DNA microarrays u ono što se sastoji, postupak i aplikacije



DNA microarray, Također se naziva DNA čip ili DNA mikromjest, a sastoji se od niza DNA fragmenata usidrenih na fizičku potporu promjenjivog materijala, bilo plastičnog ili staklenog. Svaki komad DNA predstavlja sekvencu komplementarnu specifičnom genu.

Glavni cilj mikropodataka je komparativna studija ekspresije određenih gena od interesa. Na primjer, uobičajeno je da se ova tehnika primjenjuje na dva uzorka - jedan pod zdravim uvjetima i jedan patološki - kako bi se utvrdilo koji se geni eksprimiraju i koji nisu u uzorku koji predstavlja stanje. Navedeni uzorak može biti stanica ili tkivo.

Općenito, ekspresija gena može se detektirati i kvantificirati zahvaljujući upotrebi fluorescentnih molekula. U većini slučajeva manipulacija čipovima obavlja se robotom, a istovremeno se može analizirati velik broj gena.

Ova inovativna tehnologija korisna je za širok raspon disciplina, od medicinske dijagnostike do različitih studija molekularne biologije u području proteomike i genomike.

indeks

  • 1 Od čega se sastoji??
    • 1.1 Vrste mikropostroja
  • 2 Postupak
    • 2.1 Izolacija RNA
    • 2.2 Proizvodnja i obilježavanje cDNA
    • 2.3 Hibridizacija
    • 2.4 Očitavanje sustava
  • 3 Aplikacije
    • 3.1 Rak
    • 3.2 Ostale bolesti
  • 4 Reference

Od čega se sastoji??

DNA microarrays (deoksiribonukleinska kiselina) su skup specifičnih DNA segmenata vezanih za čvrstu matricu. Ove sekvence su komplementarne genima koji se žele proučavati i može biti do 10.000 gena po cm2.

Ta svojstva omogućuju sustavno i masovno proučavanje genske ekspresije organizma.

Informacije koje stanica treba za svoj rad kodirane su u jedinicama koje se nazivaju "geni". Određeni geni sadrže upute za stvaranje bitnih molekula koje se nazivaju proteini.

Gen se eksprimira ako je njegova DNA transkribirana na intermedijarnu molekulu RNK i ekspresija gena može varirati ovisno o razini transkripcije ovog segmenta DNA. U određenim slučajevima, promjena u ekspresiji može ukazivati ​​na bolesti.

Princip hibridizacije omogućuje rad mikroarhiva. DNA je molekula sastavljena od četiri tipa nukleotida: adenina, timina, gvanina i citozina.

Za formiranje dvostruke spiralne strukture, adenin se grupira s timinom i citozinom s gvaninom. Dakle, dva komplementarna lanca mogu biti povezana vodikovim vezama.

Vrste mikropostavki

S obzirom na strukturu mikročipova, postoje dvije varijacije: personalizirani spojevi komplementarne DNA ili oligonukleotida, i komercijalne tvrtke, kao što je Affymetrix GeneChip..

Prva vrsta mikropostroja omogućuje analizu RNA iz dva različita uzorka na jednom čipu, dok je druga varijanta komercijalnog tipa i ima veliki broj gena (na primjer, Affymetrix GeneChip ima oko 12.000 ljudskih gena) što omogućuje analizu jedan uzorak.

proces

Izolacija RNA

Prvi korak u provođenju eksperimenta pomoću tehnologije mikropostroja je izolacija i pročišćavanje molekula RNA (može biti RNA ili drugih vrsta RNA).

Ako želite usporediti dva uzorka (zdravi i bolesni, kontrola nasuprot liječenju, između ostalog), potrebno je izvršiti izolaciju molekule u oba tkiva.

Proizvodnja i obilježavanje cDNA

Nakon toga, RNA je podvrgnuta procesu reverzne transkripcije u prisutnosti obilježenih nukleotida i tako će se dobiti komplementarna DNA ili cDNA..

