基因多态性数据库与运用
人类遗传学变异数据库建设及利用
人类遗传学变异数据库建设及利用人类遗传学变异数据库是一个收集和存储人类基因组变异信息的重要工具。
它的建设和利用对于了解人类演化历程、获得基因诊断和个性化医疗以及推动基础科学研究都具有重要意义。
一、人类遗传学变异数据库建设1.1 变异数据的收集与整合变异数据包括SNP（单核苷酸多态性）、CNV（拷贝数变异）、SV（结构变异）、InDel（插入/删除变异）等多种类型。
这些数据可以通过测序技术、芯片技术、PCR技术等手段获得，然后通过数据整合的方式建立数据库。
目前建立的数据库主要有Ensemble、dbSNP、ClinVar、gnomAD等各种类型的数据库。
1.2 数据库的建设和维护数据库的建设和维护需要大量的人力、物力、财力资源。
一般需要设置专门的科研组织和管理团队，负责数据库的信息收集、分析、整合、存储和发布。
同时，数据库的更新和维护也需要不断的投入，以保证数据的精确性和完整性。
二、人类遗传学变异数据库的应用2.1 进化研究人类的基因组存在大量的变异，这些变异可以反映出人类演化历程中的不同过程和时间点。
通过分析不同人群和族群之间的基因组变异，可以了解人类的起源和迁移，还可以探索不同人群的物质文化和生活习惯对基因组的影响。
2.2 基础科学研究人类基因组的变异与多个重要的生物学过程和疾病发生密切相关。
通过分析变异数据库中的数据，可以帮助人们了解基因组的结构和功能，揭示基因和蛋白质的相互作用、调控和表达等过程。
此外，还可以帮助人们研究基因与环境之间的相互作用，进一步探索基因和疾病的关系。
2.3 个性化医疗基于人类遗传学变异数据库中的数据，可以开展个性化医疗。
通过分析患者的基因组变异，可以为他们提供更为精准的诊疗方案。
例如，针对一些遗传性疾病，可以采用特定的药物和治疗手段进行治疗，以减轻疾病给患者带来的痛苦和压力。
此外，还可以在早期筛查时对患者进行基因组分析，提高疾病的诊断和治疗的准确率和效果。
三、人类遗传学变异数据库的发展趋势和挑战3.1 多样化的数据类型目前基因组变异数据库建设的主要问题之一是数据类型过于单一。
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
开封地区汉族人群CYP2C19基因多态性与国内其他地区的对比分析
异(
P >0.
05)。结论:开封地区汉族人群中 CYP2C19 基因多态性分布与性别、年龄无关,但该地区人群中携带 CYP2C19
*2、*3 功能缺失基因者占 58.
38% ,为中间代谢型 者 占 45.
26% ,为 慢 代 谢 型 者 占 13.
