MICROARRAYS DNA: PROSEDUR DAN APLIKASI - BIOLOGI - 2026

Sebuah microarray DNA , juga disebut chip DNA atau microarray DNA, terdiri dari serangkaian serpihan DNA yang berlabuh pada sokongan fizikal bahan berubah-ubah, baik itu plastik atau kaca. Setiap kepingan DNA mewakili urutan yang melengkapi gen tertentu.

Objektif utama microarrays adalah kajian perbandingan ekspresi gen tertentu. Sebagai contoh, lazimnya teknik ini diterapkan pada dua sampel - satu dalam keadaan sihat dan satu patologi - untuk mengenal pasti gen mana yang dinyatakan dan yang tidak ada dalam sampel dengan kondisinya. Sampel tersebut boleh berupa sel atau tisu.

Oleh Paphrag di Wikipedia Bahasa Inggeris (Dipindahkan dari en.wikipedia ke Commons.), Melalui Wikimedia Commons

Umumnya ekspresi gen dapat dikesan dan dihitung berkat penggunaan molekul pendarfluor. Manipulasi kerepek dilakukan dalam kebanyakan kes oleh robot dan sebilangan besar gen dapat dianalisis secara serentak.

Teknologi novel ini berguna untuk pelbagai disiplin ilmu, dari diagnostik perubatan hingga pelbagai kajian biologi molekul dalam bidang proteomik dan genomik.

Apa itu terdiri?

Microarrays DNA (asid deoksiribonukleik) adalah sekumpulan segmen DNA tertentu yang melekat pada matriks pepejal. Ini urutan adalah pelengkap kepada gen yang mahu belajar dan tidak boleh ada sehingga 10,000 gen per cm ² .

Ciri-ciri ini membolehkan kajian sistematik dan besar-besaran mengenai ekspresi gen organisma.

Maklumat yang perlu berfungsi sel dikodekan dalam unit yang disebut "gen". Gen tertentu mengandungi arahan untuk mencipta molekul biologi penting yang disebut protein.

Gen dinyatakan jika DNAnya ditranskripsikan menjadi molekul RNA messenger perantaraan dan ekspresi gen boleh berbeza-beza bergantung pada tahap transkripsi segmen DNA ini. Dalam kes-kes tertentu, perubahan ekspresi mungkin menunjukkan penyakit.

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

Untuk membentuk struktur heliks berganda, kumpulan adenin dengan timin dan sitosin dengan guanin. Oleh itu, dua rantai pelengkap dapat digabungkan dengan ikatan hidrogen.

Jenis microarrays

Dari segi struktur mikroarray, terdapat dua variasi: sebatian DNA pelengkap atau sebatian oligonukleotida yang disesuaikan, dan mikroarray berkepadatan tinggi komersial yang dihasilkan oleh syarikat komersial, seperti Affymetrix GeneChip.

Jenis microarray pertama membolehkan analisis RNA dari dua sampel yang berbeza pada satu cip, sementara variasi kedua adalah jenis komersial dan mempunyai sebilangan besar gen (contohnya, Affymetrix GeneChip mempunyai kira-kira 12,000 gen manusia) yang memungkinkan untuk menganalisis satu sampel.

Proses

Pengasingan RNA

Langkah pertama dalam melakukan eksperimen menggunakan teknologi microarray adalah pengasingan dan pemurnian molekul RNA (boleh menjadi RNA messenger atau jenis RNA lain).

Sekiranya anda ingin membandingkan dua sampel (sihat berbanding sakit, kawalan berbanding rawatan, antara lain), pengasingan molekul di kedua-dua tisu mesti dilakukan.

Pengeluaran dan pelabelan cDNA

Selanjutnya, RNA mengalami proses transkripsi terbalik dengan adanya nukleotida berlabel dan dengan demikian DNA atau cDNA pelengkap akan diperoleh.

