Co to jest profilowanie ekspresji genów?
Profilowanie ekspresji genów jest sposobem pomiaru poziomu aktywności tysięcy genów jednocześnie. Identyfikacja wzorców ekspresji genów w organizmie jest kolejnym krokiem po zsekwencjonowaniu genomu organizmu. Eksperymenty z profilowaniem ekspresji genów są zwykle przeprowadzane jednocześnie na całym genomie organizmu. Pomiar poziomów ekspresji genów w organizmie zapewnia obraz funkcjonowania komórek organizmu podczas cyklu komórkowego lub w odpowiedzi na określone bodźce.
Geny organizmu mogą znajdować się w jednym z dwóch stanów: włączonym lub wyłączonym. Kiedy gen jest włączony, jest transkrybowany do informacyjnego RNA, który zawiera instrukcje dotyczące wytwarzania białka kodowanego przez gen. Kiedy geny są włączone, mówi się, że ulegają ekspresji. Kiedy gen jest wyłączony, nie jest transkrybowany do mRNA i nie ulega ekspresji.
DNA nawet jednokomórkowego organizmu zawiera tysiące genów, ale tylko ułamek tych genów jest włączany w dowolnym momencie. Wzór ekspresji genów w komórce w określonym momencie określa się jako profil genów. Analiza rodzajów genów włączonych w komórce może dostarczyć dużej ilości istotnych informacji o komórkach i organizmach.
W eksperymencie profilowania ekspresji genów stosuje się technologię mikromacierzy DNA, aby uzyskać pomiar względnej aktywności wcześniej zsekwencjonowanych genów. Eksperymenty te zazwyczaj obejmują pomiar ilości mRNA w warunkach kontrolnych i eksperymentalnych, aby określić wpływ jednej lub więcej zmiennych na ekspresję genów. Użycie kontroli jest ważne, ponieważ ustala wyjściowe poziomy mRNA dla normalnych warunków komórkowych.
Analiza zmian poziomu mRNA w odpowiedzi na bodźce pokazuje, jak zmieniają się komórkowe zapotrzebowanie na białka w odpowiedzi na nowe warunki środowiskowe. Informacje te są przydatne do celów czysto badawczych, ale mogą być również ważne w medycynie. Na przykład, jeśli komórki raka piersi są wykorzystywane w mikroanalizie DNA, profil może wykazać, że w rakowych komórkach piersi aktywny jest pewien rodzaj receptora, który normalnie jest nieaktywny. Jeśli okaże się, że receptor jest specyficzny dla raka, może okazać się skutecznym celem leku.
Profilowanie ekspresji genów zostało w rzeczywistości zastosowane jako miara prognostyczna raka piersi. Jest to przydatne, ponieważ kobiety na tym samym etapie choroby mogą bardzo różnie reagować na leczenie i mają bardzo różne prognozy. Wykorzystanie mikroanalizy DNA do zbudowania profili ekspresji genów wykazało w co najmniej jednym badaniu, że pewien profil ekspresji genów w komórkach raka piersi koreluje ze złym rokowaniem. To zastosowanie technologii profilowania ekspresji genów pomaga zidentyfikować kobiety, które mogą skorzystać z bardziej agresywnego leczenia.