11% 。 因 此,建 议 对 该 人 群 中 需
CN 41-1361 / R
要使用氯吡格雷的患者进行 CYP2C19 基因多态性检测,以指导个体化用药。另外,开封地区汉族人群 CYP2C19 基因多
ISSN 1672-7606
态性分布与我国多数地区的汉族人群相似,但与我国多数地区的少数民族人群存在显著差异。
关键词
CYP2C19 基因;基因多态性;地区;民族
中图分类号
R968
素 P450 酶 的 影 响。CYP2C19 的 活 性 取 决 于
[]
CYP2C19基因 1 。根据个体 CYP2C19 基因型,可
将个 体 定 义 为 快 代 谢 者 (
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基因多态性的检测方法
基因多态性的检测方法一、直接方法1.目标基因测序：通过对目标基因进行测序，可以直接得到其等位基因的序列信息。
目前，高通量测序技术的发展使得测序成为一种常用的基因多态性检测方法。
2.杂交技术：杂交技术可以用于检测单核苷酸多态性（SNP）和小片段插入/缺失等变异。
常用的方法包括限制性片段长度多态性（RFLP）和串联重复片段多态性（VNTR）等。
3.聚合酶链反应（PCR）：PCR可以通过扩增目标片段的方法，检测基因多态性。
例如，引物在目标序列上的配对使得PCR扩增产物的长度与目标基因的等位基因有关。
通过测定扩增产物的长度变化，可以确定基因多态性。
4.克隆测序：克隆测序是一种将目标基因克隆到载体中，并对克隆的DNA进行测序的方法。
这种技术可以用于检测较大的插入/缺失变异以及基因拷贝数变异等。
二、间接方法1.单核苷酸多态性（SNP）芯片：SNP芯片是一种高通量并行检测SNP 的技术。
它通过固定在芯片上的特异性探针与待测样品中的SNP位点进行杂交，然后使用荧光信号检测方法来确定不同等位基因的存在情况。
2.DNA芯片：DNA芯片可以广泛用于基因多态性的检测。
它可以同时测定数百甚至数千个基因，快速、准确地检测多个等位基因的存在情况。
3.高分辨率融解曲线分析：高分辨率融解曲线分析可以用来区分等位基因之间的序列差异。
该方法通过双链DNA在升温过程中解旋变性的温度差异，来分析目标序列中的等位基因。
4. 二代测序技术：二代测序技术（如Illumina和Ion Torrent）基于多组重叠的小片段测序，可以用于高通量的基因多态性检测。
它可以同时测定数百万个SNP位点，识别多个等位基因的存在情况。
综上所述，基因多态性的检测方法涵盖了直接方法和间接方法。
这些方法可以用于检测单核苷酸多态性、插入/缺失变异、基因拷贝数变异等不同类型的基因多态性。
随着技术的不断发展，基因多态性的检测方法将变得更加高效、准确和经济。
基因多态性和药物治疗个体化
基因多态性和药物治疗个体化随着科学技术的发展，人们对基因的研究越来越深入。
经过多年的探索，科学家们发现人类基因有一定的多态性，即同一基因在不同人之间有不同的表达形式。
这种差异可能是由基因本身的不同导致的，也可能是由环境等因素引起的。
基因多态性对药物治疗的影响非常大，因为它决定了药物在一个人体内的吸收、分布、代谢和排泄，从而影响药物对疾病的疗效和副作用。
基因多态性对药物治疗的影响主要有两个方面。
一方面是影响药物的药效，另一方面是影响药物的安全性。
例如，对于某些药物，患者需要根据自己的基因型选择剂量。
如果剂量过高，会导致药物在体内积累，产生副作用。
如果剂量过低，又无法达到治疗效果。
因此，药物治疗的成功与否，很大程度上取决于患者的基因多态性。
基因多态性还影响着患者接受药物治疗后的反应。
如果患者的基因型与药物不兼容，可能会出现毒性反应或无效反应。
通过基因检测，医生可以了解患者的基因型，选择最适合患者的药物和剂量，提高治疗效果和安全性。
