Aynı zamanda, bir deoksiribonükleik asit (DNA) mikrodizisi olarak da bilinen genom mikroarray, bilim adamlarının gen ekspresyon seviyelerini belirlemelerini sağlayan bir tür genetik teknolojisidir. Canlı organizmalarda, bir gen, bir hücrenin belirli bir fonksiyonunu yerine getiren bir proteine bir dizi işlem aracılığıyla kodu çözüldüğü zaman bir gen eksprese edilir. Belirli bir örnekteki gen ekspresyonu seviyelerini ölçerek, araştırmacılar hangi genlerin en aktif olduğunu bulabilirler. Mikroarray teknolojisi özellikle tıpta kanser gibi hastalıkların genetik yönlerini öğrenmek için kullanılır.
Bir organizmada bir gen eksprese edildiğinde, DNA bir dizi adım vasıtasıyla bir proteine kodlanır. Genin bölümleri, orijinal DNA molekülünün bir koluna tamamlayıcı olan tek sarmal bir molekül olan bir haberci ribonükleik asit (mRNA) şablonuna kopyalanır. Bu mRNA, genetik bilgiyi hücrenin çekirdeğinden protein sentezi bölgesine taşır. Bir genom mikrodizisi, hangi genlerin en fazla mRNA oluşturduğunu ve hangi genlerin en yüksek ekspresyon seviyesinde çalıştığını gösterir.
Genom mikroarray, yüzeyine tutturulmuş bir dizi mikroskopik nokta içeren bir cam veya silikon çiptir. Prob olarak adlandırılan DNA'nın spesifik dizileri, araştırmacıların çalışmak istediği genlere dayanarak seçilir. Bir bütün genom mikroarray, tüm genomun içinden dizileri içerirken, odaklanmış bir mikroarray sadece belirli genlerden DNA içerir.
Hastalık araştırmalarında mikroarray aşağıdaki şekilde kullanılacaktır. İlk olarak, denekten sağlıklı bir doku ve hastalıklı doku örneği alınacaktır. Her iki örnekten alınan MRNA bir dizi kimyasal teknikle izole edilir. Her numune, floresan içerecek şekilde modifiye edilmiş, sonra floresan tamamlayıcı DNA (cDNA) oluşturmak için mRNA moleküllerine bağlanacak olan, nükleotitler olarak bilinen alt birimlerden oluşan farklı bir etiketleme çözeltisi ile birleştirilecektir. Örneğin, hastalıklı numune kırmızı floresan ve sağlıklı numune yeşil floresan ile etiketlenebilir.
Her numune bir genom mikroarray üzerine akıtıldığında, numunelerden cDNA'nın bir kısmı çip üzerindeki DNA ile melezlenir veya bağlanır. Bu, farklı renklerin ve floresan seviyelerinin ortaya çıkmasına neden olur. Bir numunedeki bir gen yüksek derecede aktif olsaydı, örneğin, mikroarray üzerinde güçlü bir flüoresan renk olarak görünecek birçok mRNA üretecekti. Görsel numune verilerini bir tarayıcı kullanarak birleştirerek, araştırmacılar belirli bir genin hastalıklı dokuda mı yoksa sağlıklı dokuda mı daha fazla ifade edildiğini belirleyebilirler.
Yukarıdaki örnekte, yeşil bir nokta, genin sağlıklı dokuda daha fazla eksprese edildiğini gösterir, çünkü yeşil flüoresanın baskınlığı, sağlıklı örnek mRNA'larının sağlıksız olanlardan daha fazla olduğunu gösterir. Kırmızı nokta, genin hastalıklı dokuda daha fazla mRNA ürettiğini ve hastalık koşulları altında daha aktif olduğunu gösterir. Sarı noktalar, genin hem sağlıklı hem de hastalıklı dokularda eşit şekilde ifade edileceği anlamına gelir. Araştırmacılar, bu bilgiyi hastalıklı bir hücrede hangi genlerin daha aktif olduğunu ve bu değişikliklerin hücre içindeki diğer genleri nasıl etkilediğini belirlemek için kullanabilir. Genom mikroarrayleri, yalnızca kanser ve kalp hastalığı gibi hastalıkları araştırmak ve teşhis etmek için değil, aynı zamanda potansiyel tedavi yoluyla nasıl tedavi edileceğini öğrenmek için de kullanılabilir.
