کار با ابزار تحت وب WASP

WASP: یک ابزار طراحی سنجش آلل خاص PCR مبتنی بر وب برای تشخیص SNP ها و جهش ها

واکنش زنجیره ای پلیمراز آلل خاص (AS) یک روش راحت و ارزان برای تعیین ژنوتیپ پلی مورفیسم های تک نوکلئوتیدی (SNP) و جهش ها می باشد و در بسیاری از مطالعات اخیر از جمله ژنتیک جمعیت، ژنتیک مولکولی و فارماکوژنومیک استفاده شده است. استفاده از ابزارهای طراحی پرایمر شناخته شده AS برای ایجاد پرایمرها منجر به فرآیندهای دست و پا گیر برای کاربران بی تجربه می شود زیرا اطلاعات در مورد SNP و Mutation باید از پایگاه های داده عمومی قبل از طراحی به دست آید. علاوه بر این، اکثر این ابزارها افزایش عدم تطابق را با پرایمرهای طراحی شده ارائه نمی دهند.

WASP یک برنامه تحت وب می باشد که امکان طراحی پرایمر AS را فراهم می کند. این ابزار می تواند به طور موثر پرایمرهای AS را برای SNP های انسانی و همچنین جهش ها طراحی کند. برای کمک به دانشمندان در جمع‌آوری اطلاعات لازم در مورد چندشکلی‌های هدف، این ابزار یک پایگاه داده SNP محلی حاوی بیش از 10 میلیون SNP از جمعیت‌های مختلف از پایگاه‌های داده عمومی، یعنی NCBI dbSNP، HapMap و JSNP را فراهم می کند.

این پایگاه داده ها کاملا با ابزار ادغام شده است تا کاربران بتوانند طراحی SNP های موجود را بدون خارج شدن از سایت انجام دهند. برای تضمین اختصاصیت پرایمرهای AS، سیستم پیشنهادی از یک تکنیک افزایش اختصاصیت پرایمر استفاده می کند که به طور گسترده در پروتکل های آزمایشی استفاده می‌شود.

به طور خاص، WASP از اثرات بی ثبات کننده مختلف با ایجاد یک mismatch در باز ماقبل آخر (دوم تا آخر از انتهای 3’) پرایمرهای AS برای بهبود پرایمرهای حاصله AS استفاده می کند. علاوه بر این، WASP رابط کاربری گرافیکی را از طریق SVG ارائه می دهد که به کاربران امکان می دهد SNP ها را انتخاب کرده و پرایمرهای طراحی شده و شرایط آنها را به صورت گرافیکی تجسم کنند.

در نتیجه، WASP ابزاری برای طراحی پرایمرهای AS برای SNP ها و جهش ها ارائه می دهد. این ابزار با ادغام پایگاه داده برای SNP های شناخته شده ( با استفاده از شناسه ژن یا شماره rs)، روند زمان بر دریافت توالی های flanking و سایر اطلاعات مرتبط از پایگاه های داده عمومی SNP را تسهیل می کند. WASP با استفاده از رابط کاربر پسند SVG به طور مستقیم پرایمرهای طراحی شده را ارائه می دهد که به کاربران کمک می کند تا طراحی را export کنند یا تنظیمات بیشتری را انجام دهند. این نرم افزار به صورت رایگان در http://bioinfo.biotec.or.th/WASP قابل دسترسی است.

یکی از نتایج پروژه ژنوم انسان، استفاده از داده های پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی (SNP) است. چنین پلی‌مورفیسم‌هایی از جمله موارد نادر مانند جهش‌ها نشان‌دهنده چگونگی واکنش‌های ژنتیکی متفاوت ما به محیط و همچنین استعداد ابتلا به بیماری‌های خاص و اثرات متفاوت درمان‌های دارویی است. بنابراین، این تغییرات نقش مهمی در بسیاری از مطالعات از جمله ژنتیک جمعیت، ژنتیک مولکولی و فارماکوژنومیک دارند.

