Microsatellite standardization and evaluation of genotyping error in a large multi-partner research programme for conservation of Atlantic salmon (Salmo salar L.).

Microsatellite genotyping is a common DNA characterization technique in population, ecological and evolutionary genetics research. Since different alleles are sized relative to internal size-standards, different laboratories must calibrate and standardize allelic designations when exchanging data. This interchange of microsatellite data can often prove problematic. Here, 16 microsatellite loci were calibrated and standardized for the Atlantic salmon, Salmo salar, across 12 laboratories. Although inconsistencies were observed, particularly due to differences between migration of DNA fragments and actual allelic size ('size shifts'), inter-laboratory calibration was successful. Standardization also allowed an assessment of the degree and partitioning of genotyping error. Notably, the global allelic error rate was reduced from 0.05 ± 0.01 prior to calibration to 0.01 ± 0.002 post-calibration. Most errors were found to occur during analysis (i.e. when size-calling alleles; the mean proportion of all errors that were analytical errors across loci was 0.58 after calibration). No evidence was found of an association between the degree of error and allelic size range of a locus, number of alleles, nor repeat type, nor was there evidence that genotyping errors were more prevalent when a laboratory analyzed samples outside of the usual geographic area they encounter. The microsatellite calibration between laboratories presented here will be especially important for genetic assignment of marine-caught Atlantic salmon, enabling analysis of marine mortality, a major factor in the observed declines of this highly valued species.

Development of a genotyping microarray for Usher syndrome

Usher syndrome, a combination of retinitis pigmentosa (RP) and sensorineural hearing loss with or without vestibular dysfunction, displays a high degree of clinical and genetic heterogeneity. Three clinical subtypes can be distinguished, based on the age of onset and severity of the hearing impairment, and the presence or absence of vestibular abnormalities. Thus far, eight genes have been implicated in the syndrome, together comprising 347 protein-coding exons.

A novel method of microsatellite genotyping-by-sequencing using individual combinatorial barcoding

This study examines the potential of next-generation sequencing based ‘genotyping-by-sequencing’ (GBS) of microsatellite loci for rapid and cost-effective genotyping in large-scale population genetic studies. The recovery of individual genotypes from large sequence pools was achieved by PCR-incorporated combinatorial barcoding using universal primers. Three experimental conditions were employed to explore the possibility of using this approach with existing and novel multiplex marker panels and weighted amplicon mixture. The GBS approach was validated against microsatellite data generated by capillary electrophoresis. GBS allows access to the underlying nucleotide sequences that can reveal homoplasy, even in large datasets and facilitates cross laboratory transfer. GBS of microsatellites, using individual combinatorial barcoding, is potentially faster and cheaper than current microsatellite approaches and offers better and more data.

SnaPshot based genotyping of the RYR1 mutation in Portuguese breeds of pigs

The porcine stress syndrome or malignant hyperthermia is an inherited autosomic recessive disease, which results in neuromuscular disorders leading to death in homozygous individuals and is associated with deterioration of meat quality. The defect in susceptible animals results from modifications in the calcium release channel or Ryanodine Receptor (RYR1), with a mutation leading to a C to T transition in nucleotide 1843 of the gene. The objective of this work was to develop a method based on analysis of SNPs to detect the mutation described in the RYR1 locus in pigs, and study polymorphisms of the gene in four exotic (Large White, Landrace, Duroc and Pietrain) and three native (Bísaro, Alentejano and Malhado de Alcobaça) breeds of pigs in Portugal. The method was successful in identifying the mutation by analysis of SNPs, and results indicate a high incidence of the mutant allele in Pietrain (0.75) and, to a lesser degree, in Malhado de Alcobaça (0.34) and Landrace (0.28); frequencies in Alentejano, Bísaro and Large White ranged between 0.04 and 0.09. These results suggest the need to establish breeding programs aimed at eliminating the susceptibility allele from those populations.

Restriction site-associated DNA sequencing, genotyping error estimation and de novo assembly optimization for population genetic inference.

Restriction site-associated DNA sequencing (RADseq) provides researchers with the ability to record genetic polymorphism across thousands of loci for nonmodel organisms, potentially revolutionizing the field of molecular ecology. However, as with other genotyping methods, RADseq is prone to a number of sources of error that may have consequential effects for population genetic inferences, and these have received only limited attention in terms of the estimation and reporting of genotyping error rates. Here we use individual sample replicates, under the expectation of identical genotypes, to quantify genotyping error in the absence of a reference genome. We then use sample replicates to (i) optimize de novo assembly parameters within the program Stacks, by minimizing error and maximizing the retrieval of informative loci; and (ii) quantify error rates for loci, alleles and single-nucleotide polymorphisms. As an empirical example, we use a double-digest RAD data set of a nonmodel plant species, Berberis alpina, collected from high-altitude mountains in Mexico.

