DNA mikroarže v tem, kar sestavljajo, postopek in aplikacije



A DNA mikromrež, Imenuje se tudi DNA čip ali DNA mikromrež, sestavljen je iz niza fragmentov DNA, ki so zasidrani na fizično podporo spremenljivega materiala, bodisi iz plastike ali stekla. Vsak kos DNA predstavlja zaporedje, komplementarno specifičnemu genu.

Glavni cilj mikromrež je primerjalna študija izražanja določenih interesnih genov. Na primer, običajno je, da se ta tehnika uporabi za dva vzorca - enega v zdravih pogojih in enega za patološko -, da se ugotovi, kateri geni se izražajo in ki niso v vzorcu, ki predstavlja stanje. Ta vzorec je lahko celica ali tkivo.

Na splošno se ekspresija genov lahko detektira in kvantificira zaradi uporabe fluorescentnih molekul. V večini primerov se manipulacija s čipi izvaja z robotom, hkrati pa je mogoče analizirati veliko število genov.

Ta inovativna tehnologija je uporabna za številne discipline, od medicinske diagnostike do različnih študij molekularne biologije na področju proteomike in genomike..

Indeks

  • 1 Kaj vsebuje??
    • 1.1 Vrste mikromrež
  • 2 Postopek
    • 2.1 Izolacija RNA
    • 2.2 Proizvodnja in označevanje cDNA
    • 2.3 Hibridizacija
    • 2.4 Branje sistema
  • 3 Aplikacije
    • 3.1 Rak
    • 3.2 Druge bolezni
  • 4 Reference

Od česa je sestavljen??

DNA mikromreže (deoksiribonukleinska kislina) so niz specifičnih segmentov DNA, vezanih na trdno matriko. Te sekvence so komplementarne genom, ki ga želimo proučevati in lahko vsebuje do 10.000 genov na cm2.

Te značilnosti omogočajo sistematično in masivno preučevanje genske ekspresije organizma.

Informacije, ki jih celica potrebuje za svoje delovanje, so kodirane v enotah, imenovanih "geni". Nekateri geni vsebujejo navodila za ustvarjanje bistvenih bioloških molekul, imenovanih beljakovine.

Gen je izražen, če je njegova DNA prepisana na vmesno molekulo RNA, ekspresija gena pa se lahko spreminja glede na stopnjo transkripcije tega segmenta DNA. V nekaterih primerih lahko sprememba izražanja kaže na bolezni.

Načelo hibridizacije omogoča delovanje mikromrež. DNA je molekula, sestavljena iz štirih tipov nukleotidov: adenin, timin, gvanin in citozin..

Za tvorbo dvojne spiralne strukture je adenin združen s timinom in citozinom z gvaninom. Tako sta lahko dve komplementarni verigi povezani z vodikovimi vezmi.

Vrste mikromrež

Kar zadeva strukturo mikromrež, obstajata dve različici: personalizirane spojine komplementarnih DNA ali oligonukleotidov in komercialne visoke gostote mikromrež, ki jih proizvajajo komercialna podjetja, kot je Affymetrix GeneChip.

Prva vrsta mikroplošče omogoča analizo RNA iz dveh različnih vzorcev na enem samem čipu, druga različica pa je komercialnega tipa in ima veliko število genov (npr. Affymetrix GeneChip ima približno 12.000 človeških genov), kar omogoča analizo. en sam vzorec.

Postopek

Izolacija RNA

Prvi korak za izvedbo eksperimenta z uporabo tehnologije mikromrež je izolacija in čiščenje molekul RNA (lahko je RNA ali drugih vrst RNA).

Če želite primerjati dva vzorca (zdravo proti bolniku, nadzor proti zdravljenju, med drugim), je treba izvesti izolacijo molekule v obeh tkivih..

Proizvodnja in označevanje cDNA

Nato RNK podvržemo postopku reverznega transkripcije v prisotnosti označenih nukleotidov in tako dobimo komplementarno DNA ali cDNA..