目前，药物个体化治疗已成为世界各国医学界的共识。
这种治疗方式可以让医生根据患者的基因多态性和临床数据，选择最适合患者的治疗方案和药物剂量。
这种治疗方式不仅提高了治疗效果，而且减少了药物副作用，降低了不必要的医疗费用和患者的痛苦，对于患者和医生来说都是一种最佳选择。
然而，实现药物个体化治疗并不容易，其中一个很大的原因就是基因多态性的影响很复杂。
目前，基因检测技术已经非常成熟，但是需要出现大量的可靠数据来帮助医生和患者做出决策。
因此，建立大规模、高质量的基因多态性数据库至关重要。
只有通过这些数据，开展深入的基因研究，理解基因多态性对药物治疗的影响，才能真正实现药物个体化治疗。
总之，基因多态性对药物治疗个体化具有重要的意义。
了解患者的基因型，选择最适合患者的药物和剂量，可以提高治疗效果和安全性，减少药物副作用，为患者提供更好的医疗服务。
发展可靠的基因多态性数据库是实现药物个体化治疗的必经之路。
生物学基因组学数据库的发展及其应用前景
生物学基因组学数据库的发展及其应用前景近年来，随着生物技术的快速发展，生物学基因组学数据库在生物学研究中起着越来越重要的作用。
基因组学数据库是存储和共享生物学基因组学数据的重要平台，通过整合、组织和分析大量的基因组数据，为研究者提供了研究基因功能和遗传变异的重要资源。
在本文中，我们将探讨生物学基因组学数据库的发展历程以及它们在生物学研究中的应用前景。
生物学基因组学数据库的发展可以追溯到上世纪80年代，当时人类基因组计划的启动为这一领域的快速发展奠定了基础。
自那时以来，越来越多的基因组学数据库相继建立起来。
其中最著名的数据库包括GenBank、EMBL和DDBJ等。
这些数据库收集了全球各地研究者提交的大量基因组数据，为研究人员提供了查找和共享基因组数据的重要工具。
此外，还有一些专门致力于特定物种的数据库，如Ensembl和NCBI的基因数据库，它们提供了特定物种的详细基因组信息，帮助研究者更深入地了解不同物种的基因功能和结构。
随着高通量测序技术的广泛应用，大量的基因组序列数据不断产生，这给基因组学数据库带来了巨大的挑战，即如何有效存储和处理这些大规模的数据。
为了应对这一问题，不断涌现出新的生物学基因组学数据库，包括GEO、ArrayExpress和SRA等。
这些数据库主要存储和管理生物学实验中获得的基因组数据，如基因表达数据、甲基化数据和复杂疾病的基因变异数据。
同时，还有一些数据库专门用于存储和共享人类疾病相关的基因组数据，如ClinVar和GWAS Catalog等。
这些数据库提供了研究人员进行生物学实验数据的挖掘和分析的重要资源，进一步促进了生物学研究的发展。
生物学基因组学数据库的发展不仅在基础生物学研究中发挥着重要作用，还在医学研究和临床实践中得到广泛应用。
基因组学数据库为研究人员提供了参考标准，帮助他们理解基因组中的变异，并研究它们与疾病之间的关联。
通过比较患者和正常人基因组数据的差异，研究人员可以发现特定基因变异与疾病之间的关系，从而推动精准医学的发展。
基因及蛋白质数据库的构建与应用
基因及蛋白质数据库的构建与应用随着生命科学技术的不断发展和进步，基因及蛋白质数据库在科学研究和医学领域的作用愈发重要。
本文将从数据库的构建、分类和应用三个方面进行讲解。
一、基因及蛋白质数据库的构建构建基因及蛋白质数据库的过程主要包括以下几个步骤：1. 采集、整理数据。
对于已经发表的基因及蛋白质相关的论文、文献资料和相关数据库信息等进行采集和整理，从而建立一个完整的信息资源库。
2. 数据库建立和优化。
根据采集的数据和相关技术要求，选择合适的数据库软件，进行数据库建立和优化，使它能够方便有效地存储和检索数据。
3. 数据录入、整合。
将采集的数据进行规范化处理，并将其录入到数据库中，实现数据的整合和统一管理。
4. 数据质量检查和维护。
