Кандидатски ген

Пристапот за кандидатски ген (наречен и кандидат ген) за спроведување на студии за генетско поврзување се насочува на поврзувањата помеѓу генетските варијации во рамките на претходно одредените гени од интерес и фенотиповите или состојбите на болеста. Ова е во спротивност со студиите за поврзување на ниво на геном, што е пристап без хипотези кој го скенира целиот геном за поврзувања помеѓу заедничките генетски варијанти (обично единечни нуклеотидни полиморфизми) и одликите од интерес. Гените-кандидати најчесто се избирани за проучување врз основа на претходно знаење за биолошкото функционално влијание на генот врз особина или болест за која станува збор. Образложението зад насочувањето на алелните варијации во специфични, биолошки релевантни региони на геномот е дека одредени алели во генот може директно да влијаат на функцијата на генот за кој станува збор и да доведат до варијации во фенотипот или состојбата на болеста што е истражувана. Овој пристап често го користи дизајнот на студијата за контрола на случај за да се обиде да одговори на прашањето: „Дали еден алел на кандидатскиот ген почесто се забележува кај субјекти со оваа болест отколку кај субјекти без болеста? Кандидатите за гени за кои се претпоставува дека се поврзани со сложени особини претежно не се реплицирани со последователни студии за поврзување на ниво на геном или обиди за репликација со голема моќност. Неуспехот на студиите за кандидати за гени да фрлат светлина на специфичните гени што се во основата на таквите особини се припишува на недоволната статистичка моќ, малата претходна веројатност дека научниците можат правилно да погодат специфичен алел во специфичен ген што е поврзан со особина, лошите методолошки практики, и прислушнување податоци.
1 Избор
Соодветните кандидатски гени претежно се избирани врз основа на познатата биолошка, физиолошка или функционална важност за болеста за која станува збор. Овој пристап е ограничен со неговото потпирање на постојното знаење за позната или теоретска биологија на болеста. Сепак, молекуларните алатки овозможуваат увид во механизмите на болеста и прецизно одредување на потенцијалните региони од интерес во геномот. Студиите за поврзување на ниво на геном и картирањето на квантитативните одлики на локусот ги испитуваат вообичаените варијации низ целиот геном и како такви можат да откријат нов регион од интерес што е во или во близина на потенцијалниот кандидатски ген. Податоците од микрочиповите им овозможуваат на истражувачите да ја испитаат диференцијалното генско изразување помеѓу случаите и контролите и може да помогнат да бидат прецизирани нови потенцијални гени од интерес.
Големата променливост помеѓу организмите понекогаш може да го отежне разликувањето на нормалната варијација во единечно нуклеотидните полиморфизми од кандидатски ген со варијации поврзани со болеста. При анализа на големи количини на податоци, постојат неколку други фактори кои можат да помогнат да се доведе до најверојатната варијанта. Овие фактори вклучуваат приоритети во единечно нуклеотидните полиморфизми, релативен ризик од функционална промена во гените и нерамнотежа на поврзаноста меѓу единечно нуклеотидните полиморфизми.
Дополнително, достапноста на генетските информации преку семрежните бази на податоци им овозможува на истражувачите да ги ископуваат постоечките податоци и семрежно засновани ресурси за нови кандидатски генски цели. Многу семрежни бази на податоци се достапни за истражување на гените кај видовите.
* Генот е една таква база на податоци што овозможува пристап до информации за фенотипови, патишта и варијации на многу гени меѓу видовите.
* Кога е испитувана функционалноста помеѓу гените во патеките, Конзорциумот за онтологија на гените може да помогне во картирањето на овие односи. Проектот „ГО“ ги опишува генските производи на три различни начини преку начин независен од видот: биолошки постапки, клеточни компоненти и молекуларни функции. Користењето на оваа информација може да го продолжи претходно познавање на патеката и на тој начин да помогне да се избере најверојатниот кандидат за вклучен ген.
* Topp Gene е уште една корисна база на податоци која им овозможува на корисниците да им дадат приоритет на гените кандидати користејќи функционални прибелешки или мрежна анализа. ToppGene им помага на истражувачите да изберат подмножество на веројатни кандидати гени од поголеми групи кандидатски гени, кои веројатно се откриени преку технологии на геном со висока моќност.
* Lynx е интегрирана системска платформа за биологија која им овозможува на корисниците да им дадат приоритет на гените кандидати користејќи и функционални прибелешки и мрежи за асоцијација во парови на гени. Lynx обезбедува две софистицирани алатки за приоритизација, Cheetoh и PINTA, за да им помогне на корисниците да изберат кандидатски гени од целиот геном врз основа на релевантноста за влезниот список на гени што може да биде список на познати гени кои придонесуваат за одредена болест или фенотип, или диференцијално изразен ген од технологијата за секвенционирање на РНК од следната генерација.
