DNA-mikroarrays i vad det består av, procedur och tillämpningar



en DNA-mikroarray, Också kallad DNA-chip eller DNA-mikroarray, består av en serie DNA-fragment som förankras till ett fysiskt stöd av variabelt material, antingen plast eller glas. Varje bit av DNA representerar en sekvens komplementär till en specifik gen.

Huvudsyftet med mikroarrays är den jämförande studien av uttrycket av vissa gener av intresse. Det är till exempel vanligt att denna teknik tillämpas på två prover - en under hälsosamma förhållanden och en patologisk - för att identifiera vilka gener som uttrycks och vilka inte är i provet som presenterar tillståndet. Nämnda prov kan vara en cell eller en vävnad.

Generellt kan uttrycket av generna detekteras och kvantifieras tack vare användningen av fluorescerande molekyler. Manipulationen av flisen utförs i de flesta fall av robot och ett stort antal gener kan analyseras samtidigt.

Denna innovativa teknik är användbar för ett brett spektrum av discipliner, från medicinsk diagnostik till olika molekylärbiologiska studier inom proteomik och genomik.

index

  • 1 Vad består det av??
    • 1.1 Typer av mikroarray
  • 2 Förfarande
    • 2.1 RNA-isolering
    • 2.2 Produktion och märkning av cDNA
    • 2.3 Hybridisering
    • 2.4 Systemläsning
  • 3 applikationer
    • 3,1 cancer
    • 3.2 Andra sjukdomar
  • 4 referenser

Vad består det av??

DNA-mikroarrays (deoxiribonukleinsyra) är en uppsättning specifika DNA-segment som är fästa vid en fast matris. Dessa sekvenser är komplementära till de gener som önskar studeras och det kan uppgå till 10 000 gener per cm2.

Dessa egenskaper möjliggör en systematisk och massiv studie av genuttryck av en organism.

Den information som en cell behöver för sin funktion kodas i enheter som heter "gener". Vissa gener innehåller instruktioner för skapandet av väsentliga biologiska molekyler som kallas proteiner.

En gen uttrycks om dess DNA transkriberas till en intermediär molekyl av budbärar-RNA och uttrycket av genen kan variera beroende på graden av transkription av detta segment av DNA. I vissa fall kan förändringen i uttryck vara en indikation på sjukdomar.

Principen om hybridisering möjliggör mikroarraysens funktion. DNA är en molekyl som består av fyra typer av nukleotider: adenin, tymin, guanin och cytosin.

För att bilda den dubbel-spiralformiga strukturen grupperas adenin med tymin och cytosin med guanin. Således kan två komplementära kedjor kopplas samman med vätebindningar.

Typer av mikroarrays

Såsom för strukturen av mikroarrayer finns två varianter: de skräddarsydda komplementära DNA eller oligonukleotid-microarrays och kommersiell hög densitet görs av kommersiella företag såsom Affymetrix Genechip.

Den första typen av microarray kan analys av RNA från två olika prover i ett enda chip, medan den andra varianten är av den kommersiella typen och har ett stort antal gener (t.ex. Affymetrix Genechip har cirka 12 tusen mänskliga gener) som medger analys ett enda prov.

process

RNA-isolering

Det första steget att utföra ett experiment med mikroarrayteknik är isoleringen och reningen av RNA-molekyler (kan vara Renger-RNA eller andra typer av RNA).

Om du vill jämföra två prover (friskt mot sjukt, kontroll mot behandling bland annat) bör isoleringen av molekylen i båda vävnaderna ske.

Produktion och märkning av cDNA

Därefter utsätts RNA för ett förfarande för omvänd transkription i närvaro av märkta nukleotider och sålunda erhålles komplementärt DNA eller cDNA..

Etiketten kan vara fluorescerande och måste differentieras mellan de två vävnader som ska analyseras. De fluorescerande föreningarna Cy3 och Cy5 används traditionellt, eftersom de avger fluorescens vid olika våglängder. I fallet med Cy3 är det en färg nära rött och Cy5 motsvarar spektrumet mellan orange och gul.

hybridisering

CDNAs blandas och sektionerna inkuberades i DNA microarray att medge hybridisering (dvs bindning sker) cDNA från båda proven med DNA-delen immobiliserat på den fasta ytan av microarray.

En högre procentandel av hybridisering med sonden i mikroarrayen tolkas som ett större vävnadsuttryck av motsvarande mRNA.

Systemläsning

Kvantifieringen av uttrycket görs genom införlivande av ett läsarsystem som tilldelar en färgkod till mängden fluorescens som emitteras av varje cDNA. Om exempelvis rött används för att markera det patologiska tillståndet och det hybridiserar i större proportion kommer den röda komponenten att vara den dominerande.

Med detta system är det möjligt att känna till överexpression eller repression av varje gen analyserad under båda valda förhållandena. Med andra ord kan du känna till transkriptomen för de prover som utvärderats i experimentet.

tillämpningar

För närvarande anses mikroarrays vara mycket kraftfulla verktyg inom medicinområdet. Denna nya teknik möjliggör diagnos av sjukdomar och en bättre förståelse för hur genuttryck ändras under olika medicinska förhållanden.

Dessutom möjliggör det jämförelse av en kontrollvävnad och en vävnad behandlad med ett visst läkemedel för att studera effekterna av en möjlig medicinsk behandling.

För att göra detta jämförs det normala tillståndet och det sjuka tillståndet före och efter administrationen av läkemedlet. När man studerar läkemedlets effekt på genomet in vivo Du har en bättre översikt över hur det fungerar. Dessutom kan det förstås varför vissa droger leder till oönskade biverkningar.

cancer

Cancer toppar listorna över sjukdomar som studerats med DNA-mikroarrays. Denna metosologi har använts för klassificering och prognos av sjukdomen, särskilt i fall av leukemi.

Området för undersökning av detta tillstånd innebär komprimering och karaktärisering av den molekylära grunden för cancerceller att hitta mönster av genuttryck som resulterar i misslyckanden vid reglering cellcykeln och celldödsprocesser (eller apoptos).

Andra sjukdomar

Genom användning av mikromatriser har klarlagts de differentiella uttrycksprofiler av gener i medicinska tillstånd av allergier, primära immunbrister, autoimmuna sjukdomar (såsom reumatoid artrit) och infektionssjukdomar.

referenser

  1. Bednar, M. (2000). DNA microarray teknik och applikation. Medical Science Monitor, 6(4), MT796-MT800.
  2. Kurella, M., Hsiao, L., Yoshida, T., Randall, J. D., Chow, G., Sarang, S., ... & Gullans, S. R. (2001). DNA-mikroarrayanalys av komplexa biologiska processer. 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 experiment: biologiska och tekniska aspekter. Biometrics, 58(4), 701-717.
  4. Plous, C. V. (2007). DNA-mikroarrays och deras tillämpningar inom biomedicinsk forskning. CENIC Magazine. Biologiska vetenskaper, 38(2), 132-135.
  5. Wiltgen, M., och Tilz, G. P. (2007). DNA-mikroarrayanalys: Principer och klinisk påverkan. Hematology, 12(4), 271-287.