对于数据进行质量检查、修正和维护，确保数据的可靠性和准确性。
二、基因及蛋白质数据库的分类按照功能和数据类型的分类，基因及蛋白质数据库一般分为以下几种：1. 基因结构和序列数据库。
包括生物物种基因组的测序结果、基因和基因间的区域序列、基因的功能等。
2. 蛋白质序列和结构数据库。
包括蛋白质序列、二级结构、比较模型、同源模型等信息。
3. 基因表达数据库。
主要包括基因表达调控、启动子、编码和序列间调控因素等信息。
4. 基因特定数据库。
如免疫学数据库、药物基因相互作用数据库等，为特定研究领域的数据提供了支持。
三、基因及蛋白质数据库的应用基因及蛋白质数据库在许多领域中都有着重要的应用价值。
1. 科研领域。
利用基因及蛋白质数据库，研究人员可以快速获取和跟踪特定基因或蛋白质的信息，挖掘并分析相关信息，进一步研究其功能和调节机制，从而探索新的基因和蛋白质功能以及治疗某些疾病的方法。
2. 医学领域。
基因及蛋白质数据库是研究疾病发生发展机制的重要工具。
医学研究人员可以通过基因及蛋白质数据库对特定基因或蛋白质进行深入研究，了解其功能及其与疾病的关系，从而探索新的诊断、预防和治疗方法。
3. 生物制药领域。
基因多态性分析
人基因多态性分析一、实验目的1. 了解基因多态性在阐明人体对疾病、毒物的易感性与耐受性、疾病临床表现的多样性以及对药物治疗的反应性中的重要作用。
2. 了解分析基因多态性的基本原理和研究方法。
二、实验原理基因多态性（gene polymorphism）是指在一个生物群体中，同时存在两种及以上的变异型或基因型或等位基因，也称为遗传多态性（genetic polymorphism）。
人类基因多态性对于阐明人体对疾病的易感性、毒物的耐受性、药物代谢差异及遗传性疾病的分子机制有重大意义；与致病基因连锁的多态性位点可作为遗传病的诊断标记，并为分离克隆致病基因提供依据；病因未知的疾病与候选基因多态性的相关性分析，可用于辅助筛选致病易感基因。
聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction—Restriction Fragment Length Polymorphism，PCR-RFLP)分析是一种常用的DNA分子标记。
原理是通过PCR扩增获得目的基因。
若目的基因存在等位变异（多态性），且变异正好发生在某种限制性内切酶识别位点上，使酶切位点增加或者消失，则酶切结果就会产生大小不同的片段，即片段长度多态性，再利用琼脂糖凝胶电泳分离，可呈现出多态性电泳图谱。
若将患者与正常的多态性图谱比较，可确定是否变异。
应用PCR-RFLP，可检测某一致病基因已知的点突变，进行直接基因诊断，也可以此为遗传标记进行连锁分析进行间接基因诊断。
三、器材与试剂1. 器材⑴离心机。
⑵DNA扩增仪。
⑶电泳仪。
⑷水平电泳槽。
⑸紫外检测仪。
⑹移液器。
2. 试剂⑴口腔拭子DNA抽提试剂盒。
⑵琼脂糖。
⑶1×TAE电泳缓冲液：980ml蒸馏水中加入50×TAE母液20ml。
⑷50×TAE母液：Tris 121g，0.5M EDTA（pH8.0）50ml，冰醋酸28.55ml，定容至500ml。
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1 Genetic Association Database: An archive of human genetic association studies of complex diseases. / 2 Schizophrenia Gene Database: An archive of genetic association studies performed on schizophrenia phenotypes.
