المصفوفات الدقيقة للحمض النووي في ما يتكون منها ، الإجراء والتطبيقات

ل ميكروأري الحمض النووي, وتسمى أيضًا شريحة الحمض النووي DNA أو المصفوفة الدقيقة للحمض النووي ، وتتكون من سلسلة من شظايا الحمض النووي المرتكز على الدعم المادي للمواد المتغيرة ، إما من البلاستيك أو الزجاج. تمثل كل قطعة من الحمض النووي تسلسلًا مكملاً لجين محدد.

الهدف الرئيسي من المصفوفات الدقيقة هو الدراسة المقارنة للتعبير عن جينات معينة من الاهتمام. على سبيل المثال ، من الشائع أن يتم تطبيق هذه التقنية على عينتين - واحدة في ظروف صحية وأخرى مرضية - من أجل تحديد الجينات التي يتم التعبير عنها والتي ليست في العينة التي تقدم الحالة. يمكن أن تكون العينة المذكورة خلية أو نسيج.

بشكل عام ، يمكن اكتشاف تعبير الجينات وتحديد كميتها بفضل استخدام جزيئات الفلورسنت. يتم تنفيذ معالجة الرقائق في معظم الحالات بواسطة الروبوت ويمكن تحليل عدد كبير من الجينات في وقت واحد.

هذه التكنولوجيا المبتكرة مفيدة لمجموعة واسعة من التخصصات ، من التشخيص الطبي إلى دراسات البيولوجيا الجزيئية المختلفة في مجالات البروتينات والجينوميات.

مؤشر

• 1 ماذا تتكون؟?
  • 1.1 أنواع ميكروأري
• 2 الإجراء
  • 2.1 عزل الحمض النووي الريبي
  • 2.2 إنتاج ووسم [كدنا]
  • 2.3 التهجين
  • 2.4 قراءة النظام
• 3 تطبيقات
  • 3.1 السرطان
  • 3.2 أمراض أخرى
• 4 المراجع

ماذا تتكون؟?

المصفوفات الدقيقة للحمض النووي (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين) عبارة عن مجموعة من أجزاء الحمض النووي المحددة المرتبطة بمصفوفة صلبة. هذه التسلسلات مكملة للجينات التي ترغب في دراستها وقد يكون هناك ما يصل إلى 10،000 جين لكل سم².

هذه الخصائص تسمح بالدراسة المنهجية والواسعة للتعبير الجيