Genetički skrining

[thumb|400px|
**1♂︎**—Sperma se prikuplja od muškarca.**1♀︎**—[jajna ćelija|Jajne ćelije se prikupljaju od ženke tankom iglom koja se prolazi kroz vaginu ili kroz abdomen pod ultrazvučnim nadzorom [transvaginskaa ili transabdomenska ultrazvučna aspiracija].**2a**—Sperma i jajne ćelije se oplođuju.**2b**—Rezultirajući embrioni se čuvaju na sigurnom i prate se kako bi se vidjelo koji će napredovati.**3a**—Embrionima se dozvoljava da se razvijaju; Oni koji napreduju dobijaju identifikatore.**3b**—Genetski test se provodi na svakom embrionu za datu osobinu, a rezultati se upoređuju sa embrionima.**4**—Embrioni bez željene osobine se identificiraju i odbacuju.**5**—Preostalim embrionima se dozvoljava da rastu do te mjere da se mogu implantirati.**6a**—Embrioni sa željenom osobinom se implantiraju.**6b**—Embrioni rezultiraju zdravom trudnoćom.**6c**—Rađaju se dvojajni blizanci sa željenom osobinom, koja nije izražena kod njihove majke.]]

## Pregled 
**Preimplantacijska genetička dijagnoza** (**PGD** ili **PIGD**) je genetičko profiliranje embriona prije implantacija (kao oblik profiliranja embrija), a ponekad čak i oocita prije oplodnje. PGD se razmatra na sličan način kao i prenatalna dijagnoza. Kada se koristi za skrining specifične genetske bolesti, njena glavna prednost je što izbjegava selektivni pobačaj, jer metod čini vrlo vjerovatnim da će beba biti bez bolesti o kojoj se raspravlja. PGD je stoga dodatak potpomognutoj reproduktivnoj tehnologiji i zahtijeva *in vitro* oplodnju (IVF) za dobijanje oocita ili embriona za procjenu. Embrioni se obično dobijaju putem blastomera ili biopsijom blastocita. Potonja tehnika se pokazala manje štetnom za embrion, stoga je preporučljivo izvršiti biopsiju oko 5. ili 6. dana razvoja.

**Genetički skrining** ili **skrining mutageneze** je eksperimentalna tehnika koja se koristi za identifikaciju i odabir jedinki koje posjeduju fenotip od interesa u mutageniziranoj populaciji. Stoga je genetički skrining tip fenotipskog skrininga. Genetički skrining može pružiti važne informacije o funkciji gena, kao i o molekularnim događajima koji su u osnovi biološkog procesa ili puta. Iako su genomski projekti identificirali opsežan inventar gena u mnogim različitim organizmima, genetički skrining može pružiti vrijedan uvid u to kako ti geni funkcioniraju.

## Osnovni skrining 
**Napredna genetika** (napredni genetički skrining) počinje s fenotipom, a zatim pokušava identificirati uzročnu mutaciju i time gen(e) odgovorne za fenotip. Naprimjer, poznati eksperti za skrining Christiane Nüsslein-Volhard i Eric Wieschaus mutagenizirli su vinske mušice, a zatim krenuli u pronalaženje gena koji uzrokuju uočene mutantne fenotipove.

Uspješni genetički skrining unaprijed često zahtijeva definiranu genetičku pozadinu i jednostavan eksperimentalni postupak. To jest, kada se više jedinki mutagenizira, one bi trebale biti genetički identične kako bi i njihov fenotip divljeg tipa bio identičan, a mutantni fenotipovi se lakše identificiraju. Jednostavan metod skrininga omogućava skrining većeg broja jedinki, čime se povećava vjerovatnoća generiranja i identifikacije mutanata od interesa.

