single nucleotide polymorphism (SNP)

เขียนโดย biology เมื่อ . หัวข้อ บทความ

single nucleotide polymorphism (SNP)

ธีรพัฒน์  เวชชประสิทธิ์

         ถ้าขยาย DNA ของสิ่งมีชีวิตจะเห็นโครงสร้างที่เกิดจากการเรียงตัวกันของนิวคลีโอไทด์ที่มีเบส 4 ชนิด คือเบสกลุ่มพิวรีน (purine) ได้แก่ อะดีนีน (A) และกวานีน (G) กับเบสกลุ่มไพริมิดีน (pyrimidine) ได้แก่ ไซโทซีน (C) และไทมีน (T) ในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันการเรียงตัวของลำดับเบสบน DNA แทบจะเหมือนกันทั้งหมด แต่จะมีบางตำแหน่งที่ลำดับเบสแตกต่างกันไปความแตกต่างนี้เกิดจากการแทนที่คู่เบส (base-pair substitution) ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ 4 รูปแบบจากการแทนที่คู่เบสทั้ง 4 ชนิด ดังภาพที่ 1

ภาพที่ 1 รูปแบบที่เกิดจากการแทนที่คู่เบส

         ในประชากรหนึ่งๆ ถ้าพบตำแหน่งของเบส 1 เบสถูกแทนที่บนสาย DNA บริเวณเดียวกัน น้อยกว่าร้อยละ 1 ของจำนวนประชากรและมักทำให้เกิดความผิดปกติในสิ่งมีชีวิตจัดเป็นมิวเทชัน (mutation) เช่น คนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ เกิดจากการแทนที่ไทมีนด้วยอะดีนีนในยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเซลล์เม็ดเลือดแดงทำให้เกิดการสังเคราะห์กรดอะมิโนเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ส่งผลให้เกิดการสร้างเซลล์เม็ดเลือดแดงที่มีลักษณะผิดปกติ แต่ถ้าในประชากรหนึ่งๆ พบว่าตำแหน่งของเบส 1 เบสถูกแทนที่ที่บริเวณเดียวกันบนสาย DNA มากกว่าร้อยละ 1 ของจำนวนประชากรและมักไม่ทำให้เกิดความผิดปกติในสิ่งมีชีวิตจัดเป็น single nucleotide polymorphism ใช้คำย่อว่า SNP และนิยมอ่านว่าสนิป โดย SNP เป็นความแปรผันหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic polymorphism) รูปแบบหนึ่ง หากพิจารณา SNP ที่เกิดขึ้นบน DNA เพียงตำแหน่งเดียวอาจจะไม่สามารถเห็นความแปรผันหลากหลายทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตแต่ละตัวได้ แต่เมื่อพิจารณา SNP ที่เกิดขึ้นหลายๆ ตำแหน่งร่วมกันจะเกิดรูปแบบของความแตกต่างของลำดับเบสบนสาย DNA ที่เรียกว่า haplotype เช่น เมื่อพิจารณา SNP 3 ตำแหน่งที่เกิดขึ้นบริเวณใกล้กันบนสาย DNA ถ้า SNP ตำแหน่งที่ 1 เกิดการแทนที่ระหว่างเบส C กับ T ส่วน SNP ตำแหน่งที่ 2 เกิดการแทนที่ระหว่างเบส A กับ G และ SNP ตำแหน่งที่ 3 เกิดการแทนที่ระหว่างเบส G กับ T ความน่าจะเป็นในการเกิด haplotype มีได้ 8 แบบ (23) ดังภาพที่ 2 ก. ลักษณะของ haplotype ในจีโนมจะกระจายอยู่ทั่วไปเป็นกลุ่มเรียกว่า haplotype block ซึ่ง SNP ที่เกิดใน haplotype block นี้มีแนวโน้มที่จะถูกถ่ายทอดไปด้วยกันทั้งหมดเป็นชุดโดยที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะในกลุ่มประชากรที่ไม่มีการอพยพ เคลื่อนย้าย ทำให้พบรูปแบบ haplotype เพียงไม่กี่รูปแบบ เช่น haplotype block ที่มี SNP 3 ตำแหน่ง แม้ว่าความน่าจะเป็นของรูปแบบ haplotype มีได้ 8 แบบ แต่พบรูปแบบของ haplotype เพียง 5 รูปแบบ แสดงว่า haplotype อีก 3 รูปแบบอาจไม่เกิดขึ้นในกลุ่มประชากร หรืออาจเกิดขึ้นน้อยมากจนไม่สามารถถ่ายทอดรูปแบบทั้ง 3 รูปแบบนั้นสู่ประชากรในรุ่นลูกหลานได้ ดังภาพที่ 2 ข.

