As Aplicações do Microarray de SNP

A análise de polimorfismos de nucleotídeo único (SNP) tem evoluído rapidamente desde o lançamento do Projeto Genoma Humano (Programa HapMap) em 1990. SNP refere-se à diferença em um único nucleotídeo e é o tipo mais comum de variações genéticas entre indivíduos. Em média, aproximadamente 1.000 nucleotídeos no genoma humano podem resultar em um polimorfismo de nucleotídeo único, alguns dos quais podem estar associados a doenças. Tem sido amplamente utilizado nas áreas de reprodução assistida, tumores hematopoiéticos e criação de animais.

Quais são as aplicações dos chips SNP no campo da reprodução assistida?

Cariotipagem em casais inférteis anormalidade cromossómica é um fator importante que leva à infertilidade ou a um histórico de gravidezes adversas. As anormalidades cromossómicas representam 3,3-5% dos pacientes inférteis. E a proporção de anormalidades cromossómicas é tão alta quanto 10% em casais que têm um histórico de gravidezes adversas. Os métodos tradicionais de cariotipagem, como a coloração de Giemsa e a análise de cariótipo espectral, têm uma resolução baixa de 0,1-5Mb, que só consegue detectar anormalidades estruturais cromossómicas que envolvem grandes segmentos. O microarray de SNP pode ser utilizado para analisar o cariótipo com maior resolução, o que pode detectar pequenas microdeleções e duplicações. Além disso, microarranjo SNP supera o desafio dos métodos tradicionais, uma vez que a cultura de linfócitos do sangue periférico é suscetível a falhas, ajudando assim aqueles que são inférteis ou têm um histórico de gravidez adversa a escolher um modo favorável de tecnologia de reprodução assistida. Os resultados de experimentos de hibridação por imunofluorescência in situ e outros dados experimentais mostram que microarray de SNP podem analisar com precisão o fenómeno de quimerismo do cariótipo cromossómico e encontrar disomia uniparental (UPD). Novelli A et al. (2012) utilizaram alta capacidade de processamento. microarray de SNP tecnologia para detectar o cariótipo de linfócitos sanguíneos periféricos em casais com histórico de gravidez adversa. Como resultado, foram detectadas até 9% a 12% de variantes genéticas com significado clínico incerto. Portanto, a ocorrência de um histórico reprodutivo negativo pode ser reduzida através da deteção de casais de alto risco e da prestação de tratamento adequado.

Diagnóstico genético pré-implantacional (DGP) PGD é o procedimento para identificar defeitos genéticos em embriões antes da implantação. O método de diagnóstico apropriado é uma parte importante da tecnologia de reprodução assistida. microarray de SNP a técnica tem uma resolução de 1,5 kb, superior à da Array-CGH e de outros métodos de deteção tradicionais. Pode detectar translocações cromossómicas desequilibradas, duplicações e deleções de fragmentos minúsculos que não podem ser detetados por métodos tradicionais. Especialmente para doenças de gene único, microarray de SNP pode detectar e analisar simultaneamente translocações desequilibradas de 23 pares de cromossomas com número e estrutura anormais. Brezina et al. (2011) usaram técnica de microarray SNP para o PGD, que não só diagnosticou algumas doenças de gene único, mas também melhorou a precisão da deteção de embriões, reduziu a taxa de ocorrência de gravidezes adversas e aumentou a taxa de gravidez.

Diagnóstico pré-natal e rastreio pré-natal O diagnóstico pré-natal e o rastreio pré-natal referem-se à utilização de técnicas de imagem, bioquímica, citogenética e biologia molecular para compreender o desenvolvimento intrauterino do feto antes do nascimento, a fim de diagnosticar doenças congénitas e genéticas. Becvárová et al. (2011) utilizaram microarray de SNP para diagnóstico pré-natal de 108 fetos. Como resultado, 27% dos fetos apresentaram alterações no número de cópias de genes (variantes do número de cópias, CNVs). Os resultados da ecografia B mostraram que 15% dos fetos apresentavam variações de CNVs relacionadas a doenças clínicas, o que provou que a técnica de SNP era muito necessária no diagnóstico e detecção pré-natal. No entanto, a deteção de SNP de alta capacidade requer que os técnicos verifiquem se a mutação de CNV está relacionada a doenças clínicas, e cerca de metade das mutações de CNVs é uma mutação normal sem significado clínico.

Quais são as aplicações do microarray de SNP na tratamento de neoplasmas hematopoiéticos?

