SNP標(biāo)記在動(dòng)物遺傳育種及人類疾病動(dòng)物模型研究中的應(yīng)用

王晨陽，王 璐，張銳虎，余婧婧，宋國華，陳朝陽*

(1.山西醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，太原 030001；2.山西省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與人類疾病動(dòng)物模型重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030001)

單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)是指由單個(gè)核苷酸在基因組水平發(fā)生變異造成DNA序列多態(tài)性，這種變異包括單個(gè)堿基的轉(zhuǎn)換、顛換、缺失、插入共四種情況，但主要以轉(zhuǎn)換和顛換為主，二者出現(xiàn)的比例為2∶1[1]。轉(zhuǎn)換指嘌呤堿基A與G、嘧啶堿基T與C之間相互替代，顛換則是嘌呤和嘧啶堿基之間(C A，G T，C G，A T)的替換，當(dāng)這種變異在群體中所占比例大于等于1%時(shí)即為SNP[2]。常見的SNP基本上屬于二等位多態(tài)性，即DNA序列中的4類堿基中某2類堿基之間的變異，其既可以出現(xiàn)在基因編碼區(qū)，也可以出現(xiàn)在非編碼區(qū)，雖然發(fā)生在編碼區(qū)的概率相對(duì)較小，但會(huì)影響基因的功能，導(dǎo)致生物性狀改變，在遺傳性疾病的研究中具有非常重要的意義。全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)以整個(gè)基因組的SNP為分子標(biāo)記，在全基因組水平上進(jìn)行相關(guān)性分析，從中找到影響某一性狀的變異基因或SNP關(guān)鍵位點(diǎn)[3]。SNP作為第三代遺傳標(biāo)記，其分布密度高，遍布于整個(gè)動(dòng)物和人類基因組中；與功能基因具有高度關(guān)聯(lián)性；突變率低，遺傳穩(wěn)定性強(qiáng)；檢測(cè)通量高便于自動(dòng)化分析[4]。因此廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物進(jìn)化等眾多領(lǐng)域，同時(shí)在分子遺傳學(xué)、藥物遺傳學(xué)、法醫(yī)學(xué)以及疾病的預(yù)測(cè)、診斷和治療等方面也發(fā)揮著重要作用。某些SNP位點(diǎn)并不直接與疾病基因的表達(dá)相關(guān)聯(lián)，但因?yàn)樗c某些致病基因相鄰，所以成為重要的遺傳標(biāo)記。本文旨在介紹SNP標(biāo)記位點(diǎn)在動(dòng)物遺傳育種以及人類疾病動(dòng)物模型中的應(yīng)用。

1 SNP標(biāo)記位點(diǎn)在動(dòng)物遺傳學(xué)研究中的應(yīng)用

1.1 群體遺傳結(jié)構(gòu)及遺傳多樣性分析

在分子層面研究物種遺傳多樣性主要基于物種基因組之間結(jié)構(gòu)變異的檢測(cè)，基因組之間的結(jié)構(gòu)變異主要在遺傳變異上體現(xiàn)，其中最重要的遺傳變異是SNP。李銀銀等[5]采用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF-MS) 技術(shù)對(duì)來自國家嚙齒類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心的2個(gè)ICR群體(北京、上海)和1個(gè)KM封閉群(上海)小鼠樣本的45個(gè)SNPs進(jìn)行群體遺傳結(jié)構(gòu)分析，這3個(gè)群體的遺傳多樣性雜合度結(jié)果為SKM>BICR>SICR，可以認(rèn)為KM小鼠的遺傳多樣性高于北京和上海的ICR小鼠群體。趙紫霞等[6]利用57 K SNP芯片檢測(cè)了來自不同地域的6個(gè)虹鱒養(yǎng)殖群體(黑龍江虹鱒、黑龍江金鱒、四川虹鱒、四川金鱒、北京虹鱒和北京金鱒)，共獲得有效SNP位點(diǎn)50201個(gè)，分析得出這6個(gè)養(yǎng)殖群體中有顯著離群個(gè)體存在，即這些群體的遺傳背景不均一，為我國虹鱒的種質(zhì)資源評(píng)估、本土化良種培育、制種和引種工作提供了基因組水平的參考信息。Nicoloso等[7]用Goat SNP50 BeadChip對(duì)14個(gè)意大利山羊群體(VAL、 CAM、SAA、ORO、BIO、VPS、 CGI、TER、ASP、NIC、ARG、GIR、MAL、SAR、SAM)共354個(gè)樣本進(jìn)行基因分型，最終得到51136個(gè)有效SNP位點(diǎn)，結(jié)果顯示，F(xiàn)st值的變化范圍為0.013～0.164，其中NIC群體的近交系數(shù)(FIS)值有顯著性差異，即該群體中有較多的純合子。 應(yīng)用SNP標(biāo)記對(duì)不同種群進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)分析，評(píng)估群體的遺傳多樣性，可以為特殊種群的資源培育提供依據(jù)，同時(shí)也為推測(cè)群體的進(jìn)化關(guān)系提供參考。

