DNA MIKRORAČUNI: POSTUPAK I PRIMJENE - BIOLOGIJA - 2024

DNA mikropločicama, također naziva DNA chip ili DNA mikropločicama, sastoji se od niza DNA fragmenata pričvršćenog na potporu fizički varijabilne materijala, ili plastike ili stakla. Svaki dio DNK predstavlja slijed komplementarnog određenom genu.

Glavni je cilj mikroračuna usporedna studija izražavanja određenih gena od interesa. Na primjer, uobičajeno je da se ova tehnika primjenjuje na dva uzorka - jedan u zdravim uvjetima i jedan patološki - kako bi se identificiralo koji se geni eksprimiraju, a koji nisu u uzorku. Spomenuti uzorak može biti stanica ili tkivo.

Napisao Paphrag s engleske Wikipedije (prenio s en.wikipedia u Commons.), Putem Wikimedia Commons

Općenito se ekspresija gena može otkriti i kvantificirati upotrebom fluorescentnih molekula. Manipulacija čipovima u većini slučajeva provodi robot i istodobno se može analizirati veliki broj gena.

Ova je nova tehnologija korisna za širok raspon disciplina, od medicinske dijagnostike do različitih studija molekularne biologije u područjima proteomike i genomike.

Od čega se sastoji?

DNA (deoksiribonukleinska kiselina) mikroračuni su skup specifičnih DNK segmenata vezanih za čvrstu matricu. Ovi nizovi su komplementarni genima koje želimo proučavati i može postojati do 10 000 gena po cm ².

Te karakteristike omogućuju sustavno i masivno proučavanje ekspresije gena u organizmu.

Podaci koje stanica mora funkcionirati kodiraju se u jedinicama koje se nazivaju "geni". Određeni geni sadrže upute za stvaranje esencijalnih bioloških molekula koje se nazivaju proteinima.

Gen se eksprimira ako se njegova DNA transkribira u posrednu molekulsku RNA molekulu, a ekspresija gena može varirati ovisno o razini transkripcije ovog segmenta DNA. U određenim slučajevima promjena izražaja može ukazivati ​​na bolesti.

Načelo hibridizacije omogućuje rad mikroarijela. DNK je molekula koju čine četiri vrste nukleotida: adenin, timin, gvanin i citozin.

Da bi se formirala struktura dvostruke spirale, adeninske grupe s timinom i citozin s gvaninom. Dakle, dva komplementarna lanca mogu se spojiti vodikovim vezama.

Vrste mikroračunala

U pogledu strukture mikroračuna, postoje dvije varijacije: prilagođeni komplementarni DNK ili oligonukleotidi i komercijalni mikroračuni visoke gustoće proizvedeni od komercijalnih tvrtki, poput Affymetrix GeneChip.

Prva vrsta mikrorasta omogućuje analizu RNA iz dva različita uzorka na jednom čipu, dok je druga varijacija komercijalnog tipa i ima veliki broj gena (na primjer, Affymetrix GeneChip ima oko 12 000 ljudskih gena) što omogućuje analizu jedan uzorak.

Postupak

Izolacija RNA

Prvi korak u provođenju eksperimenta pomoću tehnologije mikroarkija je izolacija i pročišćavanje RNA molekula (može biti glasnik RNA ili druge vrste RNA).

Ako želite usporediti dva uzorka (između ostalog zdravi i bolesni, kontrola u odnosu na liječenje), mora se provesti izolacija molekule u oba tkiva.

Proizvodnja i označavanje cDNA

Nakon toga, RNA se podvrgne procesu obrnute transkripcije u prisutnosti obilježenih nukleotida i tako će se dobiti komplementarna DNA ili cDNA.

Oznaka može biti fluorescentna i mora se razlikovati između dva tkiva koja se analiziraju. Na tradicionalni način koriste se fluorescentni spojevi Cy3 i Cy5, jer oni emitiraju fluorescenciju različitih valnih duljina. U slučaju Cy3, to je boja bliska crvenoj, a Cy5 odgovara spektru između narančaste i žute.

Hibridizacija

CDNA se miješaju i inkubiraju u DNA mikroaru kako bi se omogućila hibridizacija (tj. Vezanje) cDNA iz oba uzorka s onim dijelom DNA imobiliziranim na čvrstoj površini mikroračunanja.

Viši postotak hibridizacije sondom u mikroračunu tumači se kao veći ekspresija tkiva odgovarajuće mRNA.

Čitanje sustava

Kvantifikacija izraza provodi se uključivanjem čitača sustava koji dodjeljuje kod boje u količini fluorescencije koju emitira svaka cDNA. Na primjer, ako se crvena koristi za označavanje patološkog stanja i ona se hibridizira u većem omjeru, crvena komponenta će biti glavna.

Pomoću ovog sustava može se znati prekomjerna ekspresija ili represija svakog gena analizirana u oba odabrana stanja. Drugim riječima, transkript uzoraka ocijenjenih u eksperimentu može biti poznat.

Larssono, s Wikimedia Commonsa

Prijave

Trenutno se mikroraceni smatraju vrlo močnim oruđem u medicini. Ova nova tehnologija omogućava dijagnosticiranje bolesti i bolje razumijevanje modifikacije ekspresije gena u različitim medicinskim uvjetima.

Nadalje, omogućava usporedbu kontrolnog tkiva i tkiva tretiranog određenim lijekom, kako bi se proučili učinci mogućeg liječenja.

Da biste to učinili, normalno i bolesno stanje uspoređuju se prije i nakon primjene lijeka. Proučavajući učinak lijeka na genom in vivo, imamo bolji pregled njegovog mehanizma djelovanja. Također, može se razumjeti zašto neki određeni lijekovi dovode do neželjenih nuspojava.

Rak

Rak se nalazi na vrhu popisa bolesti proučenih pomoću DNK mikrorastanja. Ova se metodologija koristi za razvrstavanje i prognozu bolesti, posebice u slučaju leukemije.

Područje istraživanja ovog stanja uključuje kompresiju i karakterizaciju molekularnih baza stanica raka kako bi se pronašli obrasci ekspresije gena koji rezultiraju neuspjehom u regulaciji staničnog ciklusa i procesima stanične smrti (ili apoptoze).

Ostale bolesti

Korištenjem mikroračuna, bilo je moguće razjasniti diferencijalne profile ekspresije gena u medicinskim stanjima alergija, primarnih imunodeficijencija, autoimunih bolesti (poput reumatoidnog artritisa) i zaraznih bolesti.

Reference

1. Bednar, M. (2000). Tehnologija i primjena DNK mikrorasta. Monitor Science Science, 6 (4), MT796-MT800.
2. Kurella, M., Hsiao, LL, Yoshida, T., Randall, JD, Chow, G., Sarang, SS,… & Gullans, SR (2001). Analiza DNA mikrorasta složenih bioloških procesa. Časopis Američkog društva za nefrologiju, 12 (5), 1072-1078.
3. Nguyen, DV, Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, RJ (2002). Eksperimenti sa mikrorastanjem DNA: biološki i tehnološki aspekti. Biometrija, 58 (4), 701-717.
4. Plous, CV (2007). DNA mikroračuni i njihova primjena u biomedicinskim istraživanjima. Časopis CENIC. Biological Sciences, 38 (2), 132-135.
5. Wiltgen, M., i Tilz, GP (2007). Analiza DNA mikrorasta: principi i klinički utjecaj. Hematologija, 12 (4), 271-287.