概念图像显示在反应的不同阶段进行探针和靶络合物，检查突变。红点表示靶碱对中的突变，而具有照明绿灯的序列表明反应中没有发现突变。图片Courtesy Georg Seelig /华盛顿大学
赖斯大学研究人员和华盛顿大学推出了一种双链基因分型的双链方法。
赖斯大学的科学家和华盛顿大学（UW）本周推出了一种突破性的新方法，用于检测人类基因组中称为单核苷酸多态性（SNP）的微小变化。人类基因组有超过60亿基对，并且现代基因组学的一个启示之一是序列中最轻微的变化 - 单核苷酸差异 - 可以具有深远的影响。
新的SNP基因分型技术被称为“双链Toehold交换”，在自然化学中的一篇新论文中描述。专利待处理方法显着不同 - 在表单和性能方面 - 而不是已经用于检测SNP的任何十几个加上方法。
“SNP检测中有两个性能轴 - 读取长度和特异性，”本月加入了大米生物工程系的David Zhang。“我们在每个轴上至少有一个更好的数量级。事实上，在特异性方面，我们的理论工作表明我们可以更好地做出多大，这意味着无论最佳的特异性水平如何具有单股方式，我们最好的是那个数字。“
科学家对数十种物种进行了测序，但这些物种级别的基因组仅识别给予特异性的遗传故事。例如，在人们中，只有几个核苷酸的轻微差异可能意味着绿色或棕色眼睛之间的差异。该物种内的这种类型的遗传变异称为多态性，并且SNP是多态性变化的最小单位。
SNP是人类基因组最常见的遗传变异;已确认超过3000万。但它们也发生在其他物种中，即使在单细胞生物体中。例如，在引起结核病（TB）的细菌中，右侧位置的SNP可以让疾病与利福平抗生素等抗生素一起抗争，其中一种最常见的抗结核药物。虽然小于分子规模，但单核苷酸差异对TB患者具有严重影响。耐药TB患者患者抗药性TB的患者而不是经历六个月的抗生素课程，而不是经历大约20美元的抗生素患者，通常面临两年多的药物治疗，有时有时具有永久性副作用，并且可以花费超过2,500美元。
“耐药结核病是一个巨大的全球问题，而且它的发展越来越大，”该项目的主要研究人员UW合成生物学家Georg Seelig表示。“我们选择在结核病中找到SNP的方法测试的一个原因是因为这些测试对于对抗TB的斗争至关重要。”
现有的SNP检测方法具有相对短的读取长度;这意味着科学家可能不得不运行六个或更多的测试，以寻找基因组的200个碱基对区域中的SNP。稻米方法使用一种新颖的方法来允许更长的读取长度。
“在这些测试中，我们的阅读长度为198个基础，因为我们需要扫描与利福平抵抗相关的SNP所需的区域的长度，”电脑科学与工程技术助理教授和UW电气工程辅导员说。“如果我们需要一个，我们可能已经设计了更长的探测器。我们可以制造的探头的长度没有固有的限制。反应时间 - 不是读取的长度 - 很可能是这种方法的限制器。“
选择性也是SNP检测中的问题。选择性测试越多，检测很少发生的SNP就越有可能。例如，TB患者可能在同一时间用耐药性和非耐药菌株感染。
“患者中只有1％的TB对利福平有抵抗力，”张米的泰德法律JR.生物工程助理教授。“如果你用利福平治疗那个人，结果就是你将杀死99％并给予耐药品种的机会成熟。”
SNP测试需要选择性100至1以精确地诊断上述示例中的患者。张表示，一些目前的方法可以接近这种选择性水平，但只有当样品准备出胃癌温度，pH和其他条件时都是制备。
“我们的选择性大约是12,000至1人在这项研究中，我们不需要任何特殊的条件，”他说。
张和seelig表示，该技术的选择性源于使用双链探针。他们说，制作这些并不容易。该团队必须为双链探针的每一端添加单股的“Toeholds”，以改善反应动力学，并加快足够的结合过程以进行测试。
“我们正在向前迈进，以将该技术应用于传染病诊断，”Seelig说。
该研究由UW研究生Sherry Chen共同撰写。国家卫生研究院，国家科学基金会和DARPA支持了该研究。
出版物：Sherry Xi Chen，等人，“用于检测双链DNA的单碱基变化的条件荧光分子探针，”自然化学（2013）; DOI：10.1038 / nchem.1713
图像：Georg Seelig /华盛顿大学
