DNS-MIKRORÉTEGEK: ELJÁRÁS ÉS ALKALMAZÁSOK - BIOLÓGIA - 2026

A DNS-mikrotárat, más néven DNS-chipet vagy DNS-mikrotáblát hívnak, egy DNS-fragmens sorozatból áll, amelyek rögzítve vannak a változó anyag fizikai hordozására, akár műanyagból, akár üvegből. Minden DNS-darab egy szekvenciát reprezentál, amely komplementer egy adott génnel.

A mikrotáblák fő célja egyes érdekes gének expressziójának összehasonlító vizsgálata. Például gyakori, hogy ezt a technikát két mintára alkalmazzák - egy egészséges és egy patológiai - mintákra annak meghatározása érdekében, hogy mely gének expresszálódnak, és melyek nem a mintában a feltétellel. Az említett minta lehet sejt vagy szövet.

Paphrag által az English Wikipedia-n (átvitték az en.wikipedia-ból a Commons-ba.), A Wikimedia Commons-on keresztül

Általában a gének expressziója kimutatható és mennyiségileg meghatározható a fluoreszcens molekulák alkalmazásának köszönhetően. A chipek manipulálását a legtöbb esetben robot végzi, és nagyszámú gént lehet egyszerre elemezni.

Ez az új technológia sokféle tudományterületen alkalmazható, az orvosi diagnosztikától a különféle molekuláris biológiai tanulmányokig a proteomika és a genomika területén.

Miből áll?

A DNS (dezoxiribonukleinsav) mikrotáblák egy specifikus DNS-szegmens egy sorja, amely szilárd mátrixhoz kapcsolódik. Ezek a szekvenciák komplementer a géneket, amelyek szeretnék tanulmányozni, és nem lehet akár 10.000 gének per cm ².

Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik a szervezet génexpressziójának szisztematikus és hatalmas tanulmányozását.

A sejtek működéséhez szükséges információkat „gének” elnevezésű egységek kódolják. Egyes gének tartalmaznak utasításokat alapvető biológiai molekulák, úgynevezett fehérjék létrehozására.

Egy gént expresszálunk, ha a DNS-ét átírjuk egy messenger RNS közbenső molekulává, és a gén expressziója változhat a DNS-szegmens transzkripciójának szintjétől függően. Bizonyos esetekben a kifejezés változása betegségekre utalhat.

A hibridizáció elve lehetővé teszi a mikrotáblák működését. A DNS egy olyan molekula, amely négyféle nukleotidból áll: adenin, timin, guanin és citozin.

A kettős spirál szerkezetének kialakításához az adenin csoport a timinnal és a citozin a guaninnal. Így két komplementer lánc összekapcsolható hidrogénkötésekkel.

A mikrotáblák típusai

A mikrotáblák felépítését tekintve kétféle variáció van: az egyedi gyártású komplementer DNS vagy oligonukleotidok, valamint a nagyvállalatok által gyártott nagy sűrűségű mikrorétegek, például az Affymetrix GeneChip.

Az első típusú mikrotípus lehetővé teszi két különböző mintából származó RNS elemzését egyetlen chip-en, míg a második variáció kereskedelmi típusú és nagyszámú gént tartalmaz (például az Affymetrix GeneChip körülbelül 12 000 humán gént tartalmaz), amely lehetővé teszi az elemzést. egyetlen minta.

Folyamat

RNS izolálás

A mikroarray technológiával végzett kísérlet végrehajtásának első lépése az RNS-molekulák izolálása és tisztítása (lehet Messenger RNS vagy más típusú RNS).

Ha két mintát szeretne összehasonlítani (többek között egészséges és beteg, kontroll és kezelés), akkor a molekula elkülönítését mindkét szövetben el kell végezni.

CDNS előállítása és címkézése

Ezt követően az RNS-t reverz transzkripciós eljárásnak vetjük alá jelölt nukleotidok jelenlétében, és így megkapjuk a komplementer DNS-t vagy cDNS-t.