تکنیک AS-PCR به عنوان سیستم جهش مقاوم به تکثیر (ARMS) نیز شناخته می شود. این تکنیک یک پروتکل ژنوتیپی سریع و قابل اعتماد است که به حداقل ابزار موجود در اکثر آزمایشگاه ها نیاز دارد. این تکنیک تنها زمانی مبتنی بر گسترش پرایمر است که انتهای 3’ آن مکمل کاملی برای آلل موجود در نمونه ورودی باشد. بنابراین، اگر یک پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی رخ دهد، نتایج ژنوتیپ را می توان به سادگی با مقایسه طول محصولات PCR مشاهده کرد.

چندین ابزار بیوانفورماتیک خودکار برای طراحی پرایمرهای مختص آلل یا AS در دسترس هستند، مانند Terra-primer، Primo SNP و یک نرم افزار تجاری به نام Visual-OMP. با این حال، هیچ یک از ابزارهای موجود، سیستم ورودی یکپارچه ای را ارائه نمی دهند که کاربران بتوانند نشانگرهایی را برای تعیین ژنوتیپ از درون چارچوب برنامه بازیابی کنند. علاوه بر این، پرایمرهای AS حاصل از این برنامه ها ممکن است به اندازه کافی مختص آلل نباشند، چرا که تنها یک عدم تطابق در نوکلئوتید پایانی است که ممکن است قادر به تمایز انواع وحشی و جهش‌یافته نباشد.

برای غلبه بر این مشکلات، یک پایگاه داده SNP و رابط گرافیکی بصری باید با ابزار طراحی پرایمر AS ادغام شود، در نتیجه، یک ابزار جدید به نام WASP یا ابزار تحت وب طراحی پرایمر مختصص آلل ارائه شده است. این ابزار به طور خودکار شرایط تمایزی کالیبره شده را برای سنجش AS-PCR ایجاد می کند. با اتخاذ این پروتکل، ابزار پیشنهادی می‌تواند اختصاصیت پرایمر AS را در طول واکنش PCR با ایجاد mismatch در نوکلئوتید ماقبل آخر (دوم به انتها) پرایمر AS افزایش دهد.

ابزار WASP، از یک پایگاه داده SNP محلی، شامل SNP های موجود در dbSNP، HapMap و JSNP برای جستجو و بازیابی اطلاعات ورودی SNP از داخل ابزار استفاده می کند. بنابراین، این مراحل اضافی جمع آوری SNP ها از وب سایت های مختلف و کپی پیست کردن آن ها در ابزار طراحی پرایمر را حذف می کند. از طریق یک رابط کاربری گرافیکی منحصر به فرد SVG، ابزار WASP یک طراحی پرایمر برای چندین SNP را ارائه می دهد که در پایگاه داده های عمومی ذخیره می شوند.

همچنین توجه داشته باشید که WASP سنجش AS-PCR را برای تعیین ژنوتیپ SNP هایی که در این پایگاه داده نیستند، با ارائه توالی های جانبی و همچنین SNP(های) هدف برای برنامه محاسبه می کند. به صورت اختیاری برای بهینه سازی آزمایش PCR، شرایط استاندارد PCR را می توان از طریق پارامترهای پرایمر اصلاح کرد. اگر شرایط طراحی برآورده شود، پرایمرهای AS و اولیگوپرایمرهای رایج آن‌ها به صورت گرافیکی نمایش داده می شوند یا دلایلی که چرا نمی‌توانند طراحی شوند، نمایش داده می‌شوند.

WASP یک برنامه تحت وب است که با استفاده از Ruby on Rails Framework ساخته شده است. این برنامه در پایگاه داده SNP محلی که سرور پایگاه داده MySQL را اجرا می کند، یکپارچه شده است. این پایگاه داده اغلب اطلاعات SNP عمومی و داده های مرجع مرتبط را از پایگاه های داده عمومی SNP جمع آوری می کند. هسته محاسباتی در محیط یونیکس اجرا می شود که شامل چهار ماژول است: یک) ماژول ورودی دو) ماژول تجزیه سه) ماژول تجزیه و تحلیل سنجش AS-PCR و چهار) ماژول نمایش گرافیکی (شکل یک)