DNA 마이크로 어레이 도 DNA 칩 또는 DNA 마이크로 어레이라고는 가변 물질, 플라스틱 또는 유리 중의 물리적 지지체에 고정 된 DNA 단편의 연속으로 구성된다. 각 DNA 조각은 특정 유전자에 상보적인 서열을 나타냅니다.
마이크로 어레이의 주요 목적은 관심있는 특정 유전자의 발현에 대한 비교 연구입니다. 예를 들어, 어떤 유전자가 발현되고 있는지와 어떤 유전자가 상태가있는 샘플에 없는지를 식별하기 위해이 기술을 두 개의 샘플 (건강한 상태에서 하나와 병리학 적 상태의 하나)에 적용하는 것이 일반적입니다. 상기 샘플은 세포 또는 조직 일 수있다.
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일반적으로 유전자 발현은 형광 분자를 사용하여 검출 및 정량화 할 수 있습니다. 칩의 조작은 대부분 로봇에 의해 이루어지며 많은 유전자를 동시에 분석 할 수 있습니다.
이 새로운 기술은 의료 진단에서 단백질 체학 및 유전체학 분야의 다양한 분자 생물학 연구에 이르기까지 광범위한 분야에 유용합니다.
무엇으로 구성되어 있습니까?
DNA (데 옥시 리보 핵산) 마이크로 어레이는 고체 매트릭스에 부착 된 특정 DNA 세그먼트 세트입니다. 이 서열은 연구하고자하는 유전자에 상보 적이며 cm 2 당 최대 10,000 개의 유전자가있을 수 있습니다 .
이러한 특성은 유기체의 유전자 발현에 대한 체계적이고 방대한 연구를 가능하게합니다.
세포가 기능하는 데 필요한 정보는 "유전자"라는 단위로 인코딩됩니다. 특정 유전자에는 단백질이라는 필수 생물학적 분자를 만드는 지침이 들어 있습니다.
유전자는 DNA가 중간 메신저 RNA 분자로 전사되면 발현되며 유전자의 발현은이 DNA 세그먼트의 전사 수준에 따라 달라질 수 있습니다. 어떤 경우에는 표현의 변화가 질병을 나타낼 수 있습니다.
하이브리드 화의 원리는 마이크로 어레이의 작동을 가능하게합니다. DNA는 아데닌, 티민, 구아닌 및 시토신의 네 가지 유형의 뉴클레오티드로 구성된 분자입니다.
이중 나선 구조를 형성하기 위해 티민과 아데닌 그룹과 구아닌과 사이토 신이 있습니다. 따라서 두 개의 상보적인 사슬은 수소 결합으로 연결될 수 있습니다.
마이크로 어레이의 유형
마이크로 어레이의 구조와 관련하여 두 가지 변형이 있습니다. 맞춤 제작 된 보완 DNA 또는 올리고 뉴클레오티드와 Affymetrix GeneChip과 같은 상용 회사에서 제조 한 상용 고밀도 마이크로 어레이입니다.
첫 번째 유형의 마이크로 어레이를 사용하면 단일 칩에서 두 개의 서로 다른 샘플에서 RNA를 분석 할 수 있으며, 두 번째 변형은 상용 유형이며 많은 수의 유전자를 포함합니다 (예 : Affymetrix GeneChip에는 약 12,000 개의 인간 유전자가 있음). 단일 샘플.
방법
RNA 분리
마이크로 어레이 기술을 사용하여 실험을 수행하는 첫 번째 단계는 RNA 분자의 분리 및 정제입니다 (메신저 RNA 또는 다른 유형의 RNA 일 수 있음).
두 샘플 (건강한 샘플과 아픈 경우, 대조군과 치료법 등)을 비교하려면 두 조직에서 분자를 분리해야합니다.
cDNA의 생산 및 라벨링
그 후, RNA는 표지 된 뉴클레오티드의 존재하에 역전사 과정을 거쳐 상보 적 DNA 또는 cDNA가 얻어 질 것이다.
라벨은 형광성 일 수 있으며 분석 할 두 조직간에 구별 할 수 있어야합니다. 전통적인 방식으로 형광 화합물 Cy3 및 Cy5는 서로 다른 파장에서 형광을 방출하기 때문에 사용됩니다. Cy3의 경우 빨간색에 가까운 색상이고 Cy5는 주황색과 노란색 사이의 스펙트럼에 해당합니다.
이종 교잡
cDNA는 DNA 마이크로 어레이에서 혼합되고 인큐베이션되어 두 샘플의 cDNA를 마이크로 어레이의 고체 표면에 고정 된 DNA 부분과 혼성화 (즉, 결합이 발생 함) 할 수 있습니다.
마이크로 어레이에서 프로브와의 더 높은 비율의 혼성화는 상응하는 mRNA의 더 높은 조직 발현으로 해석됩니다.
시스템 읽기
발현의 정량화는 각 cDNA에서 방출되는 형광의 양에 색상 코드를 할당하는 리더 시스템을 통합하여 수행됩니다. 예를 들어 빨간색이 병리학 적 상태를 표시하는 데 사용되고 더 높은 비율로 혼성화되면 빨간색 구성 요소가 우세합니다.
이 시스템을 사용하면 선택된 두 조건에서 분석 된 각 유전자의 과발현 또는 억제를 알 수 있습니다. 즉, 실험에서 평가 된 샘플의 전 사체를 알 수있다.
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응용
현재 마이크로 어레이는 의료 분야에서 매우 강력한 도구로 간주됩니다. 이 새로운 기술을 통해 질병을 진단하고 다양한 의학적 조건에서 유전자 발현이 어떻게 변형되는지 더 잘 이해할 수 있습니다.
또한 가능한 의학적 치료 효과를 연구하기 위해 대조군 조직과 특정 약물로 치료 한 조직을 비교할 수 있습니다.
이를 위해 약물 투여 전후에 정상 상태와 병가를 비교합니다. 생체 내 게놈에 대한 약물의 효과를 연구함으로써 우리는 그 작용 메커니즘에 대한 더 나은 개요를 얻었습니다. 또한 일부 특정 약물이 원치 않는 부작용을 일으키는 이유를 이해할 수 있습니다.
암
암은 DNA 마이크로 어레이로 연구 된 질병 목록에서 1 위를 차지했습니다. 이 방법론은 특히 백혈병의 경우 질병의 분류 및 예후에 사용되었습니다.
이 상태의 조사 분야는 세포주기의 조절과 세포 사멸 (또는 아폽토시스) 과정에서 실패를 초래하는 유전자 발현 패턴을 찾기 위해 암세포의 분자 염기의 압축 및 특성화를 포함합니다.
기타 질병
마이크로 어레이의 사용을 통해 알레르기, 원발성 면역 결핍,자가 면역 질환 (류마티스 관절염 등) 및 감염성 질환의 의학적 상태에서 유전자의 차별적 발현 프로파일을 밝히는 것이 가능해졌습니다.
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