Chia sẻ:
DNA vi mô trong những gì nó bao gồm, thủ tục và ứng dụng
Một DNA microarray, Còn được gọi là chip DNA hoặc microarray DNA, nó bao gồm một loạt các đoạn DNA được neo vào một giá đỡ vật lý của vật liệu biến đổi, bằng nhựa hoặc thủy tinh. Mỗi đoạn DNA đại diện cho một chuỗi bổ sung cho một gen cụ thể.
Mục tiêu chính của microarrays là nghiên cứu so sánh biểu hiện của các gen quan tâm nhất định. Ví dụ, thông thường là kỹ thuật này được áp dụng cho hai mẫu - một trong điều kiện lành mạnh và một bệnh lý - để xác định gen nào đang được biểu hiện và gen nào không có trong mẫu đưa ra điều kiện. Mẫu cho biết có thể là một tế bào hoặc mô.
Nói chung, sự biểu hiện của các gen có thể được phát hiện và định lượng nhờ sử dụng các phân tử huỳnh quang. Thao tác của chip được thực hiện trong hầu hết các trường hợp bởi robot và một số lượng lớn gen có thể được phân tích đồng thời.
Công nghệ tiên tiến này rất hữu ích cho một loạt các ngành học, từ chẩn đoán y khoa đến các nghiên cứu sinh học phân tử khác nhau trong các lĩnh vực proteomics và genomics.
Chỉ số
- 1 Nó bao gồm những gì??
- 1.1 Các loại microarray
- 2 thủ tục
- 2.1 Phân lập RNA
- 2.2 Sản xuất và ghi nhãn của cDNA
- 2.3 Lai
- 2.4 Đọc hệ thống
- 3 ứng dụng
- 3.1 Ung thư
- 3.2 Các bệnh khác
- 4 tài liệu tham khảo
Nó bao gồm những gì??
Các microarrays DNA (axit deoxyribonucleic) là một tập hợp các phân đoạn DNA cụ thể được gắn vào một ma trận rắn. Các trình tự này là bổ sung cho các gen muốn được nghiên cứu và có thể có tới 10.000 gen mỗi cm2.
Những đặc điểm này cho phép nghiên cứu có hệ thống và lớn về biểu hiện gen của sinh vật.
Thông tin mà một tế bào cần cho hoạt động của nó được mã hóa theo các đơn vị gọi là "gen". Một số gen chứa hướng dẫn tạo ra các phân tử sinh học thiết yếu được gọi là protein.
Một gen được biểu hiện nếu DNA của nó được phiên mã sang một phân tử trung gian của RNA thông tin và sự biểu hiện của gen có thể thay đổi tùy thuộc vào mức độ phiên mã của đoạn DNA này. Trong một số trường hợp nhất định, sự thay đổi trong biểu hiện có thể là dấu hiệu của bệnh.
Nguyên lý lai tạo làm cho hoạt động của các vi mô có thể. DNA là một phân tử bao gồm bốn loại nucleotide: adenine, thymine, guanine và cytosine.
Để hình thành cấu trúc xoắn ốc kép, adenine được nhóm với thymine và cytosine với guanine. Do đó, hai chuỗi bổ sung có thể được liên kết bằng liên kết hydro.
Các loại vi mô
Về cấu trúc của các microarrays, có hai biến thể: các hợp chất được cá nhân hóa của DNA hoặc oligonucleotide bổ sung, và các microarrays mật độ cao thương mại được sản xuất bởi các công ty thương mại, như Affymetrix GeneChip.
Loại microarray đầu tiên cho phép phân tích RNA từ hai mẫu khác nhau trên một chip, trong khi biến thể thứ hai là loại thương mại và có số lượng lớn gen (ví dụ, Affymetrix GeneChip có khoảng 12.000 gen người) cho phép phân tích một mẫu duy nhất.
Thủ tục
Phân lập RNA
Bước đầu tiên để thực hiện một thí nghiệm sử dụng công nghệ microarray là phân lập và tinh chế các phân tử RNA (có thể là RNA thông tin hoặc các loại RNA khác).
Nếu bạn muốn so sánh hai mẫu (khỏe mạnh và ốm yếu, kiểm soát so với điều trị, trong số các mẫu khác), việc phân lập phân tử trong cả hai mô nên được thực hiện.
Sản xuất và ghi nhãn của cDNA
Sau đó, RNA phải chịu một quá trình sao chép ngược với sự có mặt của các nucleotide được dán nhãn và do đó sẽ thu được DNA hoặc cDNA bổ sung..
