帮助确定特定个体对药物的反应。
通过分析某些药物代谢酶基因上的SNP位点，可以预测一个人对某种药物的敏感性和药代动力学。
这使得医生能够根据个体的基因型来优化药物治疗，从而提高疗效和减少不良反应。
3. 种群遗传学研究SNP可以用于研究不同种群之间的遗传差异。
SNP分子标记的原理及应用解读
检测出来。
等位基因特异核苷酸片段分析( ASO) ，基因芯片和动态等 位基因特异性杂交( DASH) 等。
SNP 的应用
种族遗传学 T a n g 等研究了来自世界五个地区(中国、马来、高加 索、印度和非洲) 人群的MDR1 基因的单倍体和连锁不
平衡特征,发现具有e12/ 1236T2e21/ 2677T2e26/ 3435T
亚型的单倍型m h 5 在非洲人群以外的四种人群中高度
表达,而具有e12/ 1236C2e21/ 2677G2e26/ 3435C 亚型的
特点：由于该方法简单快速，因而被广泛运用于未知 基因突变的检测。这种方法的弊端在于不能确定突 变类型和具体位置。
1.3 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
原理：是利用长度相同的双链 DNA片段解链温度 不同的原理,通过梯度变性胶将 DNA片段分开的电 泳技术。
2. 等位基因特异 PCR ( AS-PCR)
AB——New Master Mix
定量分析 高灵敏
TaqMan® Gene Expression MasteTaqMan® Genotyping Master Mix
4. 等位基因特异性杂交
等位基因特异性杂(Allele specific hybridization ,ASH) 根据核苷酸探针和互补的目的片段进行杂交，完全匹配和 有错配两种情况下杂交复合体稳定性的不同而将 SNP 位点
单倍型mh7 在非洲人群中占了1/ 3 以上,进一步证明了 种族间的表形差异。
疾病易感性研究 原理：SNPs 被认为是一种稳定遗传的早期突变,与疾病有 着稳定的相关性。当一个遗传标记的频率在患者明显超过 非患者时 ,即表明该标记与疾病关联 ,通过比较分析两者的 单倍型和研究连锁不平衡性 , 可将基因组中任何未知的致 病基因定位。 Horikawa 等应用 SNPs作为遗传标记通过基于连锁不平衡 的相关分析 , 在墨西哥裔美国人群和北欧人群中发现了一 个 DM 易感基因 , 该基因第三个内含子上的 A/ G 多态性 (SNP43) 同2 型糖尿病(2 型DM) 连锁,该位点为纯合子G的 个体患2 型DM 的风险增加,这是目前为止所发现的第一个 与2 型DM 相关的SNP ,预示了SNP 在DM 相关基因研究中 的重要作用。
SNP分析原理方法及其应用
SNPs检测方法
1.理想的检测SNPs的方法 的方法
——发现未知的SNPs，或 或检测已知的SNPs
(1) 灵敏度和准确度的要求 (2) 快速、简便、高通量 高通量、自动化 (3) 费用低廉
动脑筋的技术活，有意思 有意思，有趣，形式万变; 掌握基本原理,本质不离其中 本质不离其中
SNP分析原理方法及其应用 分析原理方法及其应用
卢大儒 复旦大学生命科学学院 遗传工程国家重点实验室
遗传分析内容
n
基因组: 染色体水平 DNA水平 基因突变 重复 重复, 缺失, 倒位,重排 甲基化 基因组不稳定 基因组不稳定 多态性: SNP STR, CNV
SNPs（single nucleotide polymorphisms) single nucleotide polymorphisms)
wt/w t wt/m
m/m
DNA序列上单个碱基对的置换、插入或缺失而引起可以遗传的基因结构的变化 插入或缺失而引起可以遗传的基因结构的变化
突变（Gene Mutation)
单核苷酸多态（SNP）
n<0.1% n<0.1% n生殖细胞或体细胞
n150% n生殖细胞
SNP检测原理和应用
SNP检测原理和应用SNP（单核苷酸多态性）是指在基因组中存在的单个核苷酸变异，也是造成个体之间遗传差异的主要形式之一、SNP检测原理是通过不同的技术手段检测基因组的SNP位点，并将不同个体之间的SNP变异与疾病、药物反应等进行关联分析，从而用于研究和预测人类复杂疾病的发生机制和个体化治疗。
SNP检测的主要技术包括基于凝胶电泳的限制片段长度多态性（RFLP）、聚合酶链反应（PCR）扩增测序、DNA芯片技术和基因测序等。
其中，RFLP是早期应用最广的技术，主要通过特定限制酶酶切目标DNA片段，然后通过凝胶电泳分离DNA片段，根据不同基因型的片段长度差异进行分型和分析。
