DNA microarrays yang terdiri dari prosedur, dan aplikasi



A Microarray DNA, Juga disebut chip DNA atau microarray DNA, itu terdiri dari serangkaian fragmen DNA berlabuh ke dukungan fisik dari bahan variabel, baik plastik atau kaca. Setiap bagian dari DNA mewakili urutan yang melengkapi gen tertentu.

Tujuan utama dari microarray adalah studi komparatif ekspresi gen tertentu yang menarik. Sebagai contoh, adalah umum bahwa teknik ini diterapkan pada dua sampel - satu dalam kondisi sehat dan satu patologis - untuk mengidentifikasi gen mana yang diekspresikan dan mana yang tidak dalam sampel yang menunjukkan kondisi tersebut. Sampel tersebut dapat berupa sel atau jaringan.

Secara umum ekspresi gen dapat dideteksi dan dikuantifikasi berkat penggunaan molekul fluoresen. Manipulasi chip dilakukan dalam banyak kasus oleh robot dan sejumlah besar gen dapat dianalisis secara bersamaan.

Teknologi inovatif ini bermanfaat untuk berbagai disiplin ilmu, dari diagnosa medis hingga berbagai studi biologi molekuler di bidang proteomik dan genomik..

Indeks

  • 1 Terdiri dari apakah itu??
    • 1.1 Jenis microarray
  • 2 Prosedur
    • 2.1 isolasi RNA
    • 2.2 Produksi dan pelabelan cDNA
    • 2.3 Hibridisasi
    • 2.4 Pembacaan sistem
  • 3 Aplikasi
    • 3.1 Kanker
    • 3.2 Penyakit lain
  • 4 Referensi

Terdiri dari apa itu??

DNA microarrays (asam deoksiribonukleat) adalah seperangkat segmen DNA spesifik yang melekat pada matriks padat. Urutan ini saling melengkapi dengan gen yang ingin dipelajari dan mungkin ada hingga 10.000 gen per cm2.

Karakteristik ini memungkinkan penelitian sistematis dan masif ekspresi gen suatu organisme.

Informasi yang dibutuhkan sel untuk operasinya dikodekan dalam satuan yang disebut "gen". Gen tertentu mengandung instruksi untuk pembuatan molekul biologis esensial yang disebut protein.

Gen diekspresikan jika DNA-nya ditranskripsi ke molekul perantara RNA kurir dan ekspresi gen dapat bervariasi tergantung pada tingkat transkripsi segmen DNA ini. Dalam kasus-kasus tertentu, perubahan ekspresi mungkin mengindikasikan penyakit.

Prinsip hibridisasi memungkinkan pengoperasian microarrays. DNA adalah molekul yang terdiri dari empat jenis nukleotida: adenin, timin, guanin, dan sitosin.

Untuk membentuk struktur heliks ganda, adenin dikelompokkan dengan timin dan sitosin dengan guanin. Dengan demikian, dua rantai komplementer dapat dihubungkan oleh ikatan hidrogen.

Jenis microarray

Dalam hal struktur microarray, ada dua variasi: senyawa personalisasi DNA komplementer atau oligonukleotida, dan microarray kepadatan tinggi komersial yang diproduksi oleh perusahaan komersial, seperti Affymetrix GeneChip.

Jenis mikroarray pertama memungkinkan analisis RNA dari dua sampel berbeda dalam satu chip, sedangkan variasi kedua adalah jenis komersial dan memiliki sejumlah besar gen (misalnya, Affymetrix GeneChip memiliki sekitar 12.000 gen manusia) yang memungkinkan analisis satu sampel.

Prosedur

Isolasi RNA

Langkah pertama untuk melakukan percobaan menggunakan teknologi microarray adalah isolasi dan pemurnian molekul RNA (bisa menjadi messenger RNA atau jenis RNA lainnya).

Jika Anda ingin membandingkan dua sampel (sehat dan sakit, antara kontrol dan pengobatan, antara lain) isolasi molekul di kedua jaringan harus dilakukan..

Produksi dan pelabelan cDNA

Selanjutnya, RNA dikenai proses transkripsi balik dengan adanya nukleotida berlabel dan dengan demikian DNA komplementer atau cDNA akan diperoleh..

