Co to jest mikromacierz genomu?
Mikromacierz genomu, znana również jako mikromacierz kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), jest rodzajem technologii genetycznej, która umożliwia naukowcom określenie poziomów ekspresji genów. W żywych organizmach gen ulega ekspresji, gdy DNA tego genu jest dekodowany w szeregu procesów do białka, które pełni określoną funkcję w komórce. Mierząc poziomy ekspresji genów w danej próbce, badacze mogą dowiedzieć się, które geny są najbardziej aktywne. Technologia mikromacierzy jest stosowana szczególnie w medycynie do poznawania genetycznych aspektów chorób, takich jak rak.
Kiedy gen ulega ekspresji w organizmie, DNA jest dekodowany do białka poprzez szereg etapów. Segmenty genu są transkrybowane na matrycę matrycowego kwasu rybonukleinowego (mRNA), jednoniciową cząsteczkę, która jest komplementarna do jednej nici oryginalnej cząsteczki DNA. Ten mRNA przenosi informację genetyczną z jądra komórki do miejsca syntezy białka. Mikromacierz genomu ujawnia, które geny generują najwięcej mRNA - a co za tym idzie, które geny działają na najwyższym poziomie ekspresji.
Mikromacierz genomu to szklany lub krzemowy czip z serią mikroskopijnych kropek DNA przymocowanych do jego powierzchni. Konkretne sekwencje DNA, zwane sondami, są wybierane na podstawie genów, które badacze chcą badać. Mikromacierz całego genomu zawiera sekwencje z całego genomu, podczas gdy skupiona mikromacierz zawiera DNA tylko z niektórych genów.
W badaniach chorób mikromacierz można wykorzystać w następujący sposób. Najpierw pobrano próbkę zdrowej tkanki i chorej tkanki od pacjenta. MRNA z obu próbek zostanie wyizolowany za pomocą szeregu technik chemicznych. Każda próbka byłaby połączona z innym roztworem do znakowania złożonym z podjednostek zwanych nukleotydami, zmodyfikowanych w celu włączenia fluorescencji, które następnie wiązałyby się z cząsteczkami mRNA w celu utworzenia fluorescencyjnego komplementarnego DNA (cDNA). Na przykład, chore próbki mogą być oznakowane czerwoną fluorescencją, a zdrowe próbki zieloną fluorescencją.
Gdy każdą próbkę przepłukuje się do mikromacierzy genomu, część cDNA z próbek hybrydyzuje lub wiąże się z DNA na chipie. Powoduje to pojawienie się różnych kolorów i poziomów fluorescencji. Na przykład, jeśli gen w próbce byłby wysoce aktywny, wytwarzałby wiele mRNA, które pojawiałyby się na mikromacierzy jako silny kolor fluorescencyjny. Łącząc dane próbki wizualnej za pomocą skanera, badacze mogą ustalić, czy dany gen jest bardziej wyrażany w chorej lub zdrowej tkance.
W powyższym przykładzie zielona kropka oznaczałaby, że gen był eksprymowany bardziej w zdrowej tkance, ponieważ dominacja zielonej fluorescencji wskazuje, że mRNA zdrowej próbki było więcej niż niezdrowe. Czerwona kropka wskazuje, że gen wytwarzał więcej mRNA w chorej tkance i był bardziej aktywny w warunkach chorobowych. Żółte kropki oznaczałyby, że gen jest wyrażany w przybliżeniu jednakowo zarówno w zdrowej, jak i chorej tkance. Naukowcy mogą wykorzystać te informacje do ustalenia, które geny są bardziej aktywne w chorej komórce i jak takie zmiany wpływają na inne geny w komórce. Mikromacierze genomu mogą być wykorzystywane nie tylko do badania i diagnozowania chorób, takich jak rak i choroby serca, ale również potencjalnie do uczenia się, jak je leczyć poprzez ukierunkowaną terapię.