PCR扩增测序技术则通过特定引物扩增目标DNA片段，再通过测序技术获得具体的SNP位点信息。
DNA芯片技术则通过固相杂交将DNA片段与特定的SNP探针结合，然后通过荧光标记的信号检测技术获得SNP位点信息。
而基因测序技术则是目前应用最广泛和高通量的SNP检测技术，通过测序获得整个基因组的SNP信息。
SNP检测的应用非常广泛。
首先，SNP检测可用于研究人类复杂疾病的发病机制。
复杂疾病的发生不仅受到环境因素的影响，还与多个基因的相互作用有关。
通过SNP检测，可以发现与复杂疾病相关的SNP位点，并进一步研究这些位点与疾病的关联关系以及其在疾病发生发展过程中的作用。
这为疾病预防、治疗和个体化医疗提供了重要的依据。
其次，SNP检测可用于预测个体对药物的反应和副作用。
由于个体对药物的反应存在巨大的差异，因此通过SNP检测可以发现与药物代谢、药物作用靶点相关的SNP位点，并据此预测个体对药物的反应。
这样可以实现个体化的用药方案，提高药物疗效，减少副作用。
此外，SNP检测还可以用于亲子鉴定、法医学鉴定、种群遗传学研究、植物和动物遗传改良等领域。
例如，通过SNP检测可以判断是否为亲生子女，鉴定遗传疾病的患者或罪犯，追溯人类的遗传演化历程，以及选择适应环境的作物和动物品种。
SNP分子标记的原理及应用解读
SNP分子标记的原理及应用解读SNP（Single Nucleotide Polymorphism，单核苷酸多态性）是指个体间在DNA序列中存在的单个碱基差异。
SNP是最常见的遗传变异形式，它在基因组中广泛存在，可以用来研究个体之间的遗传差异。
SNP分子标记技术通过检测SNP位点上的碱基差异，可以用来研究生物个体的遗传相关性、种群结构、物种起源、适应性以及疾病的遗传风险等。
SNP分子标记的原理是基于PCR（聚合酶链反应）技术，在PCR反应中引入荧光标记的引物来扩增感兴趣的SNP位点。
SNP位点上的碱基差异会导致引物与模板DNA序列的匹配性不同，从而影响PCR反应的效率和产物的数量。
这种差异可以通过凝胶电泳或者高通量测序等方法来检测。
1.遗传研究：SNP是人类基因组中最常见的遗传变异形式，可以用来研究个体之间的遗传差异。
通过分析SNP位点上的碱基差异，可以确定个体之间的亲缘关系、种群的遗传结构以及物种的起源演化等。
2.遗传性疾病的研究：SNP位点与许多遗传性疾病之间存在关联。
通过分析SNP位点上的碱基差异，可以确定个体对一些疾病的易感性风险，进而进行早期预防和干预。
3.个体化药物治疗：个体的基因差异可以影响药物的代谢和疗效。
通过分析SNP位点上的碱基差异，可以预测个体对一些药物的反应，进而实现个体化的药物治疗。
4.农业育种：SNP分子标记可用于农作物和家畜等的品种鉴定、个体选择和育种进展的监测等。
通过分析SNP位点上的碱基差异，可以选择具有优良特性的个体进行育种，提高农作物和家畜的产量和品质。
除了以上几个应用领域，SNP分子标记还可以应用于环境研究、种群遗传分析、疾病的诊断和预后、区域起源和扩散等方面。
由于其高度可重复性、高通量性和成本效益等特点，SNP分子标记已成为现代生命科学研究的重要工具之一、随着高通量测序技术的不断发展，SNP分子标记技术还将进一步发展和应用。
人类基因组研究中的SNP分析
人类基因组研究中的SNP分析随着现代科技的快速发展，人类已经进入了基因组时代。
在这个时代里，基因组研究是关键的一环，因此，人类基因组研究已成为当前热门科学研究领域。
SNP是人类基因组研究中非常重要的一种基因类型，其全称为“单核苷酸多态性”(Single nucleotide polymorphisms)，是指基因组DNA序列上的单个核苷酸发生突变的现象。
这些突变可能会对个体的遗传特征、代谢和疾病易感性产生影响，因此，SNP分析被广泛应用于人类基因组的研究。
SNP分析的意义SNP分析作为一种高效而有效的基因分析方法，其应用范围非常广泛。
除了帮助人们更好地了解人类基因组的不同特征外，SNP分析也可以被应用于以下领域：1. 遗传病研究基因突变是遗传病发生的原因之一，而SNP的变异也可能引起明显的遗传病症状。
SNP分析可以帮助科学家更好地了解这些突变与遗传病之间的关系，从而提供更有效的治疗方法。
2. 药物研究SNP分析在药物研究过程中也可以发挥重要作用。
因为不同人群人体内的代谢和反应机制是不一样的，因此，在开发新药物的过程中，SNP分析可以提供更全面的信息，从而提高药物的效率和安全性。
