SNPs

 

SNP es el acrónimo inglés de Single Nucleotide Polymorphism, el cual podríamos traducir como Polimorfismo de un único nucleótido. Un SNP es una variación en la secuencia de DNA que afecta a una sola base nitrogenada (o nucleótido) de una secuencia del genoma. Para que un cambio de estos pueda considerarse un SNP debe estar presente en más de un 1% de la población. Si no llega al 1%, no se considera SNP sino una mutación puntual (mucho menos frecuente en la población).

 

Los SNP constituyen hasta el 90% de todas las variaciones genómicas humanas, y aparecen cada 1.300 bases en promedio, a lo largo del genoma humano. Estas variaciones en la secuencia del DNA pueden afectar a la respuesta de los individuos a enfermedades, bacterias, virus, productos químicos, fármacos, etc..

Los SNP pueden estar presentes tanto en genes, o también llamados secuencias codificantes (secuencias de la molécula de DNA que contienen la información para la producción de las proteínas), como en las secuencias no codificantes. Cuando se encuentran en regiones codificantes pueden tener más impacto en la función de una proteína, pero realmente todos los SNPs pueden estar relacionados, o no, con una enfermedad.

Debido a que los SNP no cambian mucho de una generación a otra, es sencillo seguir su evolución en estudios de poblaciones. También se utilizan en algunos tipos de pruebas genéticas y su estudio es de gran utilidad para la investigación médica en el desarrollo de fármacos, además de en la identificación forense.

En los últimos años, una gran cantidad de diferentes metodologías para el análisis de SNPs se han desarrollado, basadas en métodos de discriminación alélica y plataformas de detección. Las técnicas se pueden agrupar en cuatro grupos en base a su mecanismo molecular:

• Hibridación alélica específica
• Extensión de primer
• Ligación de oligonucleótidos
• Escisión invasiva

Esto debe acompañarse o, mejor dicho, combinarse con métodos de detección de los productos de cada tipo de reacción:

• Fluorescencia
• Luminiscencia
• Espectrometría de masa
• Otros

Podemos agrupar las técnicas en dos grandes grupos en función del soporte que se utiliza para llevarlas a cabo:

-          Reacciones homogéneas: tienen lugar en solución (líquida)

-          Reacciones en soporte sólido, como en láminas de vídrio, chips, etc.

En general, las reacciones homogéneas son más susceptibles a la automatización ya que no requieren pasos de separación o purificación después de la reacción de discriminación alélica. A pesar de todo, el mayor inconveniente de las homogéneas es la capacidad multiplex, necesaria para la optimización de los análisis.

Por el contrario, las reacciones en soporte sólido tienen una mayor capacidad multiplex pero requieren más manipulación, lo cual puede ser un gran inconveniente.

 A grandes rasgos, seguidamente explicaremos las dos técnicas principales de uso forense.

Hibridación alélica específica 

También conocido como hibridación de oligonucleótidos específico de alelo (ASO), se basa en la distinción entre dos DNA diana (muestras) en una posición de un único nucleótido por hibridación. Se designan dos sondas específicas, normalmente con la base polimórfica en posición central en la secuencia de la sonda. Bajo condiciones óptimas, sólo los híbridos sonda-diana perfectamente unidos son estables y las sondas con un nucleótido que no aparea bien no es estable. La detección de esta inestabilidad nos permite detectar el SNP polimórfico.

Extensión de primer

Se basa en la habilidad de un enzima llamado DNA polimerasa, el cual es capaz de incorporar nucleótidos específicos complementarios a la secuencia del DNA molde, que en los casos de estudio forense, será el DNA muestra. Hay diferentes variaciones de la reacción de extensión de primer, sin embargo, se pueden dividir en dos tipos principales de reacción.

-     Reacción de minisecuenciación, donde la base polimórfica se determina por la adición de desoxiribonucleótidos (los nucleótidos antes de formar la cadena de DNA) complementarios a la base en cuestión por la DNA polimerasa.

-          Extensión alelo-específica, dónde la DNA polimerasa amplifica sólo si el primer (comprado en un kit comercial) se une y encaja perfectamente con la secuencia molde.
 

 

Estas dos técnicas, pues, son las que más se usan, con sus distintas variantes y complejidades específicas, en el ámbito forense.

En el campo de las ciencias forenses el interés por los SNP crece constantemente. La razón es que los SNPs tienen características que los hacen apropiados para los estudios forenses. Primero, tienen tasas de mutación muy bajas, característica que les hace interesantes para estudios de paternidad, ya que la presencia de un mismo SNP en dos muestras de individuos diferentes puede comportar una relación de parentesco entre ambos individuos. En segundo lugar, son muy adecuados para la automatización del análisis. Además, lo que las hace especiales es el hecho que pueden ser analizados amplicones cortos, hecho que permite el estudio de secuencias de DNA muy degradado (ya sea por antigüedad o exposición a condiciones extremas).

A pesar de todo también tienen ciertas limitaciones. Una de ellas y de gran importancia es el hecho que se requieren alrededor de 4 veces el número de STR, es decir, por cada STR que analizamos necesitamos cuatro SNPs para lograr el mismo grado de discriminación de resultados. Esto es debido a que los SNPs son menos polimórficos que los STR (difieren menos entre individuos) por lo que se necesita analizar más SNP para alzanzar poderes de discriminación similares a los que se obtiene mediante análisis de STR. Se necesitan alrededor de 40-60 SNPs para obtener un poder de discriminación similar a las técnicas STR multiplex que se utilizan actualmente en el ámbito forense.

Si los SNPs reemplazarán los STRs como método principal de elección en el ámbito forense es todavía una conjetura, pero no hay lugar a dudas que es útil en algunas aplicaciones específicas. La estandardización y la validación entre los distintos laboratorios forenses serán la clave para el uso de los SNPs en el campo de las ciencias forenses. Todavía, no están lo suficientemente optimizadas como para arrebatar el primer lugar a las STR.

 

 

 


*Figuras 2 y 3 extraídas de SNPs in forensic genetics: a review on SNP typing methodologies (Sobrino et al)  Forensic Science International 154, 181-194 (2005).