Co je genomová mikročip?
Genomová mikročip, známá také jako mikročip s deoxyribonukleovou kyselinou (DNA), je typ genetické technologie, která vědcům umožňuje určit úrovně genové exprese. V živých organismech je gen exprimován, když je DNA tohoto genu dekódována prostřednictvím série procesů na protein, který slouží specifické funkci v buňce. Měřením úrovní genové exprese v daném vzorku mohou vědci zjistit, které geny jsou nejaktivnější. Technologie Microarray se používá zejména v medicíně k učení o genetických aspektech nemocí, jako je rakovina.
Když je gen exprimován v organismu, je DNA dekódována do proteinu řadou kroků. Segmenty genu jsou přepsány na templát messenger ribonukleové kyseliny (mRNA), jednovláknovou molekulu, která je komplementární s jedním vláknem původní molekuly DNA. Tato mRNA přenáší genetickou informaci z jádra buňky do místa syntézy proteinu. Genomová mikročip odhaluje, které geny generují nejvíce mRNA - a tedy, které geny fungují na nejvyšší úrovni exprese.
Genomová mikročip je skleněný nebo křemíkový čip s řadou mikroskopických teček DNA připojených k jeho povrchu. Specifické sekvence DNA, nazývané sondy, jsou vybírány na základě genů, které vědci chtějí studovat. Celý genomový mikročip obsahuje sekvence z celého genomu, zatímco zaostřený mikročip obsahuje DNA pouze z určitých genů.
Při výzkumu nemocí by se mikročip použil následujícím způsobem. Nejprve by se subjektu odebral vzorek zdravé tkáně a nemocné tkáně. MRNA z obou vzorků by byla izolována pomocí řady chemických technik. Každý vzorek by byl kombinován s jiným značkovacím roztokem tvořeným podjednotkami známými jako nukleotidy, modifikovanými tak, aby zahrnovaly fluorescenci, která by se pak vázala na molekuly mRNA za vytvoření fluorescenční komplementární DNA (cDNA). Například nemocný vzorek může být označen červenou fluorescencí a zdravý vzorek zelenou fluorescencí.
Když je každý vzorek propláchnut na genomovém mikročipu, část cDNA ze vzorků hybridizuje nebo se váže s DNA na čipu. To způsobuje různé barvy a úrovně fluorescence. Pokud by byl například gen ve vzorku vysoce aktivní, produkoval by mnoho mRNA, které by se na mikročipu objevily jako silná fluorescenční barva. Sloučením dat vizuálního vzorku pomocí skeneru mohou vědci určit, zda je konkrétní gen více exprimován v nemocné tkáni nebo zdravé tkáni.
Ve výše uvedeném příkladu by zelená tečka naznačovala, že gen byl exprimován více ve zdravé tkáni, protože dominance zelené fluorescence naznačuje, že zdravé vzorky mRNA byly početnější než ty nezdravé. Červená tečka označuje, že gen produkoval více mRNA v nemocné tkáni a byl aktivnější za chorobných podmínek. Žluté tečky by znamenaly, že gen je exprimován přibližně stejně ve zdravé i nemocné tkáni. Vědci mohou pomocí této informace určit, které geny jsou aktivnější v nemocné buňce a jak takové změny ovlivňují jiné geny v buňce. Genomové mikročipy mohou být použity nejen k výzkumu a diagnostice nemocí, jako je rakovina a srdeční choroby, ale také k tomu, aby se naučily, jak je léčit cílenou terapií.