Vad är ett genom-mikroarray?

Genomet mikroarray, även känd som en deoxyribonucleic acid (DNA) microarray, är en typ av genteknik som gör det möjligt för forskare att bestämma nivåer av genuttryck. I levande organismer uttrycks en gen när DNA för den genen avkodas genom en serie processer till ett protein, som tjänar en specifik funktion i en cell. Genom att mäta nivåer av genuttryck i ett visst prov kan forskare ta reda på vilka gener som är mest aktiva. Microarray-teknik används särskilt i medicin för att lära sig om de genetiska aspekterna av sjukdomar som cancer.

När en gen uttrycks i en organism avkodas DNA till ett protein genom en serie steg. Segment av genen transkriberas till en messenger-ribonukleinsyramall (mRNA), en enkelsträngad molekyl som är komplementär till en sträng av den ursprungliga DNA-molekylen. Detta mRNA transporterar den genetiska informationen från cellens kärna till proteinsyntesstället. En genommikroarray avslöjar vilka gener som genererar mest mRNA - och, i förlängningen, vilka gener som arbetar på den högsta expressionsnivån.

Genomet mikroarray är ett glas- eller kiselchip med en serie mikroskopiska DNA-prickar fästa vid dess yta. De specifika sekvenserna av DNA, kallade sonder, väljs utifrån generna som forskarna vill studera. En mikrogenray med helgenom innehåller sekvenser från hela genomet, medan en fokuserad mikroarray innehåller DNA från endast vissa gener.

Vid sjukdomsforskning skulle mikroområdet användas på följande sätt. Först skulle ett prov av frisk vävnad och sjukt vävnad tas från ämnet. MRNA från båda proverna skulle isoleras genom en serie kemiska tekniker. Varje prov skulle kombineras med en annan märkningslösning bestående av underenheter kända som nukleotider, modifierade för att inkludera fluorescens, som sedan skulle binda till mRNA-molekylerna för att skapa fluorescerande komplementärt DNA (cDNA). Exempelvis kan det sjuka provet märkas med röd fluorescens och det friska provet med grön fluorescens.

När varje prov spolas på ett genommikrofält, hybridiserar eller binder en del av cDNA från proverna med DNA på chipet. Detta får olika färger och fluorescensnivåer att dyka upp. Om en gen i ett prov var mycket aktivt, till exempel, skulle den producera många mRNA, som skulle uppträda i mikroträcket som en stark fluorescerande färg. Genom att slå samman de visuella provdata med en skanner kan forskare avgöra om en viss gen uttrycks mer i den sjuka vävnaden eller den friska vävnaden.

I exemplet ovan skulle en grön prick indikera att genen uttrycktes mer i frisk vävnad, eftersom dominansen av den gröna fluorescensen indikerar att det friska mRNA-provet var fler än de ohälsosamma. En röd prick indikerar att genen producerade mer mRNA i den sjuka vävnaden och var mer aktiv under sjukdomstillstånd. Gula prickar skulle innebära att genen uttrycks ungefär lika i både frisk och sjuk vävnad. Forskare kan använda denna information för att avgöra vilka gener som är mer aktiva i en sjuk cell och hur sådana förändringar påverkar andra gener i cellen. Genomikroplattor kan inte bara användas för att undersöka och diagnostisera sjukdomar som cancer och hjärtsjukdomar utan också potentiellt för att lära sig att behandla dem genom målinriktad terapi.