ДНК микрочипове в това, което се състои, процедура и приложения



а ДНК микрочип, Също наричан ДНК чип или ДНК микрочип, той се състои от поредица от ДНК фрагменти, прикрепени към физическа опора на променлив материал, пластмаса или стъкло. Всяка част от ДНК представлява последователност, комплементарна на специфичен ген.

Основната цел на микрочипите е сравнителното изследване на експресията на определени интересуващи се гени. Например, обичайно е тази техника да се прилага към две проби - една при здрави условия и една патологична - за да се идентифицират кои гени се експресират и които не са в пробата, която представя състоянието. Споменатата проба може да бъде клетка или тъкан.

Обикновено експресията на гените може да бъде открита и количествено определена благодарение на използването на флуоресцентни молекули. Манипулирането на чиповете се извършва в повечето случаи от робот и може да се анализира голям брой гени едновременно.

Тази иновативна технология е полезна за широк спектър от дисциплини, от медицинска диагностика до различни изследвания на молекулярната биология в областта на протеомиката и геномиката.

индекс

  • 1 От какво се състои??
    • 1.1 Видове микрочипове
  • 2 Процедура
    • 2.1 Изолация на РНК
    • 2.2 Производство и етикетиране на сДНК
    • 2.3 Хибридизация
    • 2.4 Четене на системата
  • 3 Приложения
    • 3.1 Рак
    • 3.2 Други болести
  • 4 Препратки

От какво се състои??

DNA microarrays (дезоксирибонуклеинова киселина) са набор от специфични ДНК сегменти, прикрепени към твърда матрица. Тези последователности са комплементарни на гените, които желаят да бъдат изследвани и може да има до 10 000 гена на см2.

Тези характеристики позволяват систематично и масивно изследване на генната експресия на организма.

Информацията, която клетката се нуждае за своята работа, се кодира в единици, наречени "гени". Някои гени съдържат инструкции за създаване на основни биологични молекули, наречени протеини.

Генът се експресира, ако неговата ДНК е транскрибирана към междинна молекула на информационната РНК и експресията на гена може да варира в зависимост от нивото на транскрипция на този сегмент от ДНК. В някои случаи промяната в изразяването може да е показателна за заболявания.

Принципът на хибридизация прави работата на микрочиповете възможна. ДНК е молекула, съставена от четири вида нуклеотиди: аденин, тимин, гуанин и цитозин..

За да се образува двойната спирална структура, аденинът се групира с тимин и цитозин с гуанин. Така, две комплементарни вериги могат да бъдат свързани с водородни връзки.

Видове микрочипове

От гледна точка на структурата на микрочиповете, съществуват две разновидности: персонализирани съединения на комплементарна ДНК или олигонуклеотиди, както и търговски микроскопи с висока плътност, произведени от търговски дружества, като Affymetrix GeneChip.

Първият тип микрочипове позволява анализ на РНК от две различни проби на един чип, докато втората вариация е от търговски тип и има голям брой гени (например, Affymetrix GeneChip има около 12 000 човешки гени), което позволява анализ една проба.

процес

Изолация на РНК

Първата стъпка за извършване на експеримент с използване на технология с микрочипове е изолирането и пречистването на РНК молекули (може да бъде пратеник РНК или други видове РНК).

Ако искате да сравните две проби (здрави срещу болни, контрол срещу лечение, между другото), трябва да се направи изолиране на молекулата в двете тъкани..

Производство и маркиране на сДНК

Впоследствие, РНК се подлага на процес на обратна транскрипция в присъствието на белязани нуклеотиди и по този начин ще се получи комплементарната ДНК или сДНК..

Етикетът може да бъде флуоресцентен и трябва да бъде диференциран между двете тъкани за анализ. Флуоресцентните съединения Cy3 и Cy5 се използват традиционно, тъй като те отделят флуоресценция при различни дължини на вълните. В случая на Cy3 това е цвят, близък до червения, а Cy5 съответства на спектъра между оранжево и жълто.

хибридизация

КДНК се смесват и инкубирането се извършва в ДНК микрочип, за да се позволи хибридизация (т.е. свързване) на сДНК от двете проби с ДНК част, имобилизирана върху твърдата повърхност на микрочипа..

По-високият процент на хибридизация със сондата в микросредата се интерпретира като по-голяма тъканна експресия на съответната иРНК.

Четене на системата

Количественото определяне на експресията се извършва чрез включване на четяща система, която присвоява цветен код на количеството флуоресценция, отделена от всяка сДНК. Например, ако се използва червено за маркиране на патологичното състояние и се хибридизира в по-голяма пропорция, червеният компонент ще бъде преобладаващият.

С тази система е възможно да се знае свръхекспресията или репресията на всеки ген, анализиран в двете избрани състояния. С други думи, можете да знаете транскриптома на пробите, оценени в експеримента.

приложения

Понастоящем микрочиповете се считат за много мощни инструменти в областта на медицината. Тази нова технология позволява диагностицирането на заболявания и по-доброто разбиране на това как генната експресия се модифицира при различни медицински състояния.

В допълнение, тя позволява сравнение на контролна тъкан и тъкан, лекувана с определено лекарство, за да се проучат ефектите от евентуално медицинско лечение..

За да се направи това, нормалното състояние и болното състояние се сравняват преди и след приложението на лекарството. При изучаване на ефекта на лекарството върху генома in vivo имате по-добър преглед на механизма на действие от него. Освен това може да се разбере защо някои специфични лекарства водят до нежелани странични ефекти.

рак

Ракът е на върха в списъка на болестите, изследвани с ДНК микрочипове. Тази методология е използвана за класифициране и прогнозиране на заболяването, особено в случаите на левкемия.

Областта на изследване на това състояние включва компресиране и характеризиране на молекулните бази на раковите клетки, за да се открият модели на генна експресия, които водят до неуспехи в регулирането на клетъчния цикъл и в процесите на клетъчна смърт (или апоптоза).

Други заболявания

Чрез използването на microarrays ние успяхме да изясним профилите на диференциалната експресия на гените в медицински състояния на алергии, първични имунодефицити, автоимунни заболявания (като ревматоиден артрит) и инфекциозни заболявания..

препратки

  1. Bednar, М. (2000). Технология и приложение на микрочипове ДНК. Медицински монитор, 6(4), MT796-MT800.
  2. Kurella, М., Hsiao, L., Yoshida, Т., Randall, J.D., Chow, G., Sarang, S., ... & Gullans, S.R. (2001). Анализ на ДНК микрочипове на сложни биологични процеси. Вестник на Американското общество по нефрология, 12(5), 1072-1078.
  3. Nguyen, D.V., Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, R.J. (2002). Експерименти с микрочипове ДНК: биологични и технологични аспекти. Биометрични, 58(4), 701-717.
  4. Plous, В. V. (2007). ДНК микроарреи и техните приложения в биомедицинските изследвания. Списание CENIC. Биологични науки, 38(2), 132-135.
  5. Wiltgen, M., & Tilz, G.P. (2007). Анализ на ДНК микрочипове: принципи и клинично въздействие. хематология, 12(4), 271-287.