- Из чего он состоит?
- Типы микрочипов
- Обработать
- Выделение РНК
- Производство и маркировка кДНК
- гибридизация
- Системное чтение
- Приложения
- рак
- Прочие болезни
- Ссылки
ДНК микрочипов , также называемый ДНК - чип или ДНК - микрочипов, состоит из последовательности фрагментов ДНК , прикрепленной к физической поддержки переменной материала, либо из пластика или стекла. Каждый фрагмент ДНК представляет собой последовательность, комплементарную определенному гену.
Основная цель микрочипов - сравнительное изучение экспрессии определенных интересующих генов. Например, этот метод обычно применяется к двум образцам - одному в здоровых условиях и одному патологическому - для того, чтобы определить, какие гены экспрессируются, а какие нет в образце с этим заболеванием. Указанный образец может быть клеткой или тканью.
Автор Paphrag в английской Википедии (перенесено из en.wikipedia в Commons.), Через Wikimedia Commons
Обычно экспрессию генов можно обнаружить и количественно оценить благодаря использованию флуоресцентных молекул. В большинстве случаев манипуляции с чипами выполняются роботом, и одновременно можно анализировать большое количество генов.
Эта новая технология полезна для широкого круга дисциплин, от медицинской диагностики до различных исследований молекулярной биологии в области протеомики и геномики.
Из чего он состоит?
Микромассивы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) представляют собой набор определенных сегментов ДНК, прикрепленных к твердой матрице. Эти последовательности комплементарны генам, которые необходимо изучить, и может быть до 10 000 генов на 1 см 2 .
Эти характеристики позволяют систематически и массово изучать экспрессию генов организма.
Информация, необходимая клетке для функционирования, кодируется в единицах, называемых «генами». Некоторые гены содержат инструкции по созданию основных биологических молекул, называемых белками.
Ген экспрессируется, если его ДНК транскрибируется в молекулу промежуточной информационной РНК, и экспрессия гена может варьироваться в зависимости от уровня транскрипции этого сегмента ДНК. В некоторых случаях изменение выражения может указывать на заболевания.
Принцип гибридизации делает возможной работу микрочипов. ДНК - это молекула, состоящая из четырех типов нуклеотидов: аденина, тимина, гуанина и цитозина.
Чтобы сформировать структуру двойной спирали, адениновые группы с тимином и цитозин с гуанином. Таким образом, две дополнительные цепи могут быть соединены водородными связями.
Типы микрочипов
Что касается структуры микроматриц, существует два варианта: комплементарная ДНК или олигонуклеотиды, изготовленная на заказ, и коммерческие микроматрицы высокой плотности, производимые коммерческими компаниями, такими как Affymetrix GeneChip.
Первый тип микроматрицы позволяет анализировать РНК из двух разных образцов на одном чипе, в то время как второй вариант относится к коммерческому типу и имеет большое количество генов (например, Affymetrix GeneChip содержит около 12000 человеческих генов), позволяя анализировать единичный образец.
Обработать
Выделение РНК
Первым шагом в проведении эксперимента с использованием технологии микрочипов является выделение и очистка молекул РНК (это может быть РНК-мессенджер или другие типы РНК).
Если вы хотите сравнить два образца (здоровый и больной, контроль и лечение, среди прочего), необходимо выделить молекулу в обеих тканях.
Производство и маркировка кДНК
Затем РНК подвергается процессу обратной транскрипции в присутствии меченых нуклеотидов, и, таким образом, будет получена комплементарная ДНК или кДНК.
Этикетка может быть флуоресцентной и должна различаться между двумя анализируемыми тканями. Традиционно используются флуоресцентные соединения Cy3 и Cy5, поскольку они излучают флуоресценцию на разных длинах волн. В случае Cy3 это цвет, близкий к красному, а Cy5 соответствует спектру между оранжевым и желтым.
гибридизация
КДНК смешивают и инкубируют в микрочипе ДНК, чтобы позволить гибридизацию (т.е. происходит связывание) кДНК из обоих образцов с частью ДНК, иммобилизованной на твердой поверхности микрочипа.
Более высокий процент гибридизации с зондом в микроматрице интерпретируется как более высокая тканевая экспрессия соответствующей мРНК.
Системное чтение
Количественная оценка экспрессии осуществляется путем включения системы считывания, которая присваивает цветовой код количеству флуоресценции, испускаемой каждой кДНК. Например, если красный цвет используется для обозначения патологического состояния и он гибридизуется в большей пропорции, красный компонент будет преобладающим.
С помощью этой системы можно узнать сверхэкспрессию или репрессию каждого гена, анализируемого в обоих выбранных условиях. Другими словами, транскриптом образцов, оцениваемых в эксперименте, может быть известен.
Ларссоно, из Wikimedia Commons
Приложения
В настоящее время микроматрицы считаются очень мощным инструментом в области медицины. Эта новая технология позволяет диагностировать заболевания и лучше понять, как изменяется экспрессия генов в различных медицинских условиях.
Кроме того, он позволяет сравнивать контрольную ткань и ткань, обработанную определенным лекарством, чтобы изучить эффекты возможного лечения.
Для этого сравнивают нормальное состояние и больное состояние до и после приема препарата. Изучая влияние препарата на геном in vivo, мы можем лучше понять механизм его действия. Кроме того, можно понять, почему некоторые лекарства вызывают нежелательные побочные эффекты.
рак
Рак возглавляет список болезней, изученных с помощью ДНК-микрочипов. Эта методика использовалась для классификации и прогноза заболевания, особенно в случаях лейкозов.
Область исследования этого состояния включает сжатие и характеристику молекулярных основ раковых клеток, чтобы найти образцы экспрессии генов, которые приводят к сбоям в регуляции клеточного цикла и процессам гибели клеток (или апоптоза).
Прочие болезни
Благодаря использованию микроматриц стало возможным выяснить дифференциальные профили экспрессии генов в медицинских состояниях аллергии, первичных иммунодефицитах, аутоиммунных заболеваниях (таких как ревматоидный артрит) и инфекционных заболеваниях.
Ссылки
- Беднар, М. (2000). Технология и применение микрочипов ДНК. Монитор медицинских наук, 6 (4), MT796-MT800.
- Курелла, М., Сяо, Л.Л., Йошида, Т., Рэндалл, Дж. Д., Чоу, Г., Саранг, С.С.,… и Гулланс, С.Р. (2001). ДНК-микроматричный анализ сложных биологических процессов. Журнал Американского общества нефрологов, 12 (5), 1072-1078.
- Нгуен, Д.В., Булак Арпат, А., Ван, Н., и Кэрролл, Р.Дж. (2002). Эксперименты на ДНК-микрочипах: биологические и технологические аспекты. Биометрия, 58 (4), 701-717.
- Plous, CV (2007). ДНК-микрочипы и их применение в биомедицинских исследованиях. Журнал CENIC. Биологические науки, 38 (2), 132-135.
- Вильтген, М., и Тильц, Г.П. (2007). Анализ ДНК-микрочипов: принципы и клиническое влияние. Гематология, 12 (4), 271-287.