Microarray DNA dalam apa yang ia ada, prosedur dan aplikasi



A Microarray DNA, Juga dipanggil cip DNA atau microarray DNA, ia terdiri daripada satu siri serpihan DNA berlabuh kepada sokongan fizikal bahan berubah-ubah, sama ada plastik atau kaca. Setiap sekeping DNA mewakili urutan yang melengkapi gen tertentu.

Objektif utama microarrays adalah kajian perbandingan ekspresi gen tertentu minat. Sebagai contoh, adalah biasa bahawa teknik ini digunakan untuk dua sampel - satu di bawah keadaan yang sihat dan satu patologi - untuk mengenal pasti gen yang dinyatakan dan yang tidak dalam sampel yang membentangkan keadaan. Sampel tersebut boleh dijadikan sel atau tisu.

Secara umum ekspresi gen dapat dikesan dan disukat terima kasih kepada penggunaan molekul fluorescent. Manipulasi cip itu dilakukan dalam kebanyakan kes oleh robot dan sejumlah besar gen dapat dianalisis secara serentak.

Teknologi inovatif ini berguna untuk pelbagai disiplin, dari diagnostik perubatan kepada pelbagai kajian biologi molekular dalam bidang proteomik dan genomik.

Indeks

  • 1 Apa itu terdiri daripada??
    • 1.1 Jenis mikroarray
  • 2 Prosedur
    • 2.1 pengasingan RNA
    • 2.2 Pengeluaran dan pelabelan cDNA
    • 2.3 Hibridisasi
    • 2.4 Pembacaan sistem
  • 3 Aplikasi
    • 3.1 Kanser
    • 3.2 penyakit lain
  • 4 Rujukan

Apa itu terdiri daripada??

Microarray DNA (asid deoxyribonucleic) adalah satu set segmen DNA tertentu yang dilampirkan pada matriks pepejal. Urutan ini bersandar kepada gen yang ingin dikaji dan mungkin ada sehingga 10,000 gen per cm2.

Ciri-ciri ini membolehkan kajian sistematik dan besar-besaran mengenai ekspresi gen organisma.

Maklumat yang memerlukan sel untuk operasinya dikodkan dalam unit yang dipanggil "gen". Gen tertentu mengandungi arahan untuk penciptaan molekul biologi penting yang dipanggil protein.

Sebuah gen dinyatakan jika DNAnya ditranskripsikan kepada molekul perantara RNA utusan dan ekspresi gen boleh berbeza bergantung pada tahap transkripsi segmen DNA ini. Dalam kes tertentu, perubahan ekspresi mungkin menunjukkan penyakit.

Prinsip hibridisasi menjadikan operasi microarrays mungkin. DNA adalah molekul yang terdiri daripada empat jenis nukleotida: adenin, timin, guanin dan sitosin.

Untuk membentuk struktur heliks ganda, adenin dikumpulkan dengan timin dan sitosin dengan guanin. Oleh itu, dua rantai pelengkap dapat dihubungkan dengan ikatan hidrogen.

Jenis microarrays

Dari segi struktur microarrays, terdapat dua variasi: sebatian diperibadikan daripada DNA pelengkap atau oligonukleotides, dan microarrays berkepadatan tinggi komersial yang dihasilkan oleh syarikat komersial, seperti Affymetrix GeneChip.

Jenis pertama microarray membolehkan analisis RNA daripada dua sampel yang berbeza dalam cip tunggal, manakala Perubahan kedua adalah jenis perdagangan dan mempunyai sejumlah besar gen (contohnya Affymetrix GeneChip mempunyai kira-kira 12,000 gen manusia) analisis membolehkan sampel tunggal.

Prosedur

Pengasingan RNA

Langkah pertama untuk melakukan eksperimen menggunakan teknologi microarray ialah pengasingan dan pembersihan molekul RNA (boleh menjadi RNA messenger atau RNA jenis lain).

Jika anda ingin membandingkan dua sampel (sihat berbanding sakit, kawalan vs rawatan, antara lain) pengasingan molekul dalam kedua-dua tisu harus dilakukan.

Pengeluaran dan pelabelan cDNA

Selanjutnya, RNA tertakluk kepada proses transkripsi terbalik dengan kehadiran nukleotida berlabel dan dengan itu DNA pelengkap atau cDNA akan diperolehi..

