Was ist DNA Microarray?
Die DNA-Microarray-Technologie wird in der genetischen und medizinischen Forschung eingesetzt, um es Wissenschaftlern zu ermöglichen, die Aktivität von mehreren tausend Genen gleichzeitig sowie die Beziehung zwischen ihnen zu untersuchen. Bisher konnten Wissenschaftler nur wenige Gene gleichzeitig analysieren. Mit der Einführung der DNA-Microarrary-Technologie kann die Aktivität von Tausenden von Genen gleichzeitig überwacht werden. Einige der Gesundheitszustände, bei denen Wissenschaftler diese Technologie zur Erforschung der Genaktivität einsetzen, sind Herzerkrankungen, Krebs und Fettleibigkeit. Es ermöglicht Wissenschaftlern auch, Krebserkrankungen nach ihrem Ursprung und dem Muster der Genaktivität in der Tumorzelle zu klassifizieren.
Ein DNA-Microarray besteht aus einem Objektträger in Stempelgröße, der Moleküle enthält, die als DNA bezeichnet werden, den genetischen Code für einen Organismus oder einen seiner Teile. Die DNA wird in einer bestimmten Reihenfolge und in einem Muster von regelmäßig beabstandeten horizontalen und vertikalen Linien von einer Robotermaschine auf den Objektträger gebracht. Die spezifische Sequenz und der Abstand der DNA ermöglichen es Wissenschaftlern, die Sequenz der verwendeten Gene zu kennen.
Bevor ein Wissenschaftler die Aktivität eines Gens auf dem Objektträger messen kann, muss eine Gewebeprobe eines Patienten, normalerweise Blut, entnommen werden. Die Gewebeprobe wird in eine Lösung gegeben und ermöglicht die Sammlung von mRNA, einem Produkt aus einem exprimierten Gen, das Informationen von einem Kern zu anderen Teilen einer Zelle transportiert, um Proteine herzustellen. Die mRNA ist komplementär zu dem DNA-Strang, von dem sie kopiert wurde.
Sobald die mRNA gesammelt ist, bindet ein Wissenschaftler einen fluoreszierenden Farbstoff an die mRNA und platziert ihn mit einer Robotermaschine auf dem Objektträger. Die zur DNA komplementäre mRNA bindet an ihr Komplement. Da die Sequenz der DNA, die auf dem Objektträger platziert wurde, bekannt ist, gibt die mRNA, die an die DNA bindet, die spezifische DNA-Sequenz an, die in der Zelle exprimiert wird.
Um die Gene anzuzeigen, misst ein Scanner die fluoreszierenden Bereiche des DNA-Microarrays. Die Helligkeit des fluoreszierenden Farbstoffs zeigt die Aktivität eines Gens und die Abwesenheit eines fluoreszierenden Farbstoffs zeigt an, dass ein Gen nicht aktiv ist. Daher ist das Gen umso aktiver, je heller der fluoreszierende Farbstoff ist. Je heller der Fluoreszenzfarbstoff, desto weniger aktiv ist das Gen.
Die Kenntnis der Aktivität eines Gens kann dabei helfen, festzustellen, ob ein überexprimiertes Gen eine bestimmte Krankheit verursachen kann. In einer klinischen Umgebung kann, wenn bereits festgestellt wurde, dass die Überexpression eines Gens eine bestimmte Krankheit verursacht, einem Patienten eine Gewebeprobe entnommen werden, und ein Wissenschaftler kann mithilfe der DNA-Microarray-Technologie die Expression des Zielgens messen, um die Bestimmung zu erleichtern wenn ein bestimmtes Gen die Ursache der Erkrankung sein könnte, an der der Patient leidet. DNA-Mikroarray ist eine leistungsstarke Methode, um festzustellen, welche Gene an der Auslösung einer bestimmten Krankheit beteiligt sind.