**Obratna genetika** (ili obrnuti genetički skrining), počinje s poznatim genom i ispituje učinak njegovog poremećaja analizom rezultirajućih fenotipova. Naprimjer, u nokaut-skriningu, jedan ili više gena se potpuno brišu, a mutanti delecija se testiraju na fenotipove. Takvi skrininzi su urađeni za sve gene kod mnogih bakterija, pa čak i složenih organizama, kao što je *C. elegans*. Štaviše, indukuje mutacije u modelnim organizmima kako bi se saznala njihova uloga u bolesti. Obratna genetika se također koristi za pružanje izuzetno tačne statistike o mutacijama koje se javljaju u određenim genima. Iz ovih analiza možete utvrditi koliko su mutacije slučajne i koliko često se javljaju.

## Varijacije skrininga 
Mnoge varijacije skrininga su osmišljene kako bi se razjasnio gen koji dovodi do mutantnog fenotipa od interesa.

### Pojačivač 
**Skrining pojačivača** počinje s mutantom koji ima zahvaćen proces od interesa poznatom genskom mutacijom. Skrining se zatim može koristiti za identifikaciju dodatnih gena ili genskih mutacija koje igraju ulogu u tom biološkom ili fiziološkom procesu. Skrining genetičkog pojačivača identificira mutacije koje pojačavaju fenotip od interesa kod već mutirane jedinke. Fenotip dvostrukog mutanta (jedinke s pojačivačem i originalnom pozadinskom mutacijom) je istaknutiji od bilo kojeg od pojedinačnih mutantnih fenotipova. Pojačanje mora premašiti očekivane fenotipove dvije mutacije same za sebe, te se stoga svaka mutacija može smatrati pojačivačem druge. Izoliranje mutanata pojačivača može dovesti do identifikacije gena koji međusobno djeluju ili gena koji djeluju redundantno jedan u odnosu na drugog.

### Supresor 
**Supresorski skrining** se koristi za identifikaciju supresorskih mutacija koje ublažavaju ili vraćaju fenotip originalne mutacije, u procesu definisanom kao sintetska vijabilnost. Supresorske mutacije mogu se opisati kao druge mutacije na mjestu na hromozomu različitom od mutacije koja se proučava, koje potiskuju fenotip originalne mutacije. Ako se mutacija nalazi u istom genu kao i originalna mutacija, poznata je kao intragenska supresija, dok se mutacija smještena u drugom genu naziva ekstragenska supresija ili intergenska supresija.

### CRISPR 
[thumb|[CRISPR/Cas12a|Cas12a u kompleksu sa crRNK i ciljnom DNK – ključni alat za CRISPR skrining]]

CRISPR/Cas se prvenstveno koristi za reverzne genetičke skrininge. CRISPR ima sposobnost kreinja biblioteka hiljada preciznih genetičkih mutacija i može identificirati nove tumore, kao i validirati starije tumore u istraživanju raka. Biblioteka CRISPR-Cas9 nokaut na nivou genoma (GeCKO) koja cilja 18.080 gena sa 64.751 jedinstvenim vodičem sekvenci identificira gene bitne za održivost ćelija kod raka. Bakterijski CRISPR–Cas9 sistem za inženjestvo mutacija gubitka funkcije (LOF) i dobitka funkcije (GOF) u netransformisanim ljudskim crijevnim organoidima kako bi se demonstrirao model kolorektumskog karcinoma (CRC). Također se može koristiti za proučavanje funkcionalnih posljedica mutacija *in vivo* omogućavanjem direktnog uređivanja genoma u somatskim ćelijama.