Label itu boleh menjadi pendarfluor dan mesti berbeza antara kedua-dua tisu untuk dianalisis. Sebatian fluoresen Cy3 dan Cy5 digunakan secara tradisional, memandangkan mereka memancarkan pendarfluor pada panjang gelombang yang berbeza. Dalam kes Cy3 ia adalah warna dekat dengan merah dan Cy5 sepadan dengan spektrum antara oren dan kuning.

Hibridisasi

CDNA dicampurkan dan bahagian-bahagian dieram dalam microarray DNA untuk membenarkan penghibridan (iaitu, mengikat berlaku) cDNA dari kedua-dua sampel dengan bahagian DNA yang bergerak pada permukaan pepejal microarray yang.

Peratusan hibridisasi yang lebih tinggi dengan probe dalam microarray diinterpretasikan sebagai ungkapan tisu yang lebih besar dari mRNA yang sepadan.

Bacaan sistem

Kuantifikasi ekspresi dilakukan dengan memasukkan sistem pembaca yang memberikan kod warna kepada jumlah pendarfasan yang dipancarkan oleh setiap cDNA. Sebagai contoh, jika merah digunakan untuk menandakan keadaan patologi dan ia hibrid dalam bahagian yang lebih besar, komponen merah akan menjadi yang utama.

Dengan sistem ini adalah mungkin untuk mengetahui overexpression atau penindasan setiap gen yang dianalisis dalam kedua-dua keadaan yang dipilih. Dengan kata lain, anda boleh mengetahui transkrip sampel yang dinilai dalam eksperimen.

Permohonan

Pada masa ini, microarrays dianggap sebagai alat yang sangat berkuasa dalam bidang perubatan. Teknologi baru ini membolehkan diagnosis penyakit dan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana ekspresi gen diubahsuai dalam keadaan perubatan yang berbeza.

Di samping itu, ia membolehkan perbandingan tisu kawalan dan tisu dirawat dengan ubat tertentu, untuk mengkaji kesan rawatan perubatan yang mungkin.

Untuk melakukan ini, keadaan biasa dan keadaan berpenyakit dibandingkan sebelum dan selepas pentadbiran dadah. Apabila mengkaji kesan ubat pada genom dalam vivo anda mempunyai gambaran yang lebih baik tentang mekanisme tindakan itu. Di samping itu, dapat difahami mengapa beberapa ubat tertentu membawa kepada kesan sampingan yang tidak diingini.

Kanser

Kanser mendahului senarai penyakit yang dikaji dengan microarrays DNA. Metodologi ini telah digunakan untuk klasifikasi dan prognosis penyakit, terutamanya dalam kes-kes leukemia.

Bidang penyiasatan keadaan ini melibatkan pemampatan dan pencirian asas molekul sel kanser untuk mencari pola ekspresi gen yang mengakibatkan kegagalan dalam pengawalan kitaran sel dan dalam proses kematian sel (atau apoptosis).

Penyakit lain

Dengan menggunakan microarrays telah dijelaskan profil pengkamiran ungkapan gen dalam keadaan perubatan alahan, daya tahan primer, penyakit autoimun (seperti artritis reumatoid) dan penyakit berjangkit.

Rujukan

  1. Bednar, M. (2000). Teknologi microarray dan aplikasi DNA. Pemantauan Sains Perubatan, 6(4), MT796-MT800.
  2. Kurella, M., Hsiao, L., Yoshida, T., Randall, J. D., Chow, G., Sarang, S., ... & Gullans, S. R. (2001). Analisis microarray DNA proses biologi kompleks. Jurnal Persatuan Nefrologi Amerika, 12(5), 1072-1078.
  3. Nguyen, D.V., Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, R.J. (2002). Eksperimen microarray DNA: aspek biologi dan teknologi. Biometrik, 58(4), 701-717.
  4. Plous, C. V. (2007). Microarrays DNA dan aplikasi mereka dalam penyelidikan bioperubatan. Majalah CENIC. Sains biologi, 38(2), 132-135.
  5. Wiltgen, M., & Tilz, G. P. (2007). Analisis microarray DNA: prinsip dan kesan klinikal. Hematologi, 12(4), 271-287.