Was ist das Genexpressions-Profiling?
Die Erstellung von Genexpressionsprofilen ist eine Methode zur gleichzeitigen Messung des Aktivitätsniveaus von Tausenden von Genen. Die Identifizierung von Genexpressionsmustern in einem Organismus ist der nächste Schritt, nachdem das Genom eines Organismus sequenziert wurde. Experimente zur Erstellung von Genexpressionsprofilen werden normalerweise auf einmal am gesamten Genom eines Organismus durchgeführt. Die Messung der Genexpression in einem Organismus liefert ein Bild davon, wie die Zellen des Organismus während des Zellzyklus oder als Reaktion auf bestimmte Reize funktionieren.
Die Gene eines Organismus können sich in einem von zwei Zuständen befinden: eingeschaltet oder ausgeschaltet. Wenn ein Gen eingeschaltet wird, wird es in Messenger-RNA transkribiert, die die Anweisungen zur Herstellung des Proteins enthält, für das das Gen kodiert. Wenn Gene eingeschaltet sind, sollen sie exprimiert werden. Wenn ein Gen ausgeschaltet ist, wird es nicht in mRNA transkribiert und nicht exprimiert.
Die DNA eines einzelligen Organismus enthält Tausende von Genen, von denen jedoch immer nur ein Bruchteil eingeschaltet ist. Das Muster der Genexpression innerhalb einer Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt wird als ihr Genprofil bezeichnet. Der Blick auf die Arten von Genen, die in einer Zelle eingeschaltet sind, kann eine große Menge wichtiger Informationen über Zellen und Organismen liefern.
In einem Experiment zur Erstellung von Genexpressionsprofilen wird die DNA-Microarray-Technologie verwendet, um die relative Aktivität zuvor sequenzierter Gene zu messen. Diese Experimente umfassen typischerweise das Messen von Mengen an mRNA in einer Kontrollumgebung und in einer experimentellen Umgebung, um die Auswirkungen einer oder mehrerer Variablen auf die Genexpression zu bestimmen. Die Verwendung einer Kontrolle ist wichtig, da sie die mRNA-Ausgangswerte für normale zelluläre Bedingungen festlegt.
Ein Blick darauf, wie sich die mRNA-Spiegel als Reaktion auf Reize ändern, zeigt, wie sich der zelluläre Bedarf an Proteinen als Reaktion auf neue Umweltbedingungen ändert. Diese Informationen sind nützlich für reine Forschungszwecke, können aber auch in der Medizin von Bedeutung sein. Wenn beispielsweise Brustkrebszellen in der DNA-Mikroanalyse verwendet werden, könnte ein Profil zeigen, dass in Krebsbrustzellen eine bestimmte Art von Rezeptor aktiv ist, die normalerweise inaktiv ist. Wenn gezeigt wird, dass der Rezeptor krebsspezifisch ist, kann er sich als wirksames Arzneimittelziel erweisen.
Die Erstellung von Genexpressionsprofilen wurde in der Tat als Prognosemaßnahme für Brustkrebs verwendet. Dies ist nützlich, da Frauen im selben Krankheitsstadium sehr unterschiedlich auf die Behandlung ansprechen und sehr unterschiedliche Prognosen haben können. Die Verwendung der DNA-Mikroanalyse zur Erstellung von Genexpressionsprofilen hat in mindestens einer Studie gezeigt, dass ein bestimmtes Genexpressionsprofil in Brustkrebszellen mit einer schlechten Prognose korreliert. Diese Anwendung der Genexpressions-Profilierungstechnologie hilft bei der Identifizierung von Frauen, die von einer aggressiveren Behandlung profitieren könnten.