## Mapiranje mutanata 
Pristupom klasične genetike, istraživač bi zatim locirao (mapirao) gen na njegovom hromozomu putem ukrštanja sa jedinkama koje nose druge neobične biološk osobine i prikupljanjem statistike o tome koliko se često te dvije osobine nasljeđuju zajedno. Klasični genetičari bi koristili fenotipske osobine za mapiranje novih mutiranih alela. Pojavom genomskih sekvenci za modelne sisteme kao što su *Drosophila melanogaster,* *Arabidopsis thaliana* i *C. elegans* sada je identificirano mnogo jednonukleotidnih polimorfizama (SNP-ova) koji se mogu koristiti kao osobine za mapiranje. U stvari, **Heidelbergov skrining**, koji je omogućavao masovno testiranje mutanata, a koji su 1980. razvili Nüsslein-Volhard i Wieschaus, utro je put budućim naučnicima u ovoj oblasti. SNP-ovi su preferirane osobine za mapiranje jer su vrlo česti, reda veličine jedne razlike na 1000 baznih parova, između različitih vrsta organizama. Mutageni poput nasumičnih umetanja DNK putem transformacija ili aktivnih transpozabilnih elemenata također se mogu koristiti za generiranje novih mutanata. Ove tehnike imaju prednost označavanja novih alela poznatim molekularnim (DNK) markerom koji može olakšati brzu identifikaciju gena.

## Pozicijsko kloniranje 
Pozicijsko kloniranje je metoda identifikacije gena u kojoj se gen za određeni fenotip identificira samo približnom lokacijom na hromosomu (ali ne i funkcijom); ovo je poznato kao regija kandidata. U početku se regija kandidat može definirati korištenjem tehnika kao što je analiza povezanosti, a zatim se koristi pozicijsko kloniranje za sužavanje regije kandidata dok se ne pronađu gen i njegove mutacije. Pozicijsko kloniranje obično uključuje izolaciju djelomično preklapajućih segmenata DNK iz genomskih biblioteka kako bi se napredovalo duž hromosoma prema određenom genu. Tokom pozicijskog kloniranja, potrebno je utvrditi da li je segment DNK koji se trenutno razmatra dio gena.

Testovi koji se koriste u ovu svrhu uključuju hibridizaciju među vrstama, identifikaciju nemetiliranih CpG ostrva, hvatanje egzona, direktnu selekciju cDNK, kompjutersku analizu DNK sekvence, skrining mutacija kod pogođenih osoba i testove ekspresija gena. Za genome u kojima su regije genetičkih polimorfizama poznate, pozicijsko kloniranje uključuje identifikaciju polimorfizama koji okružuju mutaciju. Ovaj proces zahtijeva da se fragmenti DNK iz najbližeg poznatog genetskog markera progresivno kloniraju i sekvenciraju, približavajući se mutantnom alelu sa svakim novim klonom. Ovaj proces proizvodi mapu kontigenata lokusa i poznat je kao hodanje hromosoma. Sa završetkom projekata sekvenciranja genoma kao što je Projekt ljudskog genoma, moderno pozicijsko kloniranje može direktno koristiti gotove kontigente iz baza podataka sekvenci genoma.

Za svaki novi DNK-klon, polimorfizam se identificira i testira u populaciji za mapiranje na njegovu rekombinacija učestalost u poređenju s mutantnim fenotipom. Kada je DNK klon na ili blizu mutantnog alela, učestalost rekombinacije trebala bi biti blizu nule. Ako hromozomski hod prolazi kroz mutirani alel, novi polimorfizmi će početi pokazivati povećanje učestalosti rekombinacije u poređenju s mutantnim fenotipom. Ovisno o veličini populacije za mapiranje, mutirani alel može se suziti na malu regiju (<30 Kb). Poređenje sekvenci između divljeg tipa i mutantne DNK u toj regiji je tada potrebno kako bi se locirala DNK mutacija koja uzrokuje fenotipsku razliku.

Moderno pozicijsko kloniranje može direktnije izvući informacije iz projekata genomskog sekvenciranja i postojećih podataka.

## Reference 
## Vanjski linkovi 
* Principles of Map-based or Positional Cloning of Plant Genes 
* Nature Reviews Genetics Focus: The Art and Design of Genetic Screens

Kategorija:Medicinska genetika
Kategorija:Interseksualnost i zdravlje
Kategorija:In vitro oplodnja
Kategorija:Prenatalno određivanje spola