DNA MIKRO DIZILERI: PROSEDÜR VE UYGULAMALAR - BIYOLOJI - 2025

Bir DNA mikro bir DNA çip veya DNA mikro-dizi olarak adlandırılan değişken malzeme, plastik ya da cam ya da fiziksel bir desteğe sabitlenmiş DNA parçalarının bir dizi oluşmaktadır. Her DNA parçası, belirli bir gene tamamlayıcı olan bir diziyi temsil eder.

Mikrodizilerin temel amacı, ilgili belirli genlerin ekspresyonunun karşılaştırmalı olarak incelenmesidir. Örneğin, bu tekniğin hangi genlerin ifade edildiğini ve hangilerinin koşulla numunede yer almadığını belirlemek için biri sağlıklı koşullarda diğeri patolojik olmak üzere iki örneğe uygulanması yaygındır. Söz konusu numune bir hücre veya doku olabilir.

İngilizce Wikipedia'da Paphrag tarafından (en.wikipedia'dan Commons'a aktarılmıştır.), Via Wikimedia Commons

Genel olarak, genlerin ekspresyonu, floresan moleküllerin kullanımı sayesinde tespit edilebilir ve ölçülebilir. Çiplerin manipülasyonu çoğu durumda robot tarafından gerçekleştirilir ve çok sayıda gen aynı anda analiz edilebilir.

Bu yeni teknoloji, tıbbi teşhislerden proteomik ve genomik alanlarındaki çeşitli moleküler biyoloji çalışmalarına kadar çok çeşitli disiplinler için kullanışlıdır.

Ne içeriyor?

DNA (deoksiribonükleik asit) mikrodizileri, katı bir matrise eklenmiş bir dizi spesifik DNA segmentidir. Bu diziler, incelenecek isteyen ve cm başına 10,000 gen için orada olabilir gen tamamlayıcı olan ² .

Bu özellikler, bir organizmanın gen ifadesinin sistematik ve kapsamlı bir şekilde incelenmesine izin verir.

Bir hücrenin çalışması için ihtiyaç duyduğu bilgi, "gen" adı verilen birimler halinde kodlanmıştır. Bazı genler, protein adı verilen temel biyolojik molekülleri oluşturmak için talimatlar içerir.

Bir gen, DNA'sı bir ara haberci RNA molekülüne kopyalanırsa ifade edilir ve genin ifadesi, bu DNA segmentinin transkripsiyon düzeyine bağlı olarak değişebilir. Bazı durumlarda, ifadedeki değişiklik hastalıkların göstergesi olabilir.

Hibridizasyon ilkesi, mikrodizilerin çalışmasını mümkün kılar. DNA, dört tür nükleotidden oluşan bir moleküldür: adenin, timin, guanin ve sitozin.

Çift sarmal yapıyı oluşturmak için timin ile adenin grupları ve guanin ile sitozin grupları. Böylece, iki tamamlayıcı zincir hidrojen bağları ile birleştirilebilir.

Mikrodizi türleri

Mikrodizilerin yapısı açısından iki varyasyon vardır: özel yapılmış tamamlayıcı DNA veya oligonükleotidler ve Affymetrix GeneChip gibi ticari şirketler tarafından üretilen ticari yüksek yoğunluklu mikrodiziler.

Birinci tip mikrodizi, tek bir çip üzerindeki iki farklı örnekten RNA analizine izin verirken, ikinci varyasyon ticari tiptedir ve analiz etmeye izin veren çok sayıda gen içerir (örneğin, Affymetrix GeneChip yaklaşık 12.000 insan genine sahiptir) tek bir örnek.

süreç

RNA izolasyonu

Mikrodizi teknolojisini kullanarak bir deney yapmanın ilk adımı, RNA moleküllerinin izolasyonu ve saflaştırılmasıdır (haberci RNA veya diğer RNA türleri olabilir).

İki numuneyi karşılaştırmak istiyorsanız (diğerlerinin yanı sıra sağlıklı ve hasta, kontrol ve tedavi), molekülün her iki dokuda izolasyonu gerçekleştirilmelidir.

CDNA'nın üretimi ve etiketlenmesi

Daha sonra, RNA, etiketli nükleotidlerin varlığında bir ters transkripsiyon işlemine tabi tutulur ve böylece tamamlayıcı DNA veya cDNA elde edilecektir.