3. 个性化医疗随着SNP分析的应用越来越广泛，越来越多的医疗机构开始使用它来提供更精准的治疗方案。
根据患者的基因信息，医生可以制定更适合个人的治疗方法，从而提高治疗效果和疗效持续时间。
SNP分析的方法SNP分析的方法有很多，其中最常见的两种方法是Sanger测序和芯片技术。
1. Sanger测序Sanger测序是SNP分析的传统方法，之所以广泛应用，是因为它是一种基于荧光技术的自动测序方法。
Sanger测序的具体原理如下：首先，将DNA样本与引物一起反应，通过PCR技术扩增目标基因区域。
然后，将PCR产物分离并富集，通过荧光标记的引物在ABI 3730 DNA自动测序仪上进行自动测序。
最后，通过电脑软件将测序结果转化为DNA碱基序列。
SNP分析原理方法及其应用
SNP分析原理方法及其应用SNP（Single Nucleotide Polymorphism，单核苷酸多态性）是指在基因组中的一些位置上，不同个体之间存在的碱基差异，是常见的遗传变异形式之一、SNP分析是研究SNP在基因与表型之间关联性的方法，用于揭示SNP与遗传疾病、药物反应性等的关系。
本文将介绍SNP分析的原理、方法以及其应用。
一、SNP分析原理1.SNP检测技术：SNP检测技术包括基于DNA芯片的方法、测序技术、实时荧光PCR等。
其中，高通量测序技术是最常用的SNP检测方法，可以同时检测数千个SNP位点。
2.数据分析与统计学方法：通过SNP检测技术获得的数据可以分为基因型数据（AA、AB、BB等）和等位基因频率数据（A频率、B频率等）。
统计学方法常用的有卡方检验、线性回归、逻辑回归等，用于研究SNP与表型之间的关联性。
二、SNP分析方法1.关联分析：关联分析是研究SNP与表型之间关联性的基本方法。
常用的关联分析方法包括单基因型分析、单SNP分析、基因组关联分析（GWAS）等。
单基因型分析主要是比较单个SNP的基因型在表型不同组之间的差异；单SNP分析是研究单个SNP是否与表型相关；GWAS是通过分析数万个SNP与表型之间的关系来找到与表型相关的SNP。
2. 基因型预测：基因型预测是根据已有的SNP数据，通过统计模型来预测个体的基因型。
常用的基因型预测方法有HapMap、PLINK等。
3. 功能注释：功能注释是研究SNP位点的生物学功能，揭示SNP与基因功能、表达水平之间的关系。
常用的功能注释工具有Ensembl、RegulomeDB等。
三、SNP分析应用1.遗传疾病研究：SNP与遗传疾病之间存在着密切的关系。
通过SNP分析可以发现与遗传疾病相关的SNP位点，进一步揭示疾病发生的机制，为疾病的诊断、治疗提供依据。
2.药物反应性研究：个体对药物的反应性往往存在较大差异，这与个体的遗传背景密切相关。
snp芯片的原理及应用
SNP芯片的原理及应用1. 引言单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）是基因组中最常见的变异形式，它在人类疾病的研究中起着重要的作用。
SNP芯片是一种高通量基因分型技术，可以用来检测个体基因组中的上万个SNP位点。
本文将介绍SNP芯片的原理以及其在各个领域的应用。
2. SNP芯片的原理SNP芯片是一种将DNA序列多态性引入到DNA芯片上的高通量基因分型工具。
其基本原理如下：1.选择SNP位点：根据研究目的和基因组数据库的数据，选择与感兴趣的生物学过程或疾病相关的SNP位点。
2.设计引物：根据选择的SNP位点序列设计引物，通常采用探针杂交的方式。
引物的设计需要考虑SNP的位点和碱基对应情况。
3.制备芯片：将设计好的引物固定在芯片表面上，并将每个SNP位点的引物排列成阵列状，以便同时检测多个SNP位点。
4.样品准备：从被检测的个体中提取DNA样品，并使用PCR扩增目标SNP位点的DNA片段。
5.杂交：将扩增好的DNA样品加入到芯片上，利用引物与样品中相应DNA片段的互补序列形成特异性的杂交。
6.洗涤：通过洗涤过程去除未结合的DNA片段，使只有与芯片上相应引物杂交的DNA片段留在芯片上。
7.形成芯片图像：利用特定的扫描仪扫描芯片，根据芯片上不同位置的荧光信号强度来分析每个SNP位点上的基因型。
3. SNP芯片的应用SNP芯片在各个领域的应用非常广泛，下面列举了几个典型的应用示例：3.1. 人类遗传疾病研究SNP芯片在人类遗传疾病研究中发挥着重要作用。
通过比较病例组和对照组的SNP芯片数据，可以发现与疾病相关的SNP位点，进而研究疾病的致病机制和发展规律。
