MGA MICRO MICROAYS: PAMAMARAAN AT APLIKASYON - BIOLOGY - 2024

Ang isang microarray ng DNA , na tinatawag ding isang DNA chip o DNA microarray, ay binubuo ng isang serye ng mga fragment ng DNA na naka-angkla sa isang pisikal na suporta ng variable na materyal, alinman sa plastik o baso. Ang bawat piraso ng DNA ay kumakatawan sa isang pagkakasunod-sunod na pantulong sa isang tiyak na gene.

Ang pangunahing layunin ng microarrays ay ang paghahambing na pag-aaral ng pagpapahayag ng ilang mga gen ng interes. Halimbawa, pangkaraniwan para sa pamamaraang ito na mailalapat sa dalawang mga halimbawa - ang isa sa malusog na kondisyon at isang pathological - upang matukoy kung aling mga gen ang ipinahayag at na hindi sa sample na may kondisyon. Ang nasabing sample ay maaaring isang cell o isang tisyu.

Sa pamamagitan ng Paphrag sa Ingles Wikipedia (Inilipat mula sa en.wikipedia sa Commons.), Via Wikimedia Commons

Karaniwan ang pagpapahayag ng mga gene ay maaaring matagpuan at dami ng salamat sa paggamit ng mga fluorescent molekula. Ang pagmamanipula ng mga chips ay isinasagawa sa karamihan ng mga kaso ng robot at isang malaking bilang ng mga gen ay maaaring masuri nang sabay-sabay.

Ang teknolohiyang nobelang ito ay kapaki-pakinabang para sa isang malawak na hanay ng mga disiplina, mula sa mga medikal na diagnostika hanggang sa iba't ibang mga pag-aaral ng biyolohikal na biology sa larangan ng proteomics at genomics.

Ano ang binubuo nito?

Ang mga DNA (deoxyribonucleic acid) microarrays ay isang hanay ng mga tiyak na mga segment ng DNA na nakakabit sa isang solidong matrix. Ang mga pagkakasunud-sunod na ito ay pantulong sa mga gene na nais na mapag-aralan at maaaring mayroong hanggang 10,000 genes bawat cm ² .

Pinapayagan ng mga katangiang ito ang sistematikong at napakalaking pag-aaral ng pagpapahayag ng gene ng isang organismo.

Ang impormasyong kailangang gumana ng isang cell ay naka-encode sa mga yunit na tinatawag na "gen". Ang ilang mga genes ay naglalaman ng mga tagubilin para sa paglikha ng mahahalagang biological molecule na tinatawag na mga protina.

Ang isang gene ay ipinahayag kung ang DNA nito ay na-transcribe sa isang intermediate messenger na RNA molekula at ang expression ng gene ay maaaring magkakaiba depende sa antas ng transkripsyon ng segment na ito ng DNA. Sa ilang mga kaso, ang pagbabago sa expression ay maaaring ipahiwatig ng mga sakit.

Ang prinsipyo ng hybridization ay ginagawang posible ang pagpapatakbo ng mga microarrays. Ang DNA ay isang molekula na binubuo ng apat na uri ng mga nucleotide: adenine, thymine, guanine, at cytosine.

Upang mabuo ang dobleng istruktura ng helix, ang mga adenine group na may thymine at cytosine na may guanine. Kaya, ang dalawang pantulong na kadena ay maaaring sumali sa mga bono ng hydrogen.

Mga uri ng microarrays

Sa mga tuntunin ng istraktura ng microarrays, mayroong dalawang pagkakaiba-iba: ang pasadyang ginawa na pantulong na DNA o oligonucleotides, at ang komersyal na high-density microarrays na ginawa ng mga komersyal na kumpanya, tulad ng Affymetrix GeneChip.

Ang unang uri ng microarray ay nagbibigay-daan sa pagsusuri ng RNA mula sa dalawang magkakaibang mga halimbawa sa isang maliit na chip, habang ang pangalawang pagkakaiba-iba ay ng uri ng komersyal at may isang malaking bilang ng mga genes (halimbawa, ang Affymetrix GeneChip ay may halos 12,000 mga genes ng tao) na nagpapahintulot upang suriin isang sampol.

Proseso

Ang paghihiwalay ng RNA

Ang unang hakbang sa pagsasagawa ng isang eksperimento gamit ang teknolohiya ng microarray ay ang paghihiwalay at paglilinis ng mga molekula ng RNA (maaari itong messenger RNA o iba pang mga uri ng RNA).

Kung nais mong ihambing ang dalawang halimbawa (malusog kumpara sa may sakit, control kumpara sa paggamot, bukod sa iba pa), dapat isagawa ang paghihiwalay ng molekula sa parehong mga tisyu.

Produksyon at label ng cDNA

Kasunod nito, ang RNA ay sumasailalim sa isang reverse transproses na proseso sa pagkakaroon ng mga may label na mga nucleotide at sa gayon ang pagkuha ng pantulong na DNA o cDNA ay makuha.