1.2 遺傳圖譜構(gòu)建

遺傳圖譜即遺傳連鎖圖譜，是通過遺傳重組交換結(jié)果進(jìn)行連鎖分析所得到的基因在染色體上相對(duì)位置的排列圖，遺傳圖譜上SNP位點(diǎn)越多，分布越均勻，性狀基因定位就越精確。Du等[8]構(gòu)建了首張凡納濱對(duì)蝦SNPs連鎖圖譜，該圖譜共包含1344個(gè)SNPs標(biāo)記位點(diǎn)，其中45個(gè)與性別相關(guān)的平均連鎖群中含有418個(gè)SNPs，同一連鎖群平均連鎖不平衡程度為0.15，且不平衡水平隨著標(biāo)記間距的減少而增加，有一個(gè)數(shù)量性狀定位(QTL)與性別相關(guān)，該遺傳圖譜為以后蝦基因組學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)。鄭先虎等[9]用簡單重復(fù)序列標(biāo)記(SSR)和SNP標(biāo)記構(gòu)建了鯉魚的連鎖圖譜并對(duì)體長(SL)、體高(H)、體厚(BT)和體長/體高(SLH)進(jìn)行了QTL定位分析，發(fā)現(xiàn)有14個(gè)QTL分布在7個(gè)連鎖群上，其中3個(gè)與體高相關(guān)(P<0.01)，2個(gè)與體厚相關(guān)(P<0.05)，2個(gè)與體長/體高相關(guān)(P<0.05)。Xie等[10]首次利用LEP MAP構(gòu)建了南方鲇(Silurusmeridionalis)RAD-SNP遺傳圖譜，該圖譜包括29個(gè)連鎖群，26714個(gè)SNPs，其中有效位點(diǎn)有6715個(gè)，圖譜全長5918.31cM，平均標(biāo)記間隔為0.89 cm，遺傳圖譜的構(gòu)建為南方鲇在比較基因組學(xué)、QTL、選擇性育種等方面的研究提供了重要的依據(jù)。SNP遺傳穩(wěn)定性較高，遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建可以將物種中與某一特定性狀相關(guān)的基因準(zhǔn)確定位在染色體上。

1.3 標(biāo)記輔助選擇

遺傳標(biāo)記是指用于區(qū)分不同個(gè)體和群體并且可以穩(wěn)定遺傳的物質(zhì)或性狀，分子遺傳標(biāo)記穩(wěn)定性高，信息含量大，受環(huán)境因素影響小，其變異只與DNA序列的差異有關(guān)，可以監(jiān)測(cè)到形態(tài)學(xué)上無法發(fā)現(xiàn)的差異。

