Slektskapsanalyser av molekylærgenetiske data

Presentasjon om: "Slektskapsanalyser av molekylærgenetiske data"— Utskrift av presentasjonen:

1 Slektskapsanalyser av molekylærgenetiske data
Andreas Radtke Smittevernoverlege St.Olavs hospital

2 Molekylærgenetiske metoder
PFGE MLST MLVA AFLP SNP CRISPR … Helgenomsekvensering

3 Ernst Haeckel, 1866

4

5

6 Ned-opp eller opp-ned tre
Kan være vanskelig å vite hvem som er grunnleggeren av en cluster Enklere å definere slektskap mellom par av stammer og definere opprinnelse derfra

7 Mikrobiologisk phylogeni
Ingen tokogeni Mutasjon og genopptak som drivende Generasjonstid Egenskap A Egenskap B Stamme 1 x1 y0 Stamme 2 x0 y1

8 Typingens formål? Overvåkning av infeksjonssykdom
Nasjonal og internasjonal Undersøkelse av et utbrudd Patogenese og forløp av en infeksjon Virulente og avirulente stammer Bakteriell populasjonsgenetikk Species eller subspeciesnivå Epidemiologisk konkordans Gir analysen et sant bilde av epidemiologien? Gjelder både metoden og analysen

9 Overveininger for en typing
Tid og geografi Enklere å finne korrekt slektskap mellom stammer fra samme tid og geografisk område Bias i stammesamlingen? F.eks. stammesamling GBS fra storfe i Trøndelag

10 Oppløsningsevne av typingsmetoder
Høy oppløslighet, stor datamengde, f.eks. hel-genom-sekvensering Lav oppløslighet, liten datamengde, f.eks. antibiogramm

11 Genetisk klokke og typingsmetoder
Mål: utbruddsoppklaring hurtige forandringer/mutasjoner Bringe frem mest mulig diversitet  PFGE (, AFLP), MLVA Mål: epidemiologisk overvåkning Konserverte områder Mindre diversitet  MLST, MLVA?

12 Dynamikk av genomer Evolusjonær mutasjonsrate
Mutasjonsrate av et gen kjent? Isersjon/delesjon av sekvenser gir «hopp» i evolusjonen Plasmider

13 Monomorphe species Lav diversitet i sequensen
Gir lav oppløsning i en rekke metoder, f.eks. MLST Viktige monomorfe species: M.tuberculosis Y.pestis B. anthracis Salmonella enterocolica (serovar thyphi) M. leprae

14 Interpretasjon av DNA fragmentmønster
F.eks. PFGE Antall bånd Prosentuell likhet av mønstrene Mutasjoner må være i restriksjonsområde for å gi forskjell

15 Interpretasjon av PFGE (etter Tenover)
Ingen forskjell 1-4 bånds forskjell: nært beslektet 5-8 bånds forskjell: mulig beslektet …men hvor mange mutasjoner ligger bak? Best å ha bånd valg av restriksjonsenzym Tenover et al, J Clin Microbioll, 1995, 2233ff

16 Analyse av MLVA profiler
Populasjonsanalyser kan indikere mutasjonsraten i repetisjonsområder Mutasjonsmønster kjent? Stegvis mutasjon mot tilfeldig Mutasjoner kan forekomme under et utbrudd

17 Interpretasjon av data fra DNA sekvenser
Kvalitetssjekk av sekvenser svært viktig Kuratorer forlanger ofte rådataen fra sekvenseringen før de godkjenner nye alleler

18 Typingsmetoder og standartisering
Gelbaserte metoder mot molekylære metoder Databaser må bli bygget på Standardiserte protokoller Strenge kuratorer Ringtester F.eks. PulseNet, MLST.net, spa-typing

19 eBurst Utviklet for MLST
Analyserer hovedsakelig relasjonen mellom nært beslektede genotyper (klonale komplekser) Slektskap (distanse) mellom klonale komplekser blir ikke analysert Tar ikke hensyn til antall stammer i hver ST

20 Minimum spanning tree MST er et resultat av en graph som knytter alle hjørner sammen og gi dem en vekt.

21 Neighbor joining Det initiale treet er stjerneformet, nye noder blir tilføyet endene Forutsetter ikke en konstant evolusjonsrate Distans mellom to par må være kjent og er sentral Rask og ok for store dataset Avhengig av korrekt evolusjonsmodell

22 UPGMA Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean Gir dendrogram
Forutsetter en konstant evolusjonsrate “Molekylær klokke” Enkleste metode for konstruksjon av et tre

23 Konklusjon Analyse må ta hensyn til: Epidemiologisk spørsmålstilling
Typingsmetode Interpretasjonsmetode Tilgjenglige epidemiologiske data må trekkes inn i tolkningen