Naljepnica može biti fluorescentna i mora se razlikovati između dva tkiva koja se analiziraju. Tradicionalno se koriste fluorescentni spojevi Cy3 i Cy5, budući da emitiraju fluorescenciju na različitim valnim duljinama. U slučaju Cy3 to je boja blizu crvenog i Cy5 odgovara spektru između narančaste i žute boje.

hibridizacija

CDNA se miješaju i inkubira se u DNA mikropostroju kako bi se omogućila hibridizacija (tj., Vezanje) cDNA iz oba uzorka s DNA dijelom imobiliziranim na čvrstoj površini mikromreže..

Viši postotak hibridizacije sa sondom u mikromreži tumači se kao veća tkivna ekspresija odgovarajuće mRNA.

Čitanje sustava

Kvantifikacija ekspresije se vrši ugradnjom čitačkog sustava koji dodjeljuje kod boje na količinu fluorescencije koju emitira svaka cDNA. Na primjer, ako se crvena boja koristi za označavanje patološkog stanja i hibridizira u većem omjeru, crvena komponenta će biti dominantna.

S ovim sustavom moguće je znati prekomjernu ekspresiju ili potiskivanje svakog gena analiziranog u oba odabrana stanja. Drugim riječima, možete znati transkriptom uzoraka evaluiranih u eksperimentu.

aplikacije

Trenutno se mikroprojekti smatraju vrlo moćnim alatima u području medicine. Ova nova tehnologija omogućuje dijagnozu bolesti i bolje razumijevanje načina na koji se ekspresija gena mijenja pod različitim medicinskim uvjetima.

Osim toga, omogućuje usporedbu kontrolnog tkiva i tkiva tretiranog određenim lijekom, kako bi se proučavali učinci mogućeg medicinskog tretmana..

Da bi se to postiglo, normalno stanje i bolesno stanje se uspoređuju prije i nakon primjene lijeka. Kada se proučava učinak lijeka na genom in vivo imate bolji pregled mehanizma djelovanja. Osim toga, može se razumjeti zašto neki određeni lijekovi dovode do neželjenih nuspojava.

rak

Rak je na vrhu popisa bolesti koje su proučavane s DNA mikroaršama. Ova metosologija je korištena za klasifikaciju i prognozu bolesti, osobito u slučajevima leukemije.

Područje istraživanja ovog stanja uključuje kompresiju i karakterizaciju molekularnih baza stanica raka kako bi se pronašli obrasci ekspresije gena koji rezultiraju neuspjehom u regulaciji staničnog ciklusa i procesima stanične smrti (ili apoptoze)..

Ostale bolesti

Korištenjem mikropločica uspjeli smo razjasniti profile diferencijalne ekspresije gena u medicinskim stanjima alergija, primarnih imunodeficijencija, autoimunih bolesti (kao što je reumatoidni artritis) i zaraznih bolesti..

reference

  1. Bednar, M. (2000). Tehnologija i primjena mikromreže DNA. Monitor medicinskih znanosti, 6(4), MT796-MT800.
  2. Kurella, M., Hsiao, L., Yoshida, T., Randall, J.D., Chow, G., Sarang, S., ... i Gullans, S.R. (2001). Analiza DNA mikromreža složenih bioloških procesa. Journal of American Society of Nephrology, 12(5), 1072-1078.
  3. Nguyen, D.V., Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, R.J. (2002). Eksperimenti DNA mikromreže: biološki i tehnološki aspekti. Biometrika, 58(4), 701-717.
  4. Plous, C. V. (2007). DNA mikroarve i njihova primjena u biomedicinskim istraživanjima. ČENIĆ Magazin. Biološke znanosti, 38(2), 132-135.
  5. Wiltgen, M., & Tilz, G.P. (2007). Analiza DNA mikromreže: principi i klinički učinak. Hematologija, 12(4), 271-287.