ภาพที่ 2 รูปแบบของ haplotype บริเวณ haplotype block บนสาย DNA ที่เกิด SNP 3 ตำแหน่ง

                                           ก. ความน่าจะเป็นในการเกิด haplotype มีได้ 8 รูปแบบ

                                           ข. รูปแบบ haplotype ที่พบในกลุ่มประชากรอาจมีเพียง 5 รูปแบบ

         มนุษย์จะมี haplotype อยู่เป็นคู่ โดยได้มาจากพ่อ 1 แบบและจากแม่ 1 แบบ ซึ่งอาจจะเป็นรูปแบบของ haplotype ที่เหมือนหรือแตกต่างกันก็ได้ เรียกรูปแบบของ haplotype ที่อยู่เป็นคู่นี้ว่า SNP profile ดังภาพที่ 3

ภาพที่ 3 SNP profile ที่เกิดจากคู่ของ haplotype ที่ได้จากพ่อและแม่

                                                   SNP profile 1 ได้มาจาก haplotype 8 ของทั้งพ่อและแม่

                                                   SNP profile 2 ได้มาจาก haplotype 4 ของพ่อและ haplotype 2 ของแม่          การใช้ประโยชน์จาก SNP ดังที่ทราบมาแล้วว่า SNP มักไม่ทำให้เกิดความผิดปกติในสิ่งมีชีวิตคืออาจไม่ส่งผลต่อการเกิดโรคต่างๆ โดยตรง แต่ตำแหน่งการเกิด SNP มักมีความสัมพันธ์กับการเกิดโรคหรือการตอบสนองต่อยาที่ใช้รักษาโรค จึงสามารถนำข้อมูล SNP ไปใช้ในการวินิจฉัยโรค การพัฒนายา รวมทั้งการเลือกใช้วิธีรักษาและเลือกชนิดของยาที่เหมาะสมกับประชากรที่มี SNP profile ต่างๆ ได้ ตัวอย่างเช่นคนที่เป็นโรคหอบหืด แพทย์จะให้ยาที่ใช้ในการรักษาคือ Albuterol กลไกการทำงานของยาชนิดนี้จะเข้าจับกับโปรตีนชนิดหนึ่งที่ชื่อว่า beta 2 AR ซึ่งโปรตีนชนิดนี้จะทำหน้าที่เป็นตัวรับสำหรับสารที่ทำให้เกิดโรคหอบหืด การสร้างโปรตีน beta 2 AR ถูกกำหนดโดยยีน ADRB2 แต่จากการรักษาด้วยยาดังกล่าวพบว่าผู้ป่วยมีการตอบสนองต่อยาชนิดนี้ได้ดีไม่เท่ากัน ดังนั้นจึงมีการศึกษา SNP profile ของมนุษย์ในการตอบสนองต่อยา Albuterol ว่ามีความแตกต่างกันอย่างไร จากการตรวจสอบลำดับเบสของ haplotype block บริเวณที่มียีน ADRB2 บนสาย DNA พบว่ามี SNP เกิดขึ้นใน haplotype block ทั้งหมด 13 ตำแหน่ง แต่เมื่อตรวจสอบรูปแบบของ haplotype ในประชากรกลุ่มใหญ่พบว่ามีรูปแบบของ haplotype เพียง 12 รูปแบบ (จากความน่าจะเป็นที่จะเกิดได้ 213 รูปแบบ) และสามารถแบ่งเป็น SNP profile ของกลุ่มประชากรดังกล่าวออกได้เป็น 5 กลุ่มใหญ่ๆ ซึ่งแต่ละกลุ่มของจำนวนประชากรอาจมีสัดส่วนของ SNP profile ไม่เท่ากันดังภาพที่ 4

ภาพที่ 4 SNP profile A-E จาก DNA ของกลุ่มประชากรบริเวณที่มียีน ADRB2

         เมื่อตรวจสอบ SNP profile ของผู้ป่วยโรคหอบหืดต่อการตอบสนองของยา Albuterol พบว่าการตอบสนองต่อยาของผู้ป่วยที่มี SNP profile ทั้ง 5 กลุ่มมีความแตกต่างกันดังตารางที่ 1

ตารางที่ 1การตอบสนองต่อยา Albuterol ของ SNP profile แบบต่างๆ

         ในอนาคตเมื่อมีผู้ป่วยโรคหอบหืดมาทำการรักษา แพทย์จะทำการตรวจสอบ SNP profile ของผู้ป่วยว่าเป็นรูปแบบใดและจะใช้ยาชนิดใดในการรักษา เช่น ถ้าผู้ป่วยมี SNP profile เป็นแบบ E แบบ B หรือแบบ C แพทย์สามารถใช้ Albuterol ในการรักษาได้ หากมี SNP profile เป็นแบบ A หรือแบบ D แพทย์จำเป็นต้องใช้ยาชนิดอื่นในการรักษาต่อไป   เอกสารอ้างอิง    สมาคมพันธุศาสตร์แห่งประเทศไทย และสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.). ความหลากหลายทางพันธุกรรมในมนุษย์. สาระน่ารู้อณูพันธุศาสตร์. 2548. Genetic Science Learning Center (1969, December 31) Making SNPs Make Sense. Learn.Genetics. Retrieved July 18, 2012, from http://learn.genetics.utah.edu/content/health/pharma/snips/

484 total views, 0 views today