2 Пред пристапот на кандидатскиот ген
Пред целосно да биде развиен пристапот на кандидатскиот ген, биле користени разни други методи за да бидат идентификуваат гените поврзани со состојбите на болеста. Овие методи ја проучуваа генетската поврзаност и позиционираното клонирање преку употреба на генетски преглед и биле ефикасни во идентификувањето на гените за релативен ризик кај Менделовите болести. Сепак, овие методи не се толку корисни при проучување на сложени болести поради неколку причини:# Сложените болести имаат тежнеење да варираат и по возраст на почеток и по сериозност. Ова може да се должи на варијацијата во пробивноста и изразноста. За повеќето човечки болести, променливата изразност на фенотипот на болеста е норма. Ова го отежнува изборот на одредена возрасна група или фенотипски маркер за проучување.# Потеклото на сложената болест вклучува многу биолошки патишта, од кои некои може да бидат разликувани помеѓу фенотиповите на болеста.# Што е најважно, сложените болести често ја илустрираат генетската хетерогеност - може да бидат најдени повеќе гени кои општат и создаваат една состојба на болеста. Честопати, секој поединечен ген е делумно одговорен за произведениот фенотип и севкупниот ризик за нарушувањето.
3 Критики
Студијата за гени кандидати се обидува да ја урамнотежи употребата на податоци додека се обидува да ја минимизира можноста за создавање лажни позитивни или негативни резултати. Бидејќи оваа рамнотежа често може да биде тешка, постојат неколку критики за пристапот на генот кандидат што е важно да бидат разбрани пред да биде започната таква студија. На пример, се покажало дека пристапот на кандидатскиот ген произведува висока стапка на лажни позитиви, што бара наодите од единечни генетски поврзувања да бидат третирани со голема претпазливост.
Една од критиките е дека наодите за поврзаност во студиите за кандидатски гени не се лесно реплицирани во последователните студии. На пример, неодамнешното истражување на 18 добро проучени кандидатски гени за депресија (по 10 публикации или повеќе) не успеало да идентификува значајна поврзаност со депресијата, и покрај тоа што користеле примероци со редослед на големина поголеми од оние од првобитните публикации. Покрај статистичките прашања (на пр. недоволно моќни студии), стратификацијата на населението често е обвинувана за оваа недоследност; затоа мора да биде внимавано и во однос на тоа кои критериуми дефинираат одреден фенотип, како и други варијации во студијата за дизајн.
Дополнително, бидејќи овие студии вклучуваат знаење од претходно, некои критичари тврдат дека нашето знаење не е доволно за да се направат валидни предвидувања. Затоа, резултатите добиени од овие пристапи „водени од хипотези“ зависат од способноста да бидат изберани веродостојни кандидати од геномот, наместо да биде користен пристап без хипотези.
4 Употреба во истражувачки студии
Еден од најраните успеси со користење на пристапот на кандидатскиот ген било пронаоѓањето на единствена базна мутација во некодирачкиот регион на генот аполипобелковина Ц-III што е поврзувано со повисоки ризици од хипертриглицеридемија и атеросклероза. Во студијата на Ким и колегите, гени поврзани со особината на дебелината и кај свињите и кај луѓето беа откриени со помош на споредбена геномика и хромозомска наследност. Со користење на овие два методи, истражувачите биле во можност да ги надминат критиките дека студиите за гените кандидати се насочени само на претходното знаење. Споредбената геномика била завршена со испитување на квантитативните локуси на особини кај луѓето и кај свињите преку метод познат како сложена анализа на особини низ целиот геном, што им овозможило на истражувачите потоа да картираат генетска варијанса на специфични хромозоми. Ова му овозможило на параметарот на наследноста да обезбеди разбирање за тоа каде е фенотипската варијација на одредени хромозомски региони, со што се проширува на кандидатските маркери и гени во овие региони. Други студии, исто така, може да користат сметачки методи за пронаоѓање на кандидатски гени на широко распространет, комплементарен начин, како што е една студија од Тифин и колегите, за проучување на гени поврзани со дијабетес тип 2.
Многу студии на сличен начин користеле кандидатски гени како дел од повеќедисциплинарниот пристап за испитување на особина или фенотип. Еден пример за манипулирање со кандидатски гени може да биде виден во студијата завршена од Мартин Е. Федер за белковините со топлотен шок и нивната функција во ''Drosophila melanogaster''. Федер дизајнирал холистички пристап за проучување на ''Hsp70'', кандидатски ген за кој било претпоставувано дека игра улога во тоа како организмот се прилагодува на стресот. ''D. melanogaster'' е многу корисен модел на организам за проучување на оваа особина поради начинот на кој може да поддржи разновиден број генетски пристапи за проучување на кандидатски ген. Различните пристапи што ги зела оваа студија вклучувале и генетско модифицирање на кандидатскиот ген (користејќи хомологна рекомбинација специфична за местоположбата и изразување на различни белковини), како и испитување на природната варијација на ''Hsp70''. Тој заклучил дека резултатите од овие студии даваат повеќестран поглед на ''Hsp70''. Манипулацијата со кандидатските гени се гледа и во студијата на Каспар Чатер за потеклото и функцијата на стомите во ''Physcomitrella patens'', мов. ''PpSMF1'', ''PpSMF2'' и ''PpSCRM1'' биле трите кандидатски гени кои биле уништени со хомологна рекомбинација за да бидат видени какви било промени во развојот на стомите. Со соборувачки опит, Чатер забележал дека ''PpSMF1'' и ''PpSCRM1'' се одговорни за развојот на стомите кај ''P. patens.'' Со инженерство и изменување на овие кандидатски гени, тие биле во можност да ги потврдат начините на кои овој ген е поврзан со фенотипот на промена. Разбирањето на природниот и историскиот контекст во кој функционираат овие фенотипови со испитување на структурата на природниот геном го надополнило ова.