A análise citogenética é essencial para o diagnóstico e prognóstico de neoplasias hematopoiéticas na prática clínica atual. Muitas malignidades hematopoiéticas são caracterizadas por anomalias cromossómicas estruturais, como translocações específicas, inversões, deleções e/ou anomalias numéricas que podem ser identificadas através da análise de cariótipo ou estudos de hibridização in situ por fluorescência (FISH). Arrays de polimorfismos de nucleotídeo único (SNP) oferecem identificação de alta resolução de variantes do número de cópias (CNVs) e adquirem perda de heterozigosidade neutra em cópias (LOH)/UPD que normalmente não são identificáveis por análises cito-genéticas convencionais e estudos de FISH. Como resultado, os arrays de SNP têm sido cada vez mais aplicados a neoplasias hematopoiéticas para procurar anomalias genéticas clinicamente significativas. Um grande número de CNVs e UPDs foi identificado em uma variedade de neoplasias hematopoiéticas. CNVs detectados por microarray de SNP em algumas neoplasias hematopoiéticas são de importância prognóstica. Alguns genes específicos nas regiões afetadas têm sido implicados na patogénese e podem ser alvos para agentes terapêuticos específicos no futuro. Um fluxograma proposto para a aplicação de microarray de SNP nas malignidades hematopoiéticas é apresentado na Figura 1.

Figura 1. Aplicação proposta do array de SNP na deteção e estudo de malignidades hematopoiéticas (Song J, et al. 2016)

Quais são as Aplicações do Microarray de SNP na Reprodução e Seleção Animal

Os marcadores genéticos associados a características económicas têm sido amplamente explorados para a reprodução animal. Entre esses marcadores, os SNPs estão gradualmente a tornar-se uma ferramenta de avaliação prevalente e eficaz. Uma vez que os SNPs se concentram apenas nas sequências genéticas de interesse, isso reduz o tempo e o custo necessários. Em comparação com abordagens tradicionais, Genotipagem de SNPs técnicas incorporam um background genético informativo, melhoram a precisão da previsão de reprodução e garantem descendência de alta qualidade na quinta.

A Figura 2 mostra o procedimento para identificar marcadores SNP para características económicas elevadas para reprodução seletiva: (1) Os criadores utilizam estudos in silico para obter marcadores SNP de um pool de marcadores SNP ou de uma base de dados pública (por exemplo, Base de Dados de Polimorfismos de Nucleotídeo Único, ou dbSNP); (2) Os criadores realizam a seleção primária ou estudo piloto para validar marcadores SNP a partir do genoma completo ou de genes funcionais putativos com base no estudo in silico. Os marcadores SNP selecionados primariamente são estimados como polimórficos entre dois pequenos pools de germoplasma distintos. Normalmente, o ADN recolhido de 30 a 35 indivíduos da mesma linha é misturado como um germoplasma representativo com o outro germoplasma representativo obtido de um pool distinto de 30 a 35 indivíduos. Apenas os marcadores SNP polimórficos são escolhidos para a próxima etapa; (3) A seleção secundária é realizada utilizando marcadores SNP polimórficos e uma grande população para conduzir a análise de associação. Os marcadores SNP altamente associados com os loci de características quantitativas (QTL) (estrela vermelha) podem ser utilizados como um potencial marcador genético na seleção assistida por marcadores (MAS).

Figura 2. Procedimento para identificar marcadores SNP com características económicas elevadas para reprodução seletiva. (Huang C W, et al. 2015)

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Referências:

1. Artini P G, Papini F, Ruggiero M, et al.Triagem genética em casais inférteis italianos submetidos a inseminação intrauterina e técnicas de fertilização in vitro: um estudo multicêntrico. Endocrinologia Ginecológica, o Jornal Oficial da Sociedade Internacional de Endocrinologia Ginecológica, 2011, 27(7):453-457.
2. Novelli A, Grati F R, Ballarati L, et al. Aplicação de microarranjos no diagnóstico pré-natal: uma declaração de posição do grupo de trabalho de citogenética da Sociedade Italiana de Genética Humana (SIGU), Novembro de 2011. Ultrasound Obstet Gynecol, 2012, 39(4):384-388.
3. Conlin L K, Thiel B D, Bonnemann C G, et al.Mecanismos de mosaicismo, quimerismo e disomia uniparental identificados por análise de array de polimorfismos de nucleotídeo único. Genética Molecular Humana, 2010, 19(7):1263-1275.
4. Harris, Alan R, Ferrari, et al.Perfilagem de Número de Cópias Baseada em Array em Genoma Completo em Placentas Humanas de Nascimentos Mortos Inexplicados. Diagnóstico Pré-natal, 2011, 31(10):932-944.
5. Brezina P R, Benner A, Rechitsky S, et al.Testes de um único gene combinados com microarray de polimorfismos de nucleotídeos únicos para diagnóstico genético pré-implantacional de aneuploidia: uma nova abordagem na otimização do resultado da gravidez. Fertilidade e Esterilidade, 2011, 95(5):1786.e5-1786.e8.
6. Becvarova V, Hynek M, Putzova M, et al.Aplicação do método de array SNP no diagnóstico pré-natal. Ceska Gynekol, 2011, 76(4):261-267.
7. Song J, Shao H. Array de SNP em Neoplasias Hematopoiéticas: Uma Revisão. Microarranjos, 2016, 5(1):1.
8. Huang C W, Lin Y T, Ding S T, et al.Descoberta Eficiente de SNPs através da Combinação de Dados de Microarray e Lab-on-a-Chip para Reprodução e Seleção Animal. Microarranjos, 2015, 4(4):570-595.