Labelnya bisa berpendar dan harus dapat dibedakan antara dua jaringan yang akan dianalisis. Senyawa fluoresen Cy3 dan Cy5 secara tradisional digunakan, karena memancarkan fluoresensi pada panjang gelombang yang berbeda. Dalam kasus Cy3 itu adalah warna yang dekat dengan merah dan Cy5 sesuai dengan spektrum antara oranye dan kuning.

Hibridisasi

CDNA dicampur dan inkubasi dilakukan dalam microarray DNA untuk memungkinkan hibridisasi (mis., Terjadi pengikatan) dari cDNA dari kedua sampel dengan bagian DNA diimobilisasi pada permukaan padat microarray..

Persentase hibridisasi yang lebih tinggi dengan probe dalam microarray ditafsirkan sebagai ekspresi jaringan yang lebih besar dari mRNA yang sesuai.

Pembacaan sistem

Kuantifikasi ekspresi dilakukan dengan menggabungkan sistem pembaca yang memberikan kode warna dengan jumlah fluoresensi yang dipancarkan oleh masing-masing cDNA. Sebagai contoh, jika merah digunakan untuk menandai kondisi patologis dan hibridisasi dalam proporsi yang lebih besar, komponen merah akan menjadi yang utama..

Dengan sistem ini adalah mungkin untuk mengetahui ekspresi berlebih atau represi dari setiap gen yang dianalisis dalam kedua kondisi yang dipilih. Dengan kata lain, Anda dapat mengetahui transkripom dari sampel yang dievaluasi dalam percobaan.

Aplikasi

Saat ini, microarray dianggap sebagai alat yang sangat kuat di bidang kedokteran. Teknologi baru ini memungkinkan diagnosis penyakit dan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana ekspresi gen dimodifikasi dalam kondisi medis yang berbeda.

Selain itu, memungkinkan perbandingan jaringan kontrol dan jaringan yang diobati dengan obat tertentu, untuk mempelajari efek dari kemungkinan perawatan medis..

Untuk melakukan ini, keadaan normal dan keadaan sakit dibandingkan sebelum dan sesudah pemberian obat. Saat mempelajari efek obat pada genom in vivo Anda memiliki gambaran yang lebih baik tentang mekanisme tindakannya. Selain itu, dapat dipahami mengapa beberapa obat tertentu menyebabkan efek samping yang tidak diinginkan.

Kanker

Kanker menduduki peringkat teratas dalam daftar penyakit yang dipelajari dengan microarray DNA. Metosologi ini telah digunakan untuk klasifikasi dan prognosis penyakit, terutama dalam kasus leukemia.

Bidang investigasi kondisi ini melibatkan kompresi dan karakterisasi basis molekuler sel kanker untuk menemukan pola ekspresi gen yang mengakibatkan kegagalan dalam pengaturan siklus sel dan dalam proses kematian sel (atau apoptosis).

Penyakit lainnya

Melalui penggunaan microarray kami telah dapat menjelaskan profil ekspresi diferensial gen dalam kondisi medis alergi, imunodefisiensi primer, penyakit autoimun (seperti rheumatoid arthritis) dan penyakit menular..

Referensi

  1. Bednar, M. (2000). Teknologi dan aplikasi microarray DNA. Monitor Ilmu Kedokteran, 6(4), MT796-MT800.
  2. Kurella, M., Hsiao, L., Yoshida, T., Randall, J. D., Chow, G., Sarang, S., ... & Gullans, S. R. (2001). Analisis microarray DNA dari proses biologis yang kompleks. Jurnal American Society of Nephrology, 12(5), 1072-1078.
  3. Nguyen, D.V., Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, R.J. (2002). Eksperimen microarray DNA: aspek biologis dan teknologi. Biometrik, 58(4), 701-717.
  4. Plous, C. V. (2007). Mikroarray DNA dan aplikasinya dalam penelitian biomedis. Majalah CENIC. Ilmu Biologi, 38(2), 132-135.
  5. Wiltgen, M., & Tilz, G. P. (2007). Analisis microarray DNA: prinsip dan dampak klinis. Hematologi, 12(4), 271-287.