例如，在癌症研究中，SNP芯片常用于寻找与癌症发生和进展相关的遗传变异。
3.2. 农业育种SNP芯片在农业育种中的应用越来越广泛。
农业科学家可以利用SNP芯片分析大量的植物或动物个体，筛选出具有优良基因型的品种或个体，从而加快优质农产品的培育速度。
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卢大儒 复旦大学生命科学学院 遗传工程国家重点实验室
遗传分析内容
n
基因组: 染色体水平 DNA水平 基因突变 重复 重复, 缺失, 倒位,重排 甲基化 基因组不稳定 基因组不稳定 多态性: SNP STR, CNV
SNPs（single nucleotide polymorphisms) single nucleotide polymorphisms)
如何解读是今后长时期问题
SNPs related databases
/ (NIEHS SNPs Program) 2. /home_1.cfm?CFID=264728&C FTOKEN=86045010 (SNP500Cancer) 3. /（HapMap project HapMap project) 4. /SNP ( /SNP (National Center for Biotechnology Information) 5. http://snp.ims.utokyo.ac.jp/index.html (SNPs database from tokyo.ac.jp/index.html (SNPs database from Japan) 6. /sci/techresources/Human_Genome/faq/snps /sci/techresources/Human_Genome/faq/snps .shtml ……
研究SNPs 本身对机体的影响 生理特征、病理外界环境条件下的千差万别 病理外界环境条件下的千差万别 个体识别，疾病易感; 疾病易感 能力; 性格; 喜好 药物治疗; 环境适应 生物进化，民族区分 民族区分
SNP的特征
1 单核苷酸变异; n 2 常见 2 等位基因变化 等位基因变化; n 3 很稳定, 回复突变极低 回复突变极低; n 4 普遍存在, 分布广泛 分布广泛, 均匀 n 5 存在SNP高变区域和热点 高变区域和热点 n 6 功能相关, 温和变 温和变; 联合作用 n 7 SNP连锁单倍型, , 标签SNP
n
概 念 ： 指 在 基因 组 水平 由 单个 核 苷酸 的 变异 所引起 的 由 DNA序列多态性。它是人类可遗传的变异中 它是人类可遗传的变异中最常见的一 种，占所有已知多态性的90 90%以上。 SNP在人类基因组中广泛存在 在人类基因组中广泛存在，平均每5001000个碱基对 中即有1个，人类30亿碱基中大约有 亿碱基中大约有1000万个SNPs。
SNP selection for Diseasegene Association Studies SNP selection for Disease
Approximately 10 million common variants exist in genome n Testing all for association is impractical today n Can the list be reduced with loss of power?
n
SNPs in Coding (Amino Acid Changes) p SNPs in other functional regions, i.e. regulatory SNPs in other functional regions, i.e. regulatory elements p tagSNPs
SNPs检测方法
1.理想的检测SNPs的方法 的方法
——发现未知的SNPs，或 或检测已知的SNPs
(1) 灵敏度和准确度的要求 (2) 快速、简便、高通量 高通量、自动化 (3) 费用低廉
动脑筋的技术活，有意思 有意思，有趣，形式万变; 掌握基本原理,本质不离其中 本质不离其中
1. SNPs作为第三代遗传标记 遗传标记（已知性、可 遗传性、可检测性 可检测性）,用于疾病基因的定 位、克隆和鉴定。 。___ 路标的作用 传统研究策略（表征 表征、蛋白、基因） 逆向遗传学 （表型 表型、基因、蛋白） 基因定位：从400个 个STR到500KSNP芯片 连锁分析基因诊断
2.基因多态性与性状表型研究 基因多态性与性状表型研究
1.
