DNS mikroszerkezetek az összetételben, az eljárásban és az alkalmazásokban



egy DNS microarray, DNS-chipnek vagy DNS-microarray-nek is nevezik, amely DNS-fragmensek sorozatából áll, amelyek a műanyag vagy üveg fizikai hordozójához vannak rögzítve. Minden DNS-darab egy adott génnel komplementer szekvenciát képvisel.

A microarrays fő célja az egyes érdekes gének expressziójának összehasonlító vizsgálata. Például gyakori, hogy ezt a technikát két mintára - egy egészséges állapotban és egy kóros - alkalmazzák annak meghatározására, hogy mely gének expresszálódnak, és amelyek nem szerepelnek az állapotot bemutató mintában. Az említett minta lehet sejt vagy szövet.

A gének expressziója általában fluoreszcens molekulák alkalmazásával kimutatható és számszerűsíthető. A chipek manipulációját a legtöbb esetben robot végzi, és nagyszámú gént egyidejűleg lehet elemezni.

Ez az innovatív technológia számos tudományterület számára hasznos, az orvosi diagnosztikától a különböző molekuláris biológiai tanulmányokig a proteomika és a genomika területén..

index

  • 1 Mit tartalmaz ez??
    • 1.1 A microarray típusai
  • 2 Eljárás
    • 2.1 RNS izolálás
    • 2.2 A cDNS előállítása és címkézése
    • 2.3 Hibridizáció
    • 2.4 A rendszer leolvasása
  • 3 Alkalmazások
    • 3.1 Rák
    • 3.2 Egyéb betegségek
  • 4 Referenciák

Mit tartalmaz ez??

A DNS-mikroszkópok (dezoxiribonukleinsav) egy meghatározott mátrixhoz kapcsolt specifikus DNS-szegmensek halmaza. Ezek a szekvenciák komplementerek a vizsgált génekkel, és cm-enként legfeljebb 10 000 gén lehet2.

Ezek a jellemzők lehetővé teszik a szervezet gén expressziójának szisztematikus és masszív vizsgálatát.

Az a információ, amelyet a cella működéséhez szükséges, a "gének" egységben van kódolva. Bizonyos gének utasításokat tartalmaznak a fehérjéknek nevezett alapvető molekulák létrehozására.

Egy gént expresszálnak, ha a DNS-t a hírvivő RNS közbenső molekulájára írjuk át, és a gén expressziója a DNS ezen szegmensének transzkripciós szintjétől függően változhat. Bizonyos esetekben a kifejeződés változása betegségekre utalhat.

A hibridizáció elve lehetővé teszi a mikrorendszerek működését. A DNS négyféle nukleotidból álló molekula: adenin, timin, guanin és citozin.

A kettős helikális szerkezet kialakításához az adenint guininnal csoportozzák timinnel és citozinnal. Tehát két komplementer lánc hidrogénkötéssel kapcsolható össze.

A microarray típusai

A mikroszerkezetek szerkezetét tekintve két variáció létezik: a komplementer DNS vagy oligonukleotidok személyre szabott összetevői, valamint a kereskedelmi vállalatok által gyártott, nagy sűrűségű mikrohullámok, például az Affymetrix GeneChip.

Az első típusú microarray lehetővé teszi két különböző mintából származó RNS analízisét egyetlen chipen, míg a második változat kereskedelmi jellegű, és számos génnel rendelkezik (például az Affymetrix GeneChip körülbelül 12 000 humán génnel rendelkezik), lehetővé téve az elemzést egyetlen minta.

folyamat

RNS izolálás

A microarray technológiával végzett kísérlet végrehajtásának első lépése az RNS molekulák elkülönítése és tisztítása (lehet messenger RNS vagy más típusú RNS).

Ha két mintát szeretne összehasonlítani (egészséges és beteg, kontroll és kezelés, többek között), akkor a molekula elkülönítését mindkét szövetben el kell végezni.

A cDNS előállítása és címkézése

Ezt követően az RNS-t reverz transzkripciós eljárásnak vetjük alá jelölt nukleotidok jelenlétében, és így a komplementer DNS-t vagy cDNS-t kapjuk..