Labelnya boleh menjadi pendarfluor dan mesti dibezakan antara dua tisu yang akan dianalisis. Dengan cara tradisional, sebatian pendarfluor Cy3 dan Cy5 digunakan, kerana ia memancarkan pendarfluor pada panjang gelombang yang berbeza. Dalam kes Cy3, warna dekat dengan merah dan Cy5 sesuai dengan spektrum antara oren dan kuning.

Hibridisasi

CDNA dicampurkan dan diinkubasi dalam microarray DNA untuk membolehkan hibridisasi (iaitu, pengikatan berlaku) cDNA dari kedua-dua sampel dengan bahagian DNA tidak bergerak di permukaan pepejal mikroarray.

Peratusan hibridisasi yang lebih tinggi dengan probe dalam microarray ditafsirkan sebagai ekspresi tisu yang lebih tinggi dari mRNA yang sepadan.

Pembacaan sistem

Kuantifikasi ungkapan dilakukan dengan memasukkan sistem pembaca yang memberikan kod warna pada jumlah pendarfluor yang dipancarkan oleh setiap cDNA. Sebagai contoh, jika warna merah digunakan untuk menandakan keadaan patologi dan hibridisasi dalam bahagian yang lebih tinggi, komponen merah akan menjadi yang utama.

Dengan sistem ini, ekspresi berlebihan atau penindasan setiap gen yang dianalisis dalam kedua-dua keadaan yang dipilih dapat diketahui. Dengan kata lain, transkripome sampel yang dinilai dalam eksperimen dapat diketahui.

Larssono, dari Wikimedia Commons

Permohonan

Pada masa ini, microarrays dianggap sebagai alat yang sangat kuat dalam bidang perubatan. Teknologi baru ini membolehkan diagnosis penyakit dan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana ekspresi gen diubah dalam keadaan perubatan yang berbeza.

Selanjutnya, ia memungkinkan perbandingan tisu kawalan dan tisu yang dirawat dengan ubat tertentu, untuk mengkaji kesan rawatan perubatan yang mungkin.

Untuk melakukan ini, keadaan normal dan keadaan sakit dibandingkan sebelum dan selepas pemberian ubat. Dengan mengkaji kesan ubat pada genom in vivo, kita mempunyai gambaran keseluruhan mekanisme tindakannya yang lebih baik. Juga, dapat difahami mengapa beberapa ubat tertentu membawa kepada kesan sampingan yang tidak diingini.

Kanser

Kanser mendahului senarai penyakit yang dikaji dengan microarrays DNA. Metodologi ini telah digunakan untuk klasifikasi dan prognosis penyakit, terutama dalam kes leukemia.

Bidang penyelidikan keadaan ini melibatkan pemampatan dan pencirian asas molekul sel-sel kanser untuk mencari corak ekspresi gen yang mengakibatkan kegagalan dalam pengaturan kitaran sel dan dalam proses kematian sel (atau apoptosis).

Penyakit lain

Melalui penggunaan microarrays, telah memungkinkan untuk menjelaskan profil ekspresi gen yang berbeza dalam keadaan perubatan alergi, kekurangan imunoder primer, penyakit autoimun (seperti rheumatoid arthritis) dan penyakit berjangkit.

Rujukan

1. Bednar, M. (2000). Teknologi dan aplikasi DNA microarray. Monitor Sains Perubatan, 6 (4), MT796-MT800.
2. Kurella, M., Hsiao, LL, Yoshida, T., Randall, JD, Chow, G., Sarang, SS,… & Gullans, SR (2001). Analisis mikroarray DNA proses biologi kompleks. Jurnal Persatuan Nefrologi Amerika, 12 (5), 1072-1078.
3. Nguyen, DV, Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, RJ (2002). Eksperimen microarray DNA: aspek biologi dan teknologi. Biometrik, 58 (4), 701-717.
4. Plous, CV (2007). Microarrays DNA dan aplikasinya dalam penyelidikan bioperubatan. Majalah CENIC. Sains Biologi, 38 (2), 132-135.
5. Wiltgen, M., & Tilz, GP (2007). Analisis microarray DNA: prinsip dan kesan klinikal. Hematologi, 12 (4), 271-287.