1.3.1 生長性狀相關(guān)功能標(biāo)記

SNP標(biāo)記穩(wěn)定性好，易于進(jìn)行基因分型，且不受環(huán)境、性別、生長發(fā)育等的限制，可以縮短世代間隔、提高選擇強(qiáng)度，在一定程度上促進(jìn)了分子標(biāo)記輔助育種的發(fā)展。梁國明等[11]對(duì)3個(gè)母豬品種共計(jì)328個(gè)個(gè)體采用直接測(cè)序法克隆ZP4基因中的SNP位點(diǎn)，共檢測(cè)到27個(gè)SNPs，其中A268T位點(diǎn)在3個(gè)母豬群體中均與總產(chǎn)仔數(shù)顯著關(guān)聯(lián)(P<0.05)，A268T在長白豬和大白豬群體中與產(chǎn)活仔數(shù)顯著關(guān)聯(lián)(P<0.05)，T2950C與A268T緊密連鎖但該位點(diǎn)突變與產(chǎn)仔數(shù)關(guān)聯(lián)不明顯，ZP4基因可以作為豬產(chǎn)仔數(shù)的候選標(biāo)記。陳小明等[12]利用Illumina HiSeqTM2500測(cè)序平臺(tái)對(duì)40個(gè)大黃魚樣本(20尾耐高溫和20尾不耐高溫)進(jìn)行簡化基因組測(cè)序，共篩選到38個(gè)與大黃魚耐高溫性狀顯著相關(guān)的SNPs位點(diǎn)，定位每個(gè)SNP位點(diǎn)在大黃魚基因組中的位置發(fā)現(xiàn)38個(gè)SNPs附近有26個(gè)已知的功能基因，這些基因主要與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、代謝、免疫等功能相關(guān)，該定位可為大黃魚耐高溫分子機(jī)制研究及耐高溫品種的選育提供標(biāo)記。齊傳翔等[13]從136頭大白母豬和47頭長白母豬耳組織中提取基因組DNA，通過PCR-測(cè)序檢測(cè)CBR1基因不同拷貝形式的多態(tài)位點(diǎn)，分析發(fā)現(xiàn)長白豬中的SNPs位點(diǎn)與繁殖性能無相關(guān)性，但大白豬中有5個(gè)SNPs位點(diǎn)與產(chǎn)仔數(shù)呈顯著性相關(guān)，CBR1基因可以作為大白豬繁殖性能選育的候選基因。胡培麗等[14]在研究SNP與小鼠(615、DBA/2 J、C3H /HeJ、C57BL /6 J、BALB /cJ5和F1(615 ×C3H)共6個(gè)品系)生化標(biāo)記基因Car2、Gpi1多態(tài)性關(guān)聯(lián)分析中發(fā)現(xiàn)，6個(gè)不同品系小鼠中Car2基因DNA、cDNA中有3個(gè)SNP可以作為Car2a/b多態(tài)相關(guān)性標(biāo)記；Gpil基因cDNA水平有2個(gè)SNP可以作為Gpila/b多態(tài)性標(biāo)記。