A címke fluoreszcens lehet, és meg kell különböztetni a két elemzendő szövetet. Hagyományos módon a Cy3 és Cy5 fluoreszcens vegyületeket használják, mivel különböző hullámhosszúságú fluoreszcenciát bocsátanak ki. A Cy3 esetében ez egy piros színhez közeli szín, a Cy5 pedig a narancssárga és a sárga szín spektrumának felel meg.

A hibridizáció

A cDNS-eket összekeverjük és inkubáljuk a DNS-mikrotáblában, hogy lehetővé tegyük a mindkét mintából származó cDNS hibridizációját (azaz kötés történik), a DNS-nek azt a részét rögzítve, amelyet a mikrotábla szilárd felületére rögzítünk.

A próbával a hibridizáció nagyobb százalékát a mikrotáblában úgy értelmezzük, mint a megfelelő mRNS magasabb szöveti expresszióját.

Rendszerolvasás

Az expresszió mennyiségi meghatározását egy olyan olvasórendszer beépítésével hajtjuk végre, amely az egyes cDNS-ek által kibocsátott fluoreszcencia mennyiségéhez színkódot rendel hozzá. Például, ha a vöröset használják a kóros állapot jelölésére, és nagyobb arányban hibridizálódik, akkor a piros komponens lesz az uralkodó.

Ezzel a rendszerrel mindkét kiválasztott körülmények között megvizsgálhatjuk az elemzett gének túlexpresszióját vagy represszióját. Más szavakkal, a kísérletben értékelt minták transzkriptomája ismert.

Larssono, a Wikimedia Commonsból

Alkalmazások

Jelenleg a mikromatricákat nagyon erős eszközöknek tekintik az orvosi területen. Ez az új technológia lehetővé teszi a betegségek diagnosztizálását és annak jobb megértését, hogy a gén expressziója hogyan változik különböző orvosi körülmények között.

Ezenkívül lehetővé teszi a kontrollszövet és egy bizonyos gyógyszerrel kezelt szövet összehasonlítását a lehetséges orvosi kezelés hatásainak tanulmányozása céljából.

Ehhez összehasonlítják a normál és a beteg állapotot a gyógyszer beadása előtt és után. Ha megvizsgáljuk a gyógyszernek a genomra gyakorolt ​​hatását in vivo, jobb áttekintést kapunk annak hatásmechanizmusáról. Meg lehet érteni azt is, hogy egyes gyógyszerek miért vezetnek nem kívánt mellékhatásokhoz.

Rák

A rák a DNS mikrotáblákkal vizsgált betegségek listájának tetején van. Ezt a módszert alkalmazták a betegség osztályozására és előrejelzésére, különösen a leukémiák esetén.

Ennek a betegségnek a kutatási területe a rákos sejtek molekuláris bázisának összenyomását és jellemzését foglalja magában annak érdekében, hogy olyan gén expressziós mintákat találjanak, amelyek kudarcot eredményeznek a sejtciklus szabályozásában és a sejthalál (vagy apoptózis) folyamatában.

Egyéb betegségek

A mikroarray alkalmazásával lehetővé vált a gének differenciált expressziós profiljának tisztázása allergiák, primer immunhiányok, autoimmun betegségek (például rheumatoid arthritis) és fertőző betegségek orvosi körülményei között.

Irodalom

1. Bednar, M. (2000). DNS mikrotáblás technológia és alkalmazás. Medical Science Monitor, 6 (4), MT796-MT800.
2. Kurella, M., Hsiao, LL, Yoshida, T., Randall, JD, Chow, G., Sarang, SS,… és Gullans, SR (2001). Komplex biológiai folyamatok DNS-mátrix analízise. Journal of the American Society of Nephrology, 12 (5), 1072-1078.
3. Nguyen, DV, Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, RJ (2002). DNS mikrotáblás kísérletek: biológiai és technológiai szempontok. Biometrics, 58 (4), 701-717.
4. Plous, CV (2007). DNS-mikrorétegek és alkalmazásuk az orvosbiológiai kutatásban. CENIC magazin. Biological Sciences, 38 (2), 132-135.
5. Wiltgen, M. és Tilz, GP (2007). DNS-mikroarray elemzés: alapelvek és klinikai hatás. Hematology, 12 (4), 271-287.