Nalepka je lahko fluorescenčna in jo je treba razlikovati med obema tkivoma, ki ju je treba analizirati. Tradicionalno se uporabljajo fluorescentne spojine Cy3 in Cy5, saj oddajajo fluorescenco pri različnih valovnih dolžinah. V primeru Cy3 je barva blizu rdeče in Cy5 ustreza spektru med oranžno in rumeno.

Hibridizacija

CDNA se zmešajo in inkubacija se izvede v DNA mikromrežu, da se omogoči hibridizacija (t.j. pride do vezave) cDNA iz obeh vzorcev z DNA delom, imobiliziranim na trdni površini mikromrežja..

Višji odstotek hibridizacije s sondo v mikromrežah interpretiramo kot večjo tkivno ekspresijo ustrezne mRNA.

Branje sistema

Kvantifikacija izraza se izvede z vključitvijo bralnega sistema, ki dodeli barvno kodo količini fluorescence, ki jo oddaja vsaka cDNA. Na primer, če se za označevanje patološkega stanja uporablja rdeča barva in se hibridizira v večjem deležu, bo prevladovala rdeča komponenta..

S tem sistemom je mogoče poznati prekomerno ekspresijo ali zatiranje vsakega genskega analiziranega v obeh izbranih pogojih. Z drugimi besedami, lahko poznate transkriptome vzorcev, ovrednotenih v poskusu.

Aplikacije

Trenutno so mikropodatki zelo močna orodja na področju medicine. Ta nova tehnologija omogoča diagnozo bolezni in boljše razumevanje, kako se genska ekspresija spreminja v različnih zdravstvenih stanjih.

Poleg tega omogoča primerjavo kontrolnega tkiva in tkiva, zdravljenega z določenim zdravilom, da se preuči učinek morebitnega zdravljenja..

V ta namen se primerjata normalno stanje in obolelo stanje pred in po dajanju zdravila. Pri proučevanju učinka zdravila na genom in vivo imate boljši pregled nad mehanizmom delovanja. Poleg tega je mogoče razumeti, zakaj nekatere posebne droge vodijo do neželenih stranskih učinkov.

Rak

Rak je na vrhu seznama bolezni, preučenih z mikropodatki DNK. Ta metosologija je bila uporabljena za razvrstitev in prognozo bolezni, zlasti v primerih levkemije.

Področje preučevanja tega stanja vključuje stiskanje in karakterizacijo molekularnih baz rakavih celic, da bi našli vzorce genske ekspresije, ki povzročijo napake v regulaciji celičnega cikla in v procesih celične smrti (ali apoptoze)..

Druge bolezni

S pomočjo mikropodatkov smo lahko pojasnili profile diferencialne ekspresije genov v medicinskih stanjih alergij, primarnih imunskih pomanjkljivosti, avtoimunskih bolezni (kot je revmatoidni artritis) in infekcijskih bolezni..

Reference

  1. Bednar, M. (2000). Tehnologija in aplikacija DNA mikromrež. Monitor medicinskih znanosti, 6(4), MT796-MT800.
  2. Kurella, M., Hsiao, L., Yoshida, T., Randall, J.D., Chow, G., Sarang, S., ... & Gullans, S.R. (2001). Analiza DNK mikromrež kompleksnih bioloških procesov. Journal of American Society of Nephrology, 12(5), 1072-1078.
  3. Nguyen, D.V., Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, R.J. (2002). Poskusi z mikromrežami DNA: biološki in tehnološki vidiki. Biometrija, 58(4), 701-717.
  4. Plous, C. V. (2007). DNA mikroarže in njihova uporaba v biomedicinskih raziskavah. Revija CENIC. Biološke znanosti, 38(2), 132-135.
  5. Wiltgen, M., & Tilz, G. P. (2007). Analiza DNA mikromrež: principi in klinični vpliv. Hematologija, 12(4), 271-287.