1.3.2 抗病性相關(guān)功能標(biāo)記

分子遺傳標(biāo)記與動(dòng)物抗病性育種的結(jié)合極大程度地推進(jìn)了動(dòng)物疾病的研究，為進(jìn)一步分離鑒定抗性單基因以及轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。Tan等[15]通過對(duì)3個(gè)鯰魚家系進(jìn)行GWAS，發(fā)現(xiàn)了6個(gè)與鯰魚腸道敗血癥抗病性相關(guān)的基因組區(qū)域分布在4個(gè)連鎖群上，在其中3個(gè)基因組區(qū)域發(fā)現(xiàn)了顯著的QTL，位于1號(hào)和26號(hào)連鎖群上，此外，Tan S等人在1號(hào)連鎖群上確定了10個(gè)相關(guān)基因(asb10，scnn1a，mylk，ccr7，crhr1，nlrc3，adcy2，ptprj，nlrp12和tmeff1)。柴欣等[16]在團(tuán)頭魴的MHCIIα基因上篩選獲得21個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)，其中有4個(gè)位點(diǎn)發(fā)生變異，變異率為19.05%，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)團(tuán)頭魴MHCIIα基因的多態(tài)性和抗細(xì)菌性敗血癥呈顯著性關(guān)聯(lián)。王文浩等[17]在京海黃雞4號(hào)和10號(hào)染色體上檢測(cè)到與禽流感抗體滴度相關(guān)的SNPs位點(diǎn)，其中10號(hào)染色體上的SNPs位點(diǎn)在Nsun7(RNA甲基轉(zhuǎn)移酶家族基因)內(nèi)部，與細(xì)胞增殖分化、蛋白質(zhì)合成等有關(guān)，可作為該雞禽流感抗病性狀的候選基因。Naderi等[18]將6744個(gè)荷斯坦—弗里生牛個(gè)體分成不同的數(shù)據(jù)集來研究隨機(jī)森林(RF)和基因輔助BLUP法對(duì)基因組預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，用50 K SNP對(duì)樣本基因組分型，通過RF對(duì)SNPs進(jìn)行顯著性關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)GPAT3和CYP2R1可作為臨床乳房炎的潛在候選基因；SpIK5和SLC26A2是爪病的潛在候選基因，F(xiàn)GF12是子宮內(nèi)膜炎候選基因。酮癥是高產(chǎn)奶牛中常見的代謝疾病，Kroezen等[19]對(duì)653頭加拿大荷斯坦奶牛進(jìn)行單SNP關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)15個(gè)SNPs可作為酮癥遺傳標(biāo)記，6個(gè)易感基因發(fā)生突變?cè)斐稍撆ＭY易感性。

SNP標(biāo)記輔助選擇是從分子遺傳層面發(fā)現(xiàn)性狀的遺傳差異或與QTL連鎖的遺傳標(biāo)記，從核酸水平研究遺傳物質(zhì)，鑒定基因功能并進(jìn)行相關(guān)通路機(jī)制的分析。生長性狀和抗病性相關(guān)功能標(biāo)記是目前動(dòng)物研究中應(yīng)用最廣的遺傳標(biāo)記，可以精確定位到單個(gè)堿基的變異與表型性狀的關(guān)聯(lián)性分析。

1.4 親緣關(guān)系鑒定

準(zhǔn)確判定個(gè)體間的親緣關(guān)系在育種實(shí)踐中具有重要作用。余國春[20]用Illumina Porcine SNP60芯片對(duì)杜洛克豬、長白豬和約克夏豬三個(gè)家豬品種和一個(gè)野豬品種(藏豬)及其雜種后代長大二雜豬、杜長大三雜豬、杜藏二雜豬共24個(gè)個(gè)體進(jìn)行SNP分型及全基因組掃描，用SNP標(biāo)記對(duì)全部24個(gè)樣本進(jìn)行親緣鑒定，得到2個(gè)三代的血緣關(guān)系和1個(gè)兩代的血緣關(guān)系系譜，置信度可達(dá)99.99%。郭立平[21]篩選了50個(gè)SNPs位點(diǎn)對(duì)西門塔爾牛群體進(jìn)行親子鑒定，該標(biāo)記組合的MAF為0.4818、預(yù)期雜合度(He)為0.4998、多態(tài)信息含量(PIC)的平均值為0.3748，當(dāng)母本基因型不確定時(shí)其累計(jì)排除概率為0.9989，該結(jié)果可以糾正系譜圖，提高遺傳評(píng)定的準(zhǔn)確性。Edea等[22]采用綿羊Infinium HD SNP (600 K)芯片對(duì)埃塞爾比亞五種不同表型(Arsi-Bale，Horro，Adilo，Menz和Blackhead Somali)的綿羊群體進(jìn)行基因分型，最小等位基因頻率分別為(0.19±0.16)，(0.21±0.16)，(0.20±0.16)，(0.21±0.16)，(0.20±0.16)；觀測(cè)雜合度(Ho)分比為0.30，0.30，0.30，0.33，0.31； He分別為0.29，0.31，0.30，0.31，0.30；篩選40770個(gè)SNP位點(diǎn)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)果表明Arsi-Bale和Horro這兩個(gè)群體的親緣關(guān)系最近。對(duì)于動(dòng)物而言，親緣關(guān)系代表演化關(guān)系，通過SNP分型技術(shù)可以較直觀地分析同一物種中不同品種的進(jìn)化程度以及品種間的演化關(guān)系。在物種的育種實(shí)踐中親緣關(guān)系的鑒定對(duì)于系譜劃分意義重大。