Nhãn có thể là huỳnh quang và phải phân biệt giữa hai mô cần phân tích. Các hợp chất huỳnh quang Cy3 và Cy5 được sử dụng theo truyền thống, vì chúng phát ra huỳnh quang ở các bước sóng khác nhau. Trong trường hợp của Cy3, nó có màu gần với màu đỏ và Cy5 tương ứng với phổ giữa màu cam và màu vàng.
Lai tạo
Các cDNA được trộn lẫn và ủ được thực hiện trong microarray DNA để cho phép lai (nghĩa là xảy ra liên kết) của cDNA từ cả hai mẫu với phần DNA được cố định trên bề mặt rắn của microarray..
Tỷ lệ lai cao hơn với đầu dò trong microarray được hiểu là biểu hiện mô lớn hơn của mRNA tương ứng.
Hệ thống đọc
Việc định lượng biểu thức được thực hiện bằng cách kết hợp một hệ thống đầu đọc gán mã màu cho lượng huỳnh quang phát ra từ mỗi cDNA. Ví dụ: nếu màu đỏ được sử dụng để đánh dấu tình trạng bệnh lý và nó lai với tỷ lệ lớn hơn, thành phần màu đỏ sẽ chiếm ưu thế.
Với hệ thống này, có thể biết được sự biểu hiện quá mức hoặc sự đàn áp của từng gen được phân tích trong cả hai điều kiện được chọn. Nói cách khác, bạn có thể biết bảng điểm của các mẫu được đánh giá trong thí nghiệm.
Ứng dụng
Hiện nay, microarrays được coi là công cụ rất mạnh trong lĩnh vực y học. Công nghệ mới này cho phép chẩn đoán bệnh và hiểu rõ hơn về cách biểu hiện gen được sửa đổi trong các điều kiện y tế khác nhau.
Ngoài ra, nó cho phép so sánh mô điều khiển và mô được điều trị bằng một loại thuốc nhất định, để nghiên cứu tác dụng của một phương pháp điều trị y tế có thể.
Để làm điều này, trạng thái bình thường và trạng thái bệnh được so sánh trước và sau khi dùng thuốc. Khi nghiên cứu tác dụng của thuốc đối với bộ gen in vivo bạn có cái nhìn tổng quan hơn về cơ chế hoạt động của nó. Ngoài ra, có thể hiểu tại sao một số loại thuốc đặc biệt dẫn đến tác dụng phụ không mong muốn.
Ung thư
Ung thư đứng đầu danh sách các bệnh được nghiên cứu với microarrays DNA. Phương pháp đo lường này đã được sử dụng để phân loại và tiên lượng bệnh, đặc biệt trong các trường hợp bệnh bạch cầu.
Lĩnh vực điều tra tình trạng này liên quan đến việc nén và mô tả các cơ sở phân tử của tế bào ung thư để tìm ra các kiểu biểu hiện gen dẫn đến sự thất bại trong việc điều hòa chu kỳ tế bào và trong quá trình chết tế bào (hay apoptosis).
Các bệnh khác
Thông qua việc sử dụng microarrays, chúng tôi đã có thể làm sáng tỏ hồ sơ biểu hiện khác biệt của gen trong điều kiện dị ứng y tế, suy giảm miễn dịch nguyên phát, bệnh tự miễn (như viêm khớp dạng thấp) và các bệnh truyền nhiễm..
Tài liệu tham khảo
- Bednar, M. (2000). Công nghệ và ứng dụng microarray DNA. Giám sát khoa học y tế, 6(4), MT796-MT800.
- Kurella, M., Hsiao, L., Yoshida, T., Randall, J. D., Chow, G., Sarang, S., ... & Gullans, S. R. (2001). Phân tích microarray DNA của các quá trình sinh học phức tạp. Tạp chí của Hiệp hội thận học Hoa Kỳ, 12(5), 1072-1078.
- Nguyễn, D.V., Bulak Arpat, A., Wang, N., & Carroll, R.J. (2002). Thí nghiệm microarray DNA: khía cạnh sinh học và công nghệ. Sinh trắc học, 58(4), 701-717.
- Plous, C. V. (2007). DNA microarrays và ứng dụng của chúng trong nghiên cứu y sinh. Tạp chí CENIC. Khoa học sinh học, 38(2), 132-135.
- Wiltgen, M., & Tilz, G. P. (2007). Phân tích microarray DNA: nguyên tắc và tác động lâm sàng. Huyết học, 12(4), 271-287.