- З чого він складається?
- Види мікромасив
- Процес
- Виділення РНК
- Виробництво та маркування кДНК
- Гібридизація
- Системне зчитування
- Програми
- Рак
- Інші захворювання
- Список літератури
ДНК мікрочіпів , також званий ДНК - чіп або ДНК - мікрочіпів, складається з послідовності фрагментів ДНК , прикріпленою до фізичної підтримки змінної матеріалу, або з пластику або скла. Кожен шматочок ДНК являє собою послідовність, яка доповнює певний ген.
Основна мета мікромасив - порівняльне вивчення експресії певних генів, що цікавлять. Наприклад, для цієї методики прийнято застосовувати дві проби - одну в здорових умовах та одну патологічну - для того, щоб визначити, які гени експресуються, а які - у зразку із станом. Згаданий зразок може бути клітиною або тканиною.
Автор Пафраг з англійської Вікіпедії (перенесено з en.wikipedia у Вікісховище), через Вікісховище
Взагалі експресію генів можна виявити і кількісно оцінити завдяки використанню флуоресцентних молекул. Маніпуляція з чіпами в більшості випадків здійснюється роботом, і велика кількість генів може бути проаналізована одночасно.
Ця нова технологія є корисною для широкого спектру дисциплін, від медичної діагностики до різних досліджень молекулярної біології в галузі протеоміки та геноміки.
З чого він складається?
Мікроматриці ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) - це набір специфічних сегментів ДНК, приєднаних до твердої матриці. Ці послідовності є взаємодоповнюючими генами, які хочуть вивчити, і їх може бути до 10000 генів на см 2 .
Ці характеристики дозволяють систематично і масово вивчати експресію генів організму.
Інформація, необхідна функціонуванню клітини, кодується в одиниці, звані "генами". Окремі гени містять інструкції щодо створення основних біологічних молекул, званих білками.
Ген експресується, якщо його ДНК транскрибується в молекулу РНК проміжного месенджера і експресія гена може змінюватися залежно від рівня транскрипції цього сегмента ДНК. У певних випадках зміна вираження може вказувати на захворювання.
Принцип гібридизації робить можливим функціонування мікромасив. ДНК - це молекула, що складається з чотирьох типів нуклеотидів: аденіну, тиміну, гуаніну та цитозину.
Для формування структури подвійної спіралі аденінові групи з тиміном та цитозин з гуаніном. Таким чином, дві взаємодоповнюючі ланцюги можуть бути з'єднані водневими зв’язками.
Види мікромасив
Щодо структури мікроматеріалів, існують дві варіанти: комплементарна ДНК або олігонуклеотиди, виготовлені на замовлення, і комерційні мікромашини високої щільності, виготовлені комерційними компаніями, такими як Affymetrix GeneChip.
Перший тип мікроматриці дозволяє проводити аналіз РНК з двох різних зразків на одній мікросхемі, тоді як друга варіація є комерційним типом і має велику кількість генів (наприклад, Affymetrix GeneChip має близько 12 000 генів людини), що дозволяє аналізувати єдиний зразок.
Процес
Виділення РНК
Перший крок у проведенні експерименту з використанням технології мікроматриці - виділення та очищення молекул РНК (це може бути месенджерна РНК або інші типи РНК).
Якщо ви хочете порівняти два зразки (серед здорових та хворих, контроль проти лікування, серед інших), необхідно виконати виділення молекули в обох тканинах.
Виробництво та маркування кДНК
Згодом РНК піддають процесу зворотної транскрипції у присутності мічених нуклеотидів, і таким чином буде отримана комплементарна ДНК або кДНК.
Мітка може бути флуоресцентною і повинна відрізнятись між двома тканинами, які підлягають аналізу. Традиційним способом використовують флуоресцентні сполуки Cy3 та Cy5, оскільки вони випромінюють флуоресценцію при різній довжині хвилі. У разі Cy3 це колір, близький до червоного, а Cy5 відповідає спектру між помаранчевим та жовтим.
Гібридизація
КДНК змішують та інкубують у мікромасиві ДНК, щоб дозволити гібридизацію (тобто відбувається зв'язування) кДНК з обох проб з частиною ДНК, іммобілізованої на твердій поверхні мікромасиву.
Більш високий відсоток гібридизації з зондом у мікромасиві інтерпретується як більш висока тканинна експресія відповідної мРНК.
Системне зчитування
Кількісне визначення експресії здійснюється шляхом включення зчитувальної системи, яка присвоює колірний код кількості флуоресценції, що випромінюється кожною кДНК. Наприклад, якщо червоний колір використовується для позначення патологічного стану і він гібридизується у більшій пропорції, червоний компонент буде переважаючим.
За допомогою цієї системи може бути відома переекспресія або пригнічення кожного гена, що аналізується в обох вибраних умовах. Іншими словами, стенограма зразків, оцінених в експерименті, може бути відома.
Ларссоно, із Вікісховища
Програми
В даний час мікромашини вважаються дуже потужним інструментом в галузі медицини. Ця нова технологія дозволяє діагностувати захворювання та краще розуміти, як змінюється експресія генів при різних медичних умовах.
Крім того, це дозволяє порівняти контрольну тканину і тканину, оброблену певним препаратом, з метою вивчення наслідків можливого медикаментозного лікування.
Для цього порівнюють нормальний стан та хворий стан до та після прийому препарату. Вивчаючи вплив препарату на геном in vivo, ми маємо кращий огляд його механізму дії. Також можна зрозуміти, чому деякі конкретні препарати призводять до небажаних побічних ефектів.
Рак
Рак перебуває на вершині списків захворювань, що вивчаються за допомогою мікроматеріалів ДНК. Ця методологія була використана для класифікації та прогнозування захворювання, особливо у випадку лейкемій.
Поле дослідження цього стану включає компресію та характеристику молекулярних основ ракових клітин, щоб знайти закономірності експресії генів, що призводять до збоїв у регуляції клітинного циклу та процесах загибелі клітин (або апоптозу).
Інші захворювання
За допомогою мікроматеріалів вдалося з’ясувати диференційовані профілі експресії генів в медичних умовах алергії, первинних імунодефіцитів, аутоімунних захворювань (таких як ревматоїдний артрит) та інфекційних захворювань.
Список літератури
- Беднар, М. (2000). Технологія та застосування ДНК мікромасив. Medical Science Monitor, 6 (4), MT796-MT800.
- Kurella, M., Hsiao, LL, Yoshida, T., Randall, JD, Chow, G., Sarang, SS,… & Gullans, SR (2001). Аналіз ДНК мікромасив складних біологічних процесів. Журнал Американського товариства нефрології, 12 (5), 1072-1078.
- Nguyen, DV, Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, RJ (2002). Експерименти з мікромасивами ДНК: біологічні та технологічні аспекти. Біометрія, 58 (4), 701-717.
- Plous, CV (2007). Мікроматриці ДНК та їх застосування в біомедичних дослідженнях. Журнал CENIC Біологічних наук, 38 (2), 132-135.
- Wiltgen, M., & Tilz, GP (2007). Аналіз ДНК мікромасив: принципи та клінічний вплив. Гематологія, 12 (4), 271-287.