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疾病基因研究室/药物基因组研究中心/生命科学研究院
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血 缘 关 系 与 患 病 风 险 示 意 图
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两个重要的容易混淆的概念
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微卫星运用例证 1：原发性习惯性流产遗传位点的研究
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Nat Genet. 2007, 39(7 Suppl):S7-S15
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Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)
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一、人类表型的多样性
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遗传背景一致性和部分表型的差异
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二、导致人类表型的多样性的原因
1. 生存环境因素的影响
自然条件 文化背景 生活与饮食习惯 社会体制 „„„
2. 自身遗传物质的作用
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1. 一个基因可以具有多个不同的表达模式 2. 一个蛋白质可以具几种不同的结构和功能衍生物
现以脂蛋白酯酶基因(LPL)为例进行说明 LPL是脂质代谢的关键酶，目前发现其具有四种剪切模式
4 Alternative Splicing Database (ASD) splice patterns (SP) for LPL.doc
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基因多态性数据库 与运用
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一、人类表型的多样性
二、导致人类表型多样性的原因
三、人类遗传物质的差异--基因多态性 四、SNPs概论
讲课内容
五、SNPs数据库构建 六、SNPs实验分析技术 七、SNPs实验分析中的问题 八、实际工作中SNPs的选择原则 九、SNPs数据库使用流程演示
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三、人类遗传物质的差异------基因多态性
1. 人类自身遗传物质99.8%是完全一致的 2. 人类自身遗传物质的差异大约为0.2% 其中： 在核苷酸碱基水平上约占0.80% 比如：碱基的替换、点突变、碱基的插入或缺失、SNPs等 在基因组结构水平上约占0.20% (包括片段的插入、缺失、倒置、移位、互换等) 比如：2-1000bp片段：微卫星、小卫星等 1kbp-亚显微结构：拷贝数量多态性等 显微-亚染色体结构：片段的非整倍体等 整条染色体-全基因组：染色体互换或非整倍性等 3. 30亿个碱基对中95%为非编码序列，5%为蛋白编码序列
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DNA片段多态性
A
A
BBBiblioteka C B CC C I I I C
野生型DNA片段 DNA片段的缺失 DNA片段的插入 DNA片段的倒置 DNA片段的移位
A
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Reproductive Sciences Vol. 17 No. 6 June 2010 578-584
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/res/sczgene/default.asp
3 Online Mendelian Inheritance in Man: A catalogue of human genes disorders.
/sites/entrez?db=OMIM&
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微卫星 (Microsatellite Markers)
• Variable numbers of tandem repeats (2,3,4) bases • Unique primers for 400 markers • Stutter due to slippage of polymerase • Marker-dependent, variable stutter morphology
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Genetic Control of Gene Expression in Various Tissues.
N Engl J Med 2009;360: 1759-68.
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基因的功能和调节 非编码DNA序列的影响 表观遗传的作用 上位抑制的影响 多态性位点的存在 „„„
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5 Human Genome Variation Database: A catalogue of normal human genome variation. / 6 dbSNP: A catalogue of human single nucleotide polymorphisms. /projects/SNP/ 7 GeneSNPs: A database of polymorphisms in human genes that are a role in susceptibility to environmental exposure. /genesnps/ 8 PharmGKB: A database of pharmacogenomics research. /index.jsp 9 GeneCards: A database of human genes that includes genomic, proteomic transcriptomic information, as well as orthologies, disease relationships, gene expression and gene function. /
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微卫星运用例证 2：亲子鉴定
母
子
父
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Copy Number Variants (CNVs)
4 Human Gene Mutation Database. A catalogue of published gene responsible for human inherited disease. http://www.hgmd.cf.ac.
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1. 易感性(Susceptibility) 一个个体仅在遗传因素的作用下罹患某种疾病的风险。 2. 易患性(Liability) 一个个体在遗传因素和环境因素的共同作用下罹患某种 疾病的风险。
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疾病基因研究室/药物基因组研究中心/生命科学研究院 常用的遗传学研究资源和数据库
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疾病基因研究室/药物基因组研究中心/生命科学研究院 常用的候选基因分析软件和工具
GeneSeeker http://www.cmbi.ru.nl/GeneSeeker/ GFSST Endeavour http://www.esat.kuleuven.be/endeavour POCUS /Users/Colin.Semple/ G2D http://www.ogic.ca/projects/g2d_2/ SUSPECTS /suspects/ TOM http://www-micrel.deis.unibo.it/~tom/ BioMercator http://moulon.inra.fr/~bioinfo/BioMercator GFINDer http://www.bioinformatics.polimi.it/GFINDer/ PROSPECTR /prospectr/ QTL Mixer http://qtl.pzr.uni-rostock.de/qtlmix.php CoGenT++ /cogentpp.html SNPs3D PhD-SNP http://gpcr.biocomp.unibo.it/cgi/predictors/PhD-SNP/ … … … … … … … …