Etiket floresan olabilir ve analiz edilecek iki doku arasında ayırt edilebilir olmalıdır. Geleneksel bir şekilde, farklı dalga boylarında floresan yaydıkları için floresan bileşikleri Cy3 ve Cy5 kullanılır. Cy3 durumunda, kırmızıya yakın bir renktir ve Cy5, turuncu ve sarı arasındaki spektruma karşılık gelir.

melezleme

CDNA'lar, mikrodizinin katı yüzeyinde hareketsizleştirilmiş DNA kısmı ile her iki örnekten cDNA'nın hibridizasyonuna (yani bağlanma meydana gelir) izin vermek için DNA mikrodizisinde karıştırılır ve inkübe edilir.

Mikrodizide prob ile daha yüksek bir hibridizasyon yüzdesi, karşılık gelen mRNA'nın daha yüksek bir doku ekspresyonu olarak yorumlanır.

Sistem okuma

İfadenin nicelendirilmesi, her cDNA tarafından yayılan floresan miktarına bir renk kodu atayan bir okuyucu sistemi dahil edilerek gerçekleştirilir. Örneğin, kırmızı bileşen patolojik durumu belirtmek için kullanılıyorsa ve daha yüksek oranda hibridize oluyorsa, kırmızı bileşen baskın olan olacaktır.

Bu sistemle, her iki seçilmiş durumda analiz edilen her genin aşırı ekspresyonu veya baskılanması bilinebilir. Başka bir deyişle, deneyde değerlendirilen örneklerin transkriptomu bilinebilir.

Larssono, Wikimedia Commons'tan

Uygulamalar

Şu anda mikrodiziler tıp alanında çok güçlü araçlar olarak kabul edilmektedir. Bu yeni teknoloji, hastalıkların teşhisine ve gen ekspresyonunun farklı tıbbi koşullar altında nasıl değiştirildiğinin daha iyi anlaşılmasına olanak tanır.

Ayrıca, olası bir tıbbi tedavinin etkilerini incelemek için bir kontrol dokusu ile belirli bir ilaçla tedavi edilen bir dokunun karşılaştırılmasına izin verir.

Bunu yapmak için, ilacın uygulanmasından önce ve sonra normal durum ve hastalık durumu karşılaştırılır. İlacın genom üzerindeki etkisini in vivo inceleyerek, etki mekanizmasını daha iyi gözden geçirdik. Ayrıca bazı ilaçların neden istenmeyen yan etkilere yol açtığı anlaşılabilir.

Kanser

Kanser, DNA mikrodizileriyle incelenen hastalıkların başında gelir. Bu metodoloji, özellikle lösemi vakalarında hastalığın sınıflandırılması ve prognozu için kullanılmıştır.

Bu durumun araştırma alanı, hücre döngüsünün düzenlenmesinde ve hücre ölümü (veya apoptoz) süreçlerinde başarısızlıkla sonuçlanan gen ekspresyon modellerini bulmak için kanser hücrelerinin moleküler temellerinin sıkıştırılması ve karakterizasyonunu içerir.

Diğer hastalıklar

Mikrodizilerin kullanımıyla, alerjilerin, birincil immün yetmezliklerin, otoimmün hastalıkların (romatoid artrit gibi) ve bulaşıcı hastalıkların tıbbi durumlarında genlerin farklı ekspresyon profillerini açıklamak mümkün olmuştur.

Referanslar

1. Bednar, M. (2000). DNA mikrodizi teknolojisi ve uygulaması. Tıp Bilimi Monitörü, 6 (4), MT796-MT800.
2. Kurella, M., Hsiao, LL, Yoshida, T., Randall, JD, Chow, G., Sarang, SS,… & Gullans, SR (2001). Karmaşık biyolojik süreçlerin DNA mikrodizi analizi. Amerikan Nefroloji Derneği Dergisi, 12 (5), 1072-1078.
3. Nguyen, DV, Bulak Arpat, A., Wang, N. ve Carroll, RJ (2002). DNA mikroarray deneyleri: biyolojik ve teknolojik yönler. Biyometri, 58 (4), 701-717.
4. Bol, CV (2007). DNA mikrodizileri ve biyomedikal araştırmalarda uygulamaları. CENIC Dergisi. Biyolojik Bilimler, 38 (2), 132-135.
5. Wiltgen, M. ve Tilz, GP (2007). DNA mikroarray analizi: ilkeler ve klinik etki. Hematoloji, 12 (4), 271-287.