A címke lehet fluoreszcens, és differenciálhatónak kell lennie a két vizsgálandó szövet között. A Cy3 és Cy5 fluoreszcens vegyületeket hagyományosan használják, mivel különböző hullámhosszon fluoreszcenciát bocsátanak ki. A Cy3 esetében ez a szín közel van a vöröshez és a Cy5 a narancssárga és a sárga közötti spektrumnak felel meg.

hibridizáció

A cDNS-eket összekeverjük és inkubáljuk a DNS-mikroszkóppal, hogy lehetővé tegyük a cDNS hibridizációját (azaz kötődését) mindkét mintából a mikroragaszt szilárd felületén immobilizált DNS-részével..

A microarray-ben a próbával való hibridizáció nagyobb százalékát úgy értelmezzük, mint a megfelelő mRNS nagyobb szöveti expresszióját..

A rendszer leolvasása

Az expresszió mennyiségi meghatározását úgy végezzük, hogy egy olyan olvasó rendszert alkalmazunk, amely színkódot rendel az egyes cDNS által kibocsátott fluoreszcencia mennyiségéhez. Például, ha a patológiás állapot jelzésére piros, és nagyobb arányban hibridizálódik, a vörös komponens lesz a domináns.

Ezzel a rendszerrel mindkét gén elemzése során mindkét gén elemzése során ismert a túlzott expresszió vagy az elnyomás. Más szavakkal, megismerhetjük a kísérletben értékelt minták transzkriptátumát.

alkalmazások

Jelenleg a microarray-ket nagyon hatékony eszközöknek tekintik az orvostudomány területén. Ez az új technológia lehetővé teszi a betegségek diagnosztizálását és a génexpresszió különböző orvosi körülmények között történő módosításának jobb megértését.

Ezenkívül lehetővé teszi a kontrollszövet és egy bizonyos gyógyszerrel kezelt szövet összehasonlítását annak érdekében, hogy tanulmányozzuk a lehetséges orvosi kezelés hatásait.

Ehhez a normál állapotot és a beteg állapotot a gyógyszer beadása előtt és után hasonlítják össze. A hatóanyag genomra gyakorolt ​​hatásának vizsgálatakor in vivo jobb áttekintése van a működés mechanizmusáról. Ezenkívül érthető, hogy egyes gyógyszerek nemkívánatos mellékhatásokhoz vezetnek.

rák

A rák a DNS-mikroszkóppal vizsgált betegségek listáját tartalmazza. Ezt a metoszológiát a betegség osztályozására és prognózisára használták, különösen leukémia esetén.

Ennek a feltételnek a vizsgálati területe a rákos sejtek molekuláris bázisainak tömörítése és jellemzése, hogy megtalálják a génexpressziós mintákat, amelyek a sejtciklus szabályozásában és a sejthalál (vagy apoptózis) folyamataiban hibákat eredményeznek..

Egyéb betegségek

Mikroszálak használatával sikerült megmagyarázni a gének differenciális expressziójának profilját az allergiák, primer immunhiányok, autoimmun betegségek (pl. Reumatoid arthritis) és fertőző betegségek állapotában..

referenciák

  1. Bednar, M. (2000). DNS microarray technológia és alkalmazás. Orvosi tudományfigyelő, 6(4), MT796-MT800.
  2. Kurella, M., Hsiao, L., Yoshida, T., Randall, J. D., Chow, G., Sarang, S., ... & Gullans, S. R. (2001). A komplex biológiai folyamatok DNS mikroarray elemzése. Az Amerikai Nefrológiai Társaság naplója, 12(5), 1072-1078.
  3. Nguyen, D. V., Bulak Arpat, A., Wang, N. és Carroll, R.J. (2002). DNS mikroarray kísérletek: biológiai és technológiai szempontok. Biometria, 58(4), 701-717.
  4. Plous, C. V. (2007). DNS-mikroszerkezetek és alkalmazásuk az orvosbiológiai kutatásban. CENIC Magazin. Biológiai tudományok, 38(2), 132-135.
  5. Wiltgen, M. és Tilz G. P. (2007). DNS microarray elemzés: elvek és klinikai hatás. Hematológiai, 12(4), 271-287.