Microarramele ADN-ului în ce constă, procedura și aplicațiile

o Microarray ADN, numită și chip ADN sau microarray ADN, este compus dintr-o serie de fragmente ADN ancorate la un suport fizic al materialului variabil, fie din plastic, fie din sticlă. Fiecare bucată de ADN reprezintă o secvență complementară unei gene specifice.

Obiectivul principal al microarray-urilor este studiul comparativ al exprimării anumitor gene de interes. De exemplu, este obișnuit ca această tehnică să fie aplicată la două eșantioane - una în condiții sănătoase și una patologică - pentru a identifica genele care sunt exprimate și care nu sunt în proba care prezintă starea. Probele menționate pot fi o celulă sau un țesut.

În general, expresia genelor poate fi detectată și cuantificată datorită utilizării moleculelor fluorescente. Manipularea cipurilor este efectuată în majoritatea cazurilor de către robot și un număr mare de gene pot fi analizate simultan.

Această tehnologie inovatoare este utilă pentru o gamă largă de discipline, de la diagnostic medical până la diverse studii de biologie moleculară în domeniile proteomică și genomică.

index

• 1 Ce este?
  • 1.1 Tipuri de microarray
• 2 Procedura
  • Izolarea ARN-ului
  • 2.2 Producerea și etichetarea ADNc
  • 2.3 Hibridizarea
  • 2.4 Citirea sistemului
• 3 Aplicații
  • 3.1 Cancer
  • 3.2 Alte boli
• 4 Referințe

Ce este?

Microarramele ADN (acid deoxiribonucleic) sunt un set de segmente ADN specifice atașate la o matrice solidă. Aceste secvențe sunt complementare genelor care doresc să fie studiate și pot exista până la 10.000 de gene pe cm².

Aceste caracteristici permit studiul sistematic și masiv al expresiei genice a unui organism.

Informația pe care o celulă are nevoie pentru operarea acesteia este codificată în unități numite "gene". Anumite gene conțin instrucțiuni pentru crearea de molecule biologice esențiale numite proteine.

O genă este exprimată dacă ADN-ul său este transcris într-o moleculă intermediară de ARN mesager și expresia genei poate varia în funcție de nivelul de transcripție al acestui segment de ADN. În anumite cazuri, schimbarea expresiei poate fi o indicație a bolilor.

Principiul hibridizării face posibilă funcționarea microarrayselor. ADN-ul este o moleculă compusă din patru tipuri de nucleotide: adenină, timină, guanină și citozină.

Pentru a forma structura dublă helix, adenina este grupată cu timină și citozină cu guanină. Astfel, două lanțuri complementare pot fi legate prin legături de hidrogen.

Tipuri de microarrays

În ceea ce privește structura microarrays există două variante: ADN-ul complementar personalizat sau micromatriciale de oligonucleotide și densitatea comercială ridicată realizată de societățile comerciale precum Affymetrix GeneChip.

Primul tip de microarray permite analiza ARN din două eșantioane diferite într-un singur cip, în timp ce a doua este variația tipului comercial și are un număr mare de gene (de exemplu, Affymetrix GeneChip are aproximativ 12.000 de gene umane) analiza care permite un singur eșantion.

proces

Izolarea ARN

Primul pas pentru a efectua un experiment folosind tehnologia microarray este izolarea și purificarea moleculelor de ARN (poate fi ARN mesager sau alte tipuri de ARN).

Dacă doriți să comparați două mostre (sănătoși versus bolnavi, control față de tratament, printre altele), trebuie efectuată izolarea moleculei în ambele țesuturi.

Producerea și etichetarea ADNc

Ulterior, ARN este supus unui proces de transcriere inversă în prezența nucleotidelor marcate și astfel ADN complementar sau cADN vor fi obținute.

Etichetarea poate fi fluorescentă și trebuie să fie diferențiată între cele două țesuturi care trebuie analizate. Compușii fluorescenți Cy3 și Cy5 sunt utilizați în mod tradițional, deoarece emit fluorescență la diferite lungimi de undă. În cazul Cy3 este o culoare aproape de roșu și Cy5 corespunde spectrului dintre portocaliu și galben.

hibridizare

CDNAs sunt amestecate și secțiunile au fost incubate în microarray ADN pentru a permite hibridizare (adică, legarea are loc) ADNc din ambele probe cu porțiunea ADN imobilizat pe suprafața solidă a microarray.

Un procent mai mare de hibridizare cu sonda din microarray este interpretat ca o expresie tisulară mai mare a ARNm corespunzător.

Citirea sistemului

Cuantificarea expresiei se face prin încorporarea unui sistem de cititor care atribuie un cod de culoare la cantitatea de fluorescență emisă de fiecare cADN. De exemplu, dacă roșu este folosit pentru a marca starea patologică și hibridizează în proporție mai mare, componenta roșie va fi cea predominantă.

Cu acest sistem este posibil să se cunoască supraexprimarea sau reprimarea fiecărei gene analizate în ambele condiții selectate. Cu alte cuvinte, transcriptomul probelor evaluate în experiment poate fi cunoscut.

aplicații

În prezent, microarrays sunt considerate a fi instrumente foarte puternice în domeniul medicinei. Această tehnologie nouă permite diagnosticarea bolilor și o mai bună înțelegere a felului în care expresia genei este modificată în condiții medicale diferite.

De asemenea, permite compararea unui țesut de control și tratat cu un anumit medicament, pentru a studia efectele unei posibile tesut tratament medical.

Pentru a face acest lucru, starea normală și starea bolnavă sunt comparate înainte și după administrarea medicamentului. Când studiem efectul medicamentului asupra genomului in vivo aveți o imagine mai bună a mecanismului de acțiune al acesteia. În plus, se poate înțelege de ce anumite medicamente determină efecte secundare nedorite.

cancer

Cancerul conduce listele de boli studiate cu microarrays ADN. Această metodologie a fost utilizată pentru clasificarea și prognosticul bolii, în special în cazurile de leucemie.

Domeniul investigării acestei afecțiuni implică comprimarea și caracterizarea bazei moleculare a celulelor canceroase pentru a gasi modele de expresia genelor care au ca rezultat eșecuri în reglarea ciclului celular și a proceselor de celule moarte (sau apoptoza).

Alte boli

Prin utilizarea microarrays au fost elucidate profilurile expresia diferențială a genelor in conditii medicale de alergii, imunodeficiențe primare, boli autoimune (cum ar fi artrita reumatoidă) și boli infecțioase.

referințe

1. Bednar, M. (2000). Tehnologie ADN microarray și aplicare. Monitorizarea științei medicale, 6(4), MT796-MT800.
2. Kurella, M., Hsiao, L. L., Yoshida, T., Randall, J. D., Chow, G., Sarang, S.S., ... & Gullans, S. R. (2001). Analiza microarray ADN a proceselor biologice complexe. Jurnalul Societatii Americane de Nefrologie, 12(5), 1072-1078.
3. Nguyen, D. V., Bulak ARPAT, A., Wang, N., și Carroll, R. J. (2002). Experimente ADN microarray: aspecte biologice și tehnologice. Biometria, 58(4), 701-717.
4. Plous, C.V. (2007). Microarramele ADN și aplicațiile lor în cercetarea biomedicală. Revista CENIC. Științe biologice, 38(2), 132-135.
5. Wiltgen, M. și Tilz, G. P. (2007). Analiza ADN microarray: principii și impact clinic. hematologie, 12(4), 271-287.