SNP基因分型/基因突变检测技术

Sequenom MassARRAY原理简介

美国Sequenom公司MassARRAY SNP基因分型技术是基于飞行质谱的分型技术。首先通过PCR将跨越SNP位点的DNA序列扩增出来，然后应用单一延伸引物(extension primer)扩增PCR产物。设计延伸引物时，要求引物的3‘末端距离SNP位点只有一个碱基。进行延伸反应时使用双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)，以确保延伸引物只延长一个碱基。延伸产物用飞行质谱(TOF, time of flight)进行分析。虽然一个碱基的分子量差别很小，但应用特别设计的飞行质谱足以根据这微小差别进行分型。

MassARRAY的优势是可以进行多重SNP分型，即一个反应可同时分型多个SNP位点。该技术在分析数百上千个样品的数十上百个SNP时具有价格优势。缺点是仪器昂贵。

等位基因专一性PCR（AS-PCR）原理简介

等位基因专一性PCR的原理是根据SNP位点设计某一等位基因专一性引物，使得PCR只扩增某一个等位基因。举例说明，等位基因1和等位基因2 在SNP位点分别为C和T，设计引物时，扩增等位基因1和2的引物分别按照C或T设计，另一引物相同。在最理想情况下，扩增等位基因1的引物不能扩增等位基因2，反之亦然。但实际上由于基因专一性引物只在SNP位点相差一个碱基，二者都可能存在非特异性交叉扩增，即设计扩增等位基因1的引物可以扩增等位基因2，反之亦然。但多数情况下错配扩增的效率比完全互补扩增的效率低。通过在SNP位点外引人额外的错配或优化PCR反应体系，可以进一步增大两者扩增效率的差别。传统的等位基因专一性PCR通过凝胶电泳来分析PCR产物，进而确定基因型。这种方法虽然经济，但出错率高。应用实时荧光PCR进行等位基因专一性PCR，分型准确。

HRM技术原理简介

HRM技术，即高分辨率熔解曲线分析技术 (high resolution melting curve analysis)，是应用高分辨率的荧光染料在饱和浓度下对PCR产物进行熔解曲线分析，通过Tm值和熔解曲线的特征形状，确定SNP基因型，或基因突变。下图示意A－>C突变的HRM分析结果。杂合子A/C的熔解曲线可以清晰地与纯合子A/A 和C/C分开(左图)。纯合子A/A 和C/C熔解曲线区别很小，通过图形处理，二者的区别也显而易见(右图)。熔解曲线分析技术诞生已久，但传统的熔解曲线分析技术因为分辨率低，没有用于基因突变检测和SNP分型。高分辨率熔解曲线分析技术可以分辨一个碱基的区别，已开始用于基因突变检测和SNP分型。几方面技术的进步提升了熔解曲线分析的分辨率。一是高分辨率荧光染料的发现。与传统的荧光染料不同，这些高分辨率荧光染料对DNA聚合酶的抑制作用很小，因而可以在饱和浓度下使用。这就解决了传统荧光染料在低浓度使用时由于与双链DNA解离后又在DNA分子别处结合上去，导致熔解曲线峰很宽，分辨率很低的问题。二是精密荧光PCR仪的使用。这些精密荧光PCR仪，温度控制精密，步距小，而且反应孔位之间温差很小。三是熔解曲线处理软件的进步。先进的高分辨率熔解曲线处理软件通过数据转换去伪存真，让单碱基变化造成的熔解曲线的微小变化显示出来。

要将HRM技术成功用于基因突变检测和SNP分型，除了需要满足以上提到的三个要素外（使用饱和浓度的高分辨率荧光染料，高精密度PCR仪，和卓越的分析软件），还需要精心设计引物，尽量拉开不同基因型的熔解曲线区别；优化反应体系，使得体系和不同样本对熔解曲线的影响最小化。

应用HRM方法分析成百上千个样本的几个SNP位点，具有价格优势。

PCR-限制性内切酶片段多样性（PCR-RFLP）原理简介

PCR-RFLP方法只适应那些由于SNP位点的存在导致酶切位点变化的SNP的分型。首先通过PCR将跨越SNP位点的DNA片段扩增出来，然后用可以区分SNP位点的一个限制性内切酶酶切PCR产物。应用凝胶电泳或毛细管电泳分析酶切产物，根据酶切图谱确定基因型。