1.5 雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)

雜種優(yōu)勢(shì)指不同種群的個(gè)體間雜交所培育的后代在生長、繁殖、環(huán)境適應(yīng)等方面在一定程度上優(yōu)于其親本純繁殖群體的現(xiàn)象，優(yōu)勢(shì)效應(yīng)作為雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳機(jī)制之一，是由同一位點(diǎn)的等位基因相互作用后產(chǎn)生，其廣泛應(yīng)用于動(dòng)物雜交育種中。Akanno等[23]結(jié)合Illumina Bovine SNP50芯片基因分型數(shù)據(jù)，采用兩種不同的方法對(duì)6794個(gè)加拿大雜交肉牛樣本的生長性狀和胴體性狀進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)，這兩種方法與雜種優(yōu)勢(shì)成線性關(guān)系，結(jié)果顯示，肉牛生長性狀遺傳力范圍為0.30～0.64，胴體性狀遺傳力范圍為0.26～0.45(遺傳力值在0.1左右時(shí)表示低遺傳力，0.2～0.3表示中等遺傳力，0.4以上則稱為高遺傳力)，生長性狀表現(xiàn)出明顯的雜交優(yōu)勢(shì)，而胴體性狀雜交優(yōu)勢(shì)不明顯。Amuzu-Aweh等[24]利用白來航雞全基因組SNP數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合表型數(shù)據(jù)(統(tǒng)計(jì)產(chǎn)蛋數(shù)和蛋重)預(yù)測(cè)該雞雜交后代產(chǎn)蛋性狀的雜種優(yōu)勢(shì)理論期望，雜種優(yōu)勢(shì)的預(yù)測(cè)在個(gè)體水平取得了突破。通過分子標(biāo)記來估計(jì)群體之間的遺傳距離，然后根據(jù)遺傳距離預(yù)測(cè)兩個(gè)群體雜交后F1代雜種優(yōu)勢(shì)程度，在預(yù)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上改進(jìn)育種手段后可以使農(nóng)畜產(chǎn)品獲得顯著增長。

2 SNP關(guān)聯(lián)分析在動(dòng)物疾病模型中的應(yīng)用

常見的遺傳性大都由多個(gè)致病基因共同作用引起，同時(shí)受環(huán)境因素影響。對(duì)這類疾病用簡單的家系研究的方法無法在家族中精確定位患病個(gè)體和正常個(gè)體，而利用生物信息學(xué)對(duì)正常個(gè)體和患病個(gè)體的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行SNP特征分類才可以確定各個(gè)基因?qū)膊〉挠绊懗潭萚25]。近年來雖然發(fā)現(xiàn)了許多與疾病相關(guān)聯(lián)的變異基因，但基因多態(tài)性與疾病發(fā)生的關(guān)系及基因間相互作用機(jī)制尚未明確，因此，在動(dòng)物模型中進(jìn)行相關(guān)研究已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。

