【Like a PRO應用專輯】SNP檢測方法一本通



【摘要】


  SNP (單核苷酸多態性, single nucleotide polymorphism) 為人類可遺傳變異中最常見的一種,佔所有已知多態性的 90% 以上。SNPs 廣泛存於生物基因組中,人類基因組中預估就有 300 萬組以上,近年來備受遺傳分析研究者們的關注。

  由於 SNPs 的二態性特質(即二等位基因,biallelic),在基因篩選中常只需作 +/- 分析,不用分析片段長度,有利於發展自動化、高通量的篩選方法,成為有用標記手段。




  SNPs 標記技術除了人類及動動基因分型應用外,也開始應用植物上,目前在水稻、玉米、大豆陸續有文獻發表,有助於揭示作物生長發育規律。以 SNPs 為核心的高通量基因分型技術的發展,極大地推動了農作物在遺傳、種質鑒定和功能基因的克隆與鑒定、分子育種等方面的研究。



【方法】


  本篇【Like a PRO專輯】將著重在可應用於 Microplate Reader 的 SNPs 基因分型技術,有效發揮 Reader 的高通量及易用性,包括:

1. KASP 法 (競爭性等位基因特異 PCR, Kompetitive Allele Specific PCR)

  可在廣泛的基因組 DNA 樣品中,甚至是一些複雜基因組樣品。可對 SNPs 和特定位點上的 Ins/Del (插入和缺失)進行精準的雙等位基因判斷。KASP 技術的特色為具有極高的檢測穩定性和精確性且節省大量實驗成本。


2. TagMan 探針法

  基於 Taq DNA 聚合酶的 5′-核酸酶活性,可通過 real-time PCR 進行分析,,優化的反應條件結合多色標記甚至能在一個反應裡檢測多達 7 種不同的 SNPs)。


3. Invader SNP 基因分型

  Invader 測定原理基於等位基因特異性探針與 Invader 寡核苷酸一起在 SNP 位點發生重疊並形成一個 invader 三維結構,此結構可被 FEN 裂解酶所識別。等位基因特異性探針連接的螢光染料從淬滅序列中分離出來,產生螢光信號。儘管此技術具有很高的可靠性且開發出了多色系統,允許同時檢測 20 個以上的 SNPs 分型,但若想應用到高通量平臺依然有一定限制。


4. Amplifluor SNPs HT 基因分型技術

  實驗包含兩種 Amplifluor SNPs 引子和三種非標記引子,相對於KASP,可節省 10-20 倍的成本。此外,研究者可以更加靈活的設計、測試、重新設計和分析 SNP 引子。


5. Molecular Beacons SNPs

  基因分型技術與它們的特異性目標序列雜交,導致髮夾結構打開將 5'末端的報告基團和 3'末端的淬滅分子分開,最終產生出螢光信號。信號強度與目標 DNA 含量成正比。


【實例】


專輯中並列舉幾種常見方法的實例,如 KASP 方法

  樣品一般可放於多孔板中如 96 孔板,非常適合在具有螢光檢測功能的 reader 上進行螢光信號的讀取,下圖為 KASP 樣品產生的螢光信號在 SpectraMax i3x 和 SpectraMax M5e 讀取後所繪製的散點圖:




  FAM、HEX 和兩者的混合物的相對螢光強度與 ROX 進行標準化且標準化值在 SoftMax Pro 軟體中繪製散點圖。如圖所示,得到了三個不同的集群。


  ROX 標準化的 DNA 擴增樣品螢光在 SoftMax Pro 軟體中繪製散點圖。三個顯著的集群被檢測出來。FAM 純合子位置靠近 X 軸,而 HEX 純合子則位置靠近 Y 軸,包含 FAM 和 HEX 的雜合樣品所形成的的集群在兩個純合子集群之間。無範本對照形成的集群靠近座標0點位置。所得資料與供應商驗證試劑盒基因分型結果高度一致。




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