Ang label ay maaaring maging fluorescent at dapat na makilala sa pagitan ng dalawang mga tisyu upang masuri. Ang mga fluorescent compound na Cy3 at Cy5 ay ayon sa kaugalian na ginagamit, dahil naglalabas sila ng fluorescence sa iba't ibang mga haba ng haba. Sa kaso ng Cy3, ito ay isang kulay na malapit sa pula at ang Cy5 ay tumutugma sa spectrum sa pagitan ng orange at dilaw.

Hybridization

Ang mga cDNA ay halo-halong at natutuyo sa microarray ng DNA upang pahintulutan ang hybridization (ibig sabihin, ang pagbubuklod na nangyayari) ng cDNA mula sa parehong mga sample na may bahagi ng DNA na hindi nabago sa solidong ibabaw ng microarray.

Ang isang mas mataas na porsyento ng hybridization na may pagsisiyasat sa microarray ay binibigyang kahulugan bilang isang mas mataas na expression ng tissue ng kaukulang mRNA.

Pagbasa ng system

Ang dami ng expression ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsasama ng isang sistema ng mambabasa na nagtalaga ng isang kulay ng code sa dami ng pag-ilaw na inilalabas ng bawat cDNA. Halimbawa, kung ang pula ay ginagamit upang markahan ang kondisyon ng pathological at ito ay nag-hybridize sa isang mas mataas na proporsyon, ang pulang bahagi ay magiging pangunahing.

Sa pamamagitan ng system na ito, ang overexpression o panunupil ng bawat gene na nasuri sa parehong napiling mga kondisyon ay maaaring malaman. Sa madaling salita, ang transcriptome ng mga sample na nasuri sa eksperimento ay maaaring malaman.

Si Larssono, mula sa Wikimedia Commons

Aplikasyon

Sa kasalukuyan, ang mga microarrays ay itinuturing na napakalakas na tool sa larangan ng medikal. Pinapayagan ng bagong teknolohiyang ito ang diagnosis ng mga sakit at isang mas mahusay na pag-unawa sa kung paano binago ang expression ng gene sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng medikal.

Bukod dito, pinapayagan nito ang paghahambing ng isang control tissue at isang tisyu na ginagamot sa isang tiyak na gamot, upang pag-aralan ang mga epekto ng isang posibleng paggamot sa medisina.

Upang gawin ito, ang normal na estado at estado ng may sakit ay inihambing bago at pagkatapos ng pangangasiwa ng gamot. Sa pamamagitan ng pag-aaral ng epekto ng gamot sa genome sa vivo, mayroon kaming isang mas mahusay na pangkalahatang-ideya ng mekanismo ng pagkilos nito. Gayundin, maiintindihan kung bakit ang ilang mga partikular na gamot ay humantong sa mga hindi ginustong mga epekto.

Kanser

Nanguna sa cancer ang mga listahan ng mga sakit na pinag-aralan sa mga microarrays ng DNA. Ang pamamaraang ito ay ginamit para sa pag-uuri at pagbabala ng sakit, lalo na sa mga kaso ng leukemias.

Ang larangan ng pananaliksik ng kondisyong ito ay nagsasangkot ng compression at pagkilala sa mga molekulang base ng mga cell ng kanser upang makahanap ng mga pattern ng expression ng gene na nagreresulta sa mga pagkabigo sa regulasyon ng siklo ng cell at sa mga proseso ng pagkamatay ng cell (o apoptosis).

Iba pang mga sakit

Sa pamamagitan ng paggamit ng microarrays, posible na maipalabas ang mga profile ng expression expression ng mga gen sa mga kondisyong medikal ng mga alerdyi, pangunahing immunodeficiencies, mga sakit na autoimmune (tulad ng rheumatoid arthritis) at mga nakakahawang sakit.

Mga Sanggunian

1. Bednar, M. (2000). Ang teknolohiya ng microarray ng DNA at aplikasyon. Medical Science Monitor, 6 (4), MT796-MT800.
2. Kurella, M., Hsiao, LL, Yoshida, T., Randall, JD, Chow, G., Sarang, SS, … & Gullans, SR (2001). Ang pagsusuri ng microarray ng DNA ng mga kumplikadong proseso ng biologic. Journal ng American Society of Nephrology, 12 (5), 1072-1078.
3. Nguyen, DV, Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, RJ (2002). Mga eksperimento sa microarray ng DNA: mga aspeto ng biological at teknolohikal. Biometrics, 58 (4), 701-717.
4. Plous, CV (2007). Ang mga microarrays ng DNA at ang kanilang mga aplikasyon sa pananaliksik sa biomedical. CENIC Magazine. Mga Agham sa Biolohiko, 38 (2), 132-135.
5. Wiltgen, M., & Tilz, GP (2007). Pagsusuri sa microarray ng DNA: mga prinsipyo at epekto sa klinikal. Hematology, 12 (4), 271-287.