基因组多态性 数据库(SNPs) 数据库(SNPs)
人类单倍型图谱计划(HapMap 人类单倍型图谱计划(HapMap HapMap) )
• reference samples reference samples: 4 world populations
Nigeria Japan China U.S. 30 sets of trios(30 bothparentandadult 30 sets of trios(
n
n
人类一般为二等位基因（Biallelic Biallelic）。二等位基因有四 种不同类型，包括一种转换 包括一种转换C>T （G>A）和三种颠 换C>A （G>T）、C>G（ （G>C）、T>A（A>T）。
...C C A T T G A C... ... C C A T T G A C... …G G T A A C T G... … G G T ...C C A T T G A C... ... C C A …G G T A A C T G... … G G T ...C C A T T G A C... ... C C A T T G A C... …G G T A A C T G... … G G T ...C C G T T G A C... ... C C G T T G A C... …G G C A A C T G... … G G C ...C C G T T G A C... ... C C G T T G A C... …G G C A A C T G... … G G C ...C C G T T G A C... ... C C G T T G A C... …G G C A A C T G... … G G C
"haplotype". pMost chromosome regions have only a few common haplotypes (each with a frequency of at least 5%), which account for most of the variation from person to person in a population. pA chromosome region may contain many SNPs, but only a few "tag" SNPs can provide most of the information on the pattern of genetic variation in the region.
child trios )
45 unrelated individuals 45 unrelated individuals 30 sets of trios
• SNPs: computational candidates computational candidates where both alleles were seen in multiple chromosomes • genotypes: high highaccuracy assays from various platforms; fast public data release
p
TagSNPs
pAlleles of SNPs that are close together tend to be inherited together. pA set of associated SNP alleles in a region of a chromosome is called a
n
2002年人类基因组计划 (HGP草图绘制已经成功，功 (HGP 能基因组研究将为疾病的预 防，诊断和治疗奠定基础。 防
从HGP 到HapMap
HapMap计划通过对亚、 、非、欧裔共269个个体 全基因组中基因组序列上常见的多态位点（SNP） 全基因组中基因组序列上常见的多态位点 进行筛查和分析，构建出整合了人类遗传多态信 构建出整合了人类遗传多态信 息的“单体型图”，将为疾病易感性 将为疾病易感性、药物敏感 性和人类进化研究提供最基本的信息与分析工具。 性和人类进化研究提供最基本的信息与分析工具 HGP让我们有了认识人类的参考图 让我们有了认识人类的参考图. HapMap 是我们区别彼此差异的参考图 是我们区别彼此差异的参考图; SNP数量剧增, 150300 30060010NP? 如何筛查和检索
SNP的筛查: 人群的基因组测序 2450100人 SNP检索与选择: 数据库检索; 根据目标选择
拥有自己的基因组图谱
n
随着高通量SNP检测技术和 检测技术和DNA测序技术的发 展，拥有个人基因组图谱不是梦 拥有个人基因组图谱不是梦！ 1 全基因组测序全基因组 30亿1万1000 USD 1000 USD 2 ＳＮＰ芯片 Affymetrix; Illumina 1000 USD
SNP和突变部分筛选和检测方法 SNP和突变部分筛选和检测方法 和突变部分筛选和检测方法 • Denaturing High Performance Liquid Chromatography (DHPLC) • Single Strand Conformation Polymorphism (SSCP) Single Strand Conformation Polymorphism (SSCP) • Restriction Endonuclease Fingerprinting (REF) • Dideoxy Fingerprinting (DDF) • Cleavase Fragment Length Polymorphism (CFLP™) • Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) • Heteroduplex Electrophoresis (HTX) Heteroduplex Gel Electrophoresis (HTX) • Chemical Cleavage of Mismatches (CCM) • Enzymatic Cleavage of Mismatches (ECM) • RNase Cleavage Assay (NIRCA™) RNase Cleavage Assay (NIRCA™) • Direct Sequencing • Chip Technology • Realtime PCR • Mass Spectrometer