2.1 糖尿病模型

糖尿病屬于慢性非感染性疾病，該疾病的發(fā)生與機(jī)體內(nèi)分泌代謝紊亂有關(guān)，可嚴(yán)重影響心腦血管系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)以及神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能[26]。柳明玉等[27]以37個(gè)人類2型糖尿病易感位點(diǎn)為基礎(chǔ)，采用GWAS在食蟹猴基因組相應(yīng)的同源區(qū)域篩查出食蟹猴2型糖尿病遺傳標(biāo)記，以提高動(dòng)物模型構(gòu)建的成功率，最后共鑒定出13個(gè)在對(duì)照組和模型組中存在顯著性差異的SNPs位點(diǎn)。LEW.1AR1-iddm大鼠是自發(fā)性1型糖尿病動(dòng)物模型，該鼠1號(hào)染色體上存在易感位點(diǎn)iddm，Arndt等[28]對(duì)iddm位點(diǎn)進(jìn)行SNP分析，發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)第一個(gè)區(qū)域的Dock8基因44號(hào)位發(fā)生外顯子突變，導(dǎo)致谷氨酰胺突變成谷氨酸；第二個(gè)區(qū)域Vwa2基因11號(hào)位發(fā)生外顯子突變導(dǎo)致該位點(diǎn)翻譯的蛋白質(zhì)由精氨酸突變?yōu)樯彼帷ock8基因突變與人類1型糖尿病發(fā)病機(jī)制極其相似，從基因角度為1型糖尿病的臨床研究提供了基礎(chǔ)。SNP遺傳標(biāo)記可以直接監(jiān)測(cè)到與糖尿病相關(guān)的致病基因的某些位點(diǎn)的變異情況，對(duì)糖尿病發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步深入研究提供了有力的支撐。

2.2 肥胖疾病模型

目前營養(yǎng)過剩和肥胖已經(jīng)成為全球性健康問題，5～12歲是兒童和青少年肥胖發(fā)病率最高的階段，幼時(shí)肥胖可增加成年后患慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，國際癌癥機(jī)構(gòu)研究報(bào)告顯示：在成年人群體中肥胖可誘導(dǎo)食管腺癌、胃賁門癌、結(jié)腸癌、直腸癌，肝癌、膽囊癌、胰腺癌等癌癥的發(fā)生[29-30]。Stachowiak等[31]報(bào)道了在不同品種的豬肥胖模型中，眾多肥胖相關(guān)標(biāo)記基因中只有FTO和MC4R基因與人類肥胖顯著性相關(guān)。FTO基因負(fù)責(zé)編碼核蛋白α-酮戊二酸依賴的雙加氧酶，該基因中的一些連鎖不平衡SNPs位點(diǎn)與人類BMI指數(shù)升高密切相關(guān)；MC4R基因編碼G蛋白偶聯(lián)的跨膜蛋白，負(fù)責(zé)機(jī)體食欲控制、能量穩(wěn)態(tài)和體重調(diào)節(jié)。Mankowska等[32]首次在拉布拉多犬肥胖模型中對(duì)TNF、RITN和IL6基因的多態(tài)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在TNF基因中有12個(gè)SNPs，RITN基因中有8個(gè)SNPs，IL6基因中有4個(gè)SNPs，TNF基因中的其中兩個(gè)SNPs與人類肥胖易感性關(guān)聯(lián)性極高。肥胖相關(guān)基因SNP位點(diǎn)關(guān)聯(lián)性標(biāo)記從基因本質(zhì)出發(fā)，可將突變精確到點(diǎn)，以射線的方式對(duì)肥胖疾病進(jìn)行探索研究。

