DNA mikroarrays i hva det består, prosedyre og applikasjoner



en DNA microarray, Også kalt DNA-chip eller DNA-mikroarray, består den av en serie DNA-fragmenter forankret til en fysisk støtte av variabelt materiale, enten plast eller glass. Hvert stykke DNA representerer en sekvens som er komplementær til et spesifikt gen.

Hovedformålet med mikromatriser er den sammenlignende undersøkelse av ekspresjonen av visse gener som er av interesse. For eksempel er det vanlig at denne teknikken brukes på to prøver - en under sunne forhold og en patologisk - for å identifisere hvilke gener som blir uttrykt og som ikke er i prøven som presenterer tilstanden. Nevnte prøve kan være en celle eller et vev.

Generelt kan uttrykket av gener detekteres og kvantifiseres takket være bruk av fluorescerende molekyler. Manipuleringen av sjetongene utføres i de fleste tilfeller av robot og et stort antall gener kan analyseres samtidig.

Denne nyskapende teknologien er nyttig for et bredt spekter av disipliner, fra medisinsk diagnostikk til ulike molekylærbiologiske studier innen proteomikk og genomikk.

index

  • 1 Hva består det av??
    • 1.1 Typer av mikroarray
  • 2 Prosedyre
    • 2.1 RNA isolasjon
    • 2.2 Produksjon og merking av cDNA
    • 2.3 Hybridisering
    • 2.4 Systemlesing
  • 3 applikasjoner
    • 3.1 Kreft
    • 3.2 Andre sykdommer
  • 4 referanser

Hva består det av??

DNA-mikroarrays (deoksyribonukleinsyre) er et sett med spesifikke DNA-segmenter festet til en fast matrise. Disse sekvensene er komplementære til de genene som ønsker å bli studert, og det kan være opptil 10.000 gener per cm2.

Disse egenskapene tillater en systematisk og massiv studie av genuttrykk av en organisme.

Informasjonen som en celle trenger for operasjonen er kodet i enheter kalt "gener". Visse gener inneholder instruksjoner for opprettelsen av essensielle biologiske molekyler kalt proteiner.

Et gen uttrykkes hvis dets DNA transkriberes til et mellomproduktmolekyle av messenger-RNA, og ekspresjonen av genet kan variere avhengig av transskripsjonsnivået for dette segmentet av DNA. I noen tilfeller, kan endringen i ekspresjon være en indikasjon på sykdommen.

Prinsippet om hybridisering muliggjør driften av mikroarraysene. DNA er et molekyl som består av fire typer nukleotider: adenin, tymin, guanin og cytosin.

For å danne den doble spiralformede strukturen grupperes adenin med tymin og cytosin med guanin. Dermed kan to komplementære kjeder være forbundet med hydrogenbindinger.

Typer av mikroarrays

Når det gjelder strukturen av mikroarraysene, er det to variasjoner: tilpassede forbindelser av komplementært DNA eller oligonukleotider, og kommersielle mikrograder med høy tetthet produsert av kommersielle selskaper, slik som Affymetrix GeneChip.

Den første typen av mikroarray tillater analyse av RNA fra to forskjellige prøver i en enkelt brikke, mens den andre varianten er av kommersiell type og har et stort antall gener (for eksempel Affymetrix Genechip har omtrent 12.000 humane gener) som tillater analyse en enkelt prøve.

prosessen

RNA isolasjon

Det første trinnet for å utføre et eksperiment ved hjelp av microarray-teknologi er isolering og rensing av RNA-molekyler (kan være messenger-RNA eller andre typer RNA).

Hvis du vil sammenligne to prøver (sunn versus syk, kontroll mot behandling, blant annet), bør isolasjonen av molekylet i begge vevene gjøres.

Produksjon og merking av cDNA

Deretter blir RNA utsatt for en prosess med revers transkripsjon i nærvær av merkede nukleotider, og således vil det komplementære DNA eller cDNA bli oppnådd..

Etiketten kan være fluorescerende og må differensieres mellom de to vevene som skal analyseres. De fluorescerende forbindelser Cy3 og Cy5 blir tradisjonelt brukt, siden de avgir fluorescens ved forskjellige bølgelengder. I tilfelle av Cy3 er det en farge nær rød og Cy5 tilsvarer spekteret mellom oransje og gult.

hybridisering

CDNAene blandes og inkubasjon utføres i DNA-mikroarrayet for å tillate hybridisering (dvs. binding forekommer) av cDNA fra begge prøver med DNA-delen immobilisert på den faste overflate av mikroarrayet..

En høyere prosentandel av hybridisering med proben i mikroarrayet tolkes som et større vevsuttrykk av det tilsvarende mRNA.

Systemlesning

Kvantifiseringen av uttrykket gjøres ved å inkorporere et lesersystem som tilordner en fargekode til mengden fluorescens som utløses av hvert cDNA. For eksempel, hvis rød brukes til å markere den patologiske tilstanden og hybridiserer i større proporsjon, vil den røde komponenten være den dominerende.

Med dette systemet er det mulig å kjenne overekspresjonen eller undertrykkelsen av hvert gen analysert i begge valgte forhold. Med andre ord kan du kjenne transkriptomet av prøvene evaluert i forsøket.

søknader

For tiden anses mikroarrays for å være meget kraftige verktøy innen medisin. Denne nye teknologien tillater diagnose av sykdommer og en bedre forståelse av hvordan genuttrykk er endret under forskjellige medisinske forhold.

I tillegg tillater det sammenligning av et kontrollvev og et vev behandlet med et bestemt legemiddel for å studere virkningen av en mulig medisinsk behandling.

For å gjøre dette, sammenlignes den normale tilstanden og den syke tilstanden før og etter administrasjonen av legemidlet. Når du studerer effekten av stoffet på genomet in vivo du har en bedre oversikt over virkningsmekanismen av den. I tillegg kan det forstås hvorfor enkelte stoffer fører til uønskede bivirkninger.

kreft

Kreft topper lister over sykdommer studert med DNA mikroarrays. Denne metosologien har blitt brukt til klassifisering og prognose av sykdommen, spesielt i tilfeller av leukemi.

Utforskningsfeltet for denne tilstanden innebærer komprimering og karakterisering av molekylære baser av kreftceller for å finne mønstre av genuttrykk som resulterer i feil i reguleringen av cellecyklusen og i prosesser av celledød (eller apoptose).

Andre sykdommer

Ved å bruke mikro-rekker er belyst differensial ekspresjonsprofiler av gener i medisinske tilstander av allergier, primær immunsvikt, autoimmune sykdommer (så som reumatoid artritt) og infeksjonssykdommer.

referanser

  1. Bednar, M. (2000). DNA microarray teknologi og applikasjon. Medisinsk vitenskapsmonitor, 6(4), MT796-MT800.
  2. Kurella, M., Hsiao, L., Yoshida, T., Randall, J. D., Chow, G., Sarang, S., ... & Gullans, S. R. (2001). DNA mikroarray analyse av komplekse biologiske prosesser. Journal of the American Society of Nefrology, 12(5), 1072-1078.
  3. Nguyen, D. V., Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, R.J. (2002). DNA mikroarray eksperimenter: biologiske og teknologiske aspekter. biometri, 58(4), 701-717.
  4. Plous, C. V. (2007). DNA mikroarrays og deres anvendelser i biomedisinsk forskning. CENIC Magazine. Biologiske vitenskap, 38(2), 132-135.
  5. Wiltgen, M., og Tilz, G. P. (2007). DNA mikroarray analyse: prinsipper og klinisk effekt. hematologi, 12(4), 271-287.