Hvad er et genommikroarray?

Genomet mikroarray, også kendt som en deoxyribonukleinsyre (DNA) mikroarray, er en type genteknologi, der tillader forskere at bestemme niveauer af genekspression. I levende organismer udtrykkes et gen, når DNA'et fra det gen afkodes gennem en række processer til et protein, der tjener en bestemt funktion i en celle. Ved at måle niveauer af genekspression i en given prøve kan forskere finde ud af, hvilke gener der er mest aktive. Microarray-teknologi bruges især i medicin til at lære om de genetiske aspekter af sygdomme som kræft.

Når et gen udtrykkes i en organisme, afkodes DNA til et protein gennem en række trin. Segmenter af genet transkriberes til en messenger-ribonukleinsyre (mRNA) -skabelon, et enkeltstrenget molekyle, der er komplementært til en streng i det originale DNA-molekyle. Dette mRNA bærer den genetiske information ud fra cellekernen til stedet for proteinsyntesen. En genommikroarray afslører, hvilke gener der genererer mest mRNA - og, i forlængelse heraf, hvilke gener der fungerer på det højeste ekspressionsniveau.

Genomet mikroarray er en glas- eller siliciumchip med en række mikroskopiske prikker af DNA bundet til dens overflade. De specifikke DNA-sekvenser, kaldet sonder, vælges på baggrund af de gener, som forskerne ønsker at studere. En helgenommikroarray indeholder sekvenser fra hele genomet, mens en fokuseret mikroarray indeholder DNA fra kun visse gener.

I sygdomsforskning ville mikroarrayet blive anvendt på følgende måde. Først vil en prøve af sundt væv og syvt væv blive taget fra individet. MRNA fra begge prøver ville blive isoleret ved hjælp af en række kemiske teknikker. Hver prøve ville blive kombineret med en anden mærkningsopløsning bestående af underenheder kendt som nukleotider, modificeret til at indbefatte fluorescens, som derefter ville binde til mRNA-molekylerne for at skabe fluorescerende komplementært DNA (cDNA). For eksempel kan den syge prøve være mærket med rød fluorescens og den sunde prøve med grøn fluorescens.

Når hver prøve skylles på en genommikroarray, hybridiserer eller bindes noget af cDNA'et fra prøverne med DNA på chippen. Dette får forskellige farver og niveauer af fluorescens til at vises. Hvis et gen i en prøve var meget aktivt, for eksempel, ville det producere mange mRNA, som ville fremstå på mikroarray som en stærk fluorescerende farve. Ved at flette de visuelle prøvedata ved hjælp af en scanner, kan forskere bestemme, om et bestemt gen udtrykkes mere i det syge væv eller det sunde væv.

I eksemplet ovenfor ville en grøn prik indikere, at genet blev udtrykt mere i sundt væv, da dominansen af ​​den grønne fluorescens indikerer, at den raske prøve-mRNA'er var mere talrige end de usunde. En rød prik indikerer, at genet producerede flere mRNA'er i det syge væv og var mere aktivt under sygdomsbetingelser. Gule prikker ville betyde, at genet udtrykkes omtrent lige i både sundt og sygt væv. Forskere kan bruge denne information til at bestemme, hvilke gener der er mere aktive i en syg celle, og hvordan sådanne ændringer påvirker andre gener i cellen. Genom-mikroarrays kan ikke kun bruges til at undersøge og diagnosticere sygdomme som kræft og hjertesygdomme, men også potentielt til at lære, hvordan man behandler dem gennem målrettet terapi.