2.3 其他疾病模型

Smyth line (SL)雞是自身免疫性白癜風(fēng)唯一的疾病動(dòng)物模型，這種動(dòng)物模型可以表現(xiàn)出人類自身免疫性白癜風(fēng)所有的臨床表現(xiàn)和生物學(xué)特征。Jang等[33]應(yīng)用Illumina測(cè)序技術(shù)結(jié)合Red Jungle Fowl基因組序列組裝對(duì)SL雞進(jìn)行重測(cè)序，在SL雞中發(fā)現(xiàn)ADAMTS13、ASPM、ATP6V0A2、BRCA2、COL12A1、GRM5、LRP2、OBSCN、PLAU、RNF168、STAB2和XIRP1等156個(gè)與白癜風(fēng)易感性相關(guān)的SNPs標(biāo)記，這些位點(diǎn)主要在蛋白激酶、磷酸酶、泛素化等介導(dǎo)的通路機(jī)制中發(fā)揮作用，揭示了氨基酸突變與白癜風(fēng)發(fā)生發(fā)展的潛在聯(lián)系。原發(fā)性開角型青光眼(POAG)是造成人類失明的主要原因，眼壓升高是該病發(fā)生的主要因素， Gelatt等[34]發(fā)現(xiàn)比格犬患POAG的概率很高，Kuchtey等[35]將比格犬作為疾病動(dòng)物模型，通過全基因組SNPs分型后在比格犬20號(hào)染色體長4 Mb的單基因座上定位了疾病基因，該定位與之前報(bào)道的人類19號(hào)染色體上眼內(nèi)壓基因的QTL同源，在發(fā)現(xiàn)的與疾病關(guān)聯(lián)的54個(gè)SNPs中有8個(gè)位點(diǎn)發(fā)生突變，最終鑒定金屬蛋白酶ADAMTS10中的Gly661Arg突變體(甘氨酸突變成精氨酸)是POAG的重要候選基因。低鉀血癥會(huì)造成人肌無力、胃腸道平滑肌張力下降、心臟功能異常、代謝性堿中毒等，臨床上最常見的是人低鉀性周期性麻痹， Lantinga[36]在一只24月齡大的緬甸貓身上發(fā)現(xiàn)了低鉀血癥，是一種純合隱性遺傳病。Gandolfi等[37]使用貓Illumina 63 K ISEVITY DNA芯片在緬甸貓E1染色體上發(fā)現(xiàn)了低鉀血癥候選基因KCNH4和WNK4，并且揭示由于蛋白質(zhì)翻譯過程中的無義突變使WNK4中終止密碼子提前出現(xiàn)，導(dǎo)致所編碼蛋白質(zhì)C末端缺乏卷曲螺旋結(jié)構(gòu)和Akt1/SGK磷酸化位點(diǎn)，影響K+的調(diào)節(jié)。

在動(dòng)物模型中利用SNP標(biāo)記發(fā)現(xiàn)疾病候選基因，然后經(jīng)過驗(yàn)證分析和功能分析，可以準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律。

3 結(jié)語

SNP篩選標(biāo)記的應(yīng)用將動(dòng)物遺傳育種推向一個(gè)新的層次和高度，其克服了傳統(tǒng)育種的局限性，極大程度的提高了動(dòng)物定向育種的效率。此外，SNP常與復(fù)雜性遺傳病致病基因相關(guān)聯(lián)，對(duì)臨床疾病的預(yù)測(cè)、診斷以及治療有重大意義。首先建立人類疾病動(dòng)物模型，然后對(duì)群體基礎(chǔ)上的大量DNA樣本進(jìn)行基因分型，應(yīng)用SNP分型技術(shù)找出致病基因，在動(dòng)物模型中進(jìn)行基因驗(yàn)證，最后將結(jié)果應(yīng)用于臨床研究中。目前SNP分型技術(shù)有測(cè)序法、酶學(xué)檢測(cè)法、雜交檢測(cè)法、液相質(zhì)譜法以及MALDI-TOF-MS，其中雜交檢測(cè)法中基因芯片技術(shù)的應(yīng)用最廣泛，徐偉等[38]結(jié)合全基因組擴(kuò)增技術(shù)和RCR-LDR分型技術(shù)，建立了小鼠冷凍物SNP遺傳鑒定方法，可更加快速準(zhǔn)確的鑒定SNP位點(diǎn)的基因型。SNP分子標(biāo)記多態(tài)性高、密度大、遺傳穩(wěn)定性高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化高通量基因分型，在表型與基因型關(guān)聯(lián)性研究中起重要作用。但現(xiàn)階段仍存在一些不足，現(xiàn)有的SNP分型技術(shù)不能同時(shí)滿足高程度自動(dòng)化分析、反應(yīng)靈敏精確、費(fèi)用適度等要求，不過隨著SNP分型技術(shù)的不斷改進(jìn)，各種疾病數(shù)據(jù)庫的逐步完善，SNP在動(dòng)物資源遺傳育種和人類疾病動(dòng)物模型中研究應(yīng)用的廣度和深度將不斷推進(jìn)。