Development of a Blood Antigen Molecular Profiling Panel using Genotyping Technologies for Patients Requiring Frequent Transfusions

Contexte. Les phénotypes ABO et Rh(D) des donneurs de sang ainsi que des patients transfusés sont analysés de façon routinière pour assurer une complète compatibilité. Ces analyses sont accomplies par agglutination suite à une réaction anticorps-antigènes. Cependant, pour des questions de coûts et de temps d’analyses faramineux, les dons de sang ne sont pas testés sur une base routinière pour les antigènes mineurs du sang. Cette lacune peut résulter à une allo-immunisation des patients receveurs contre un ou plusieurs antigènes mineurs et ainsi amener des sévères complications pour de futures transfusions. Plan d’étude et Méthodes. Pour ainsi aborder le problème, nous avons produit un panel génétique basé sur la technologie « GenomeLab _SNPstream» de Beckman Coulter, dans l’optique d’analyser simultanément 22 antigènes mineurs du sang. La source d’ADN provient des globules blancs des patients préalablement isolés sur papiers FTA. Résultats. Les résultats démontrent que le taux de discordance des génotypes, mesuré par la corrélation des résultats de génotypage venant des deux directions de l’ADN, ainsi que le taux d’échec de génotypage sont très bas (0,1%). Également, la corrélation entre les résultats de phénotypes prédit par génotypage et les phénotypes réels obtenus par sérologie des globules rouges et plaquettes sanguines, varient entre 97% et 100%. Les erreurs expérimentales ou encore de traitement des bases de données ainsi que de rares polymorphismes influençant la conformation des antigènes, pourraient expliquer les différences de résultats. Cependant, compte tenu du fait que les résultats de phénotypages obtenus par génotypes seront toujours co-vérifiés avant toute transfusion sanguine par les technologies standards approuvés par les instances gouvernementales, les taux de corrélation obtenus sont de loin supérieurs aux critères de succès attendus pour le projet. Conclusion. Le profilage génétique des antigènes mineurs du sang permettra de créer une banque informatique centralisée des phénotypes des donneurs, permettant ainsi aux banques de sang de rapidement retrouver les profiles compatibles entre les donneurs et les receveurs.

The Development, Validation and Implementation of a Broad-Based ADME Genotyping Assay into Research and Clinical Trials

Afin d’adresser la variabilité interindividuelle observée dans la réponse pharmacocinétique à de nombreux médicaments, nous avons créé un panel de génotypage personnalisée en utilisant des méthodes de conception et d’élaboration d’essais uniques. Celles-ci ont pour but premier de capturer les variations génétiques présentent dans les gènes clés impliqués dans les processus d'absorption, de distribution, de métabolisme et d’excrétion (ADME) de nombreux agents thérapeutiques. Bien que ces gènes et voies de signalement sont impliqués dans plusieurs mécanismes pharmacocinétiques qui sont bien connues, il y a eu jusqu’à présent peu d'efforts envers l’évaluation simultanée d’un grand nombre de ces gènes moyennant un seul outil expérimental. La recherche pharmacogénomique peut être réalisée en utilisant deux approches: 1) les marqueurs fonctionnels peuvent être utilisés pour présélectionner ou stratifier les populations de patients en se basant sur des états métaboliques connus; 2) les marqueurs Tag peuvent être utilisés pour découvrir de nouvelles corrélations génotype-phénotype. Présentement, il existe un besoin pour un outil de recherche qui englobe un grand nombre de gènes ADME et variantes et dont le contenu est applicable à ces deux modèles d'étude. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé un panel d’essais de génotypage de 3,000 marqueurs génétiques ADME qui peuvent satisfaire ce besoin. Dans le cadre de ce projet, les gènes et marqueurs associés avec la famille ADME ont été sélectionnés en collaboration avec plusieurs groupes du milieu universitaire et de l'industrie pharmaceutique. Pendant trois phases de développement de cet essai de génotypage, le taux de conversion pour 3,000 marqueurs a été amélioré de 83% à 97,4% grâce à l'incorporation de nouvelles stratégies ayant pour but de surmonter les zones d'interférence génomiques comprenant entre autres les régions homologues et les polymorphismes sous-jacent les régions d’intérêt. La précision du panel de génotypage a été validée par l’évaluation de plus de 200 échantillons pour lesquelles les génotypes sont connus pour lesquels nous avons obtenu une concordance > 98%. De plus, une comparaison croisée entre nos données provenant de cet essai et des données obtenues par différentes plateformes technologiques déjà disponibles sur le marché a révélé une concordance globale de > 99,5%. L'efficacité de notre stratégie de conception ont été démontrées par l'utilisation réussie de cet essai dans le cadre de plusieurs projets de recherche où plus de 1,000 échantillons ont été testés. Nous avons entre autre évalué avec succès 150 échantillons hépatiques qui ont été largement caractérisés pour plusieurs phénotypes. Dans ces échantillons, nous avons pu valider 13 gènes ADME avec cis-eQTL précédemment rapportés et de découvrir et de 13 autres gènes ADME avec cis eQTLs qui n'avaient pas été observés en utilisant des méthodes standard. Enfin, à l'appui de ce travail, un outil logiciel a été développé, Opitimus Primer, pour aider pour aider au développement du test. Le logiciel a également été utilisé pour aider à l'enrichissement de cibles génomiques pour d'expériences séquençage. Le contenu ainsi que la conception, l’optimisation et la validation de notre panel le distingue largement de l’ensemble des essais commerciaux couramment disponibles sur le marché qui comprennent soit des marqueurs fonctionnels pour seulement un petit nombre de gènes, ou alors n’offre pas une couverture adéquate pour les gènes connus d’ADME. Nous pouvons ainsi conclure que l’essai que nous avons développé est et continuera certainement d’être un outil d’une grande utilité pour les futures études et essais cliniques dans le domaine de la pharmacocinétique, qui bénéficieraient de l'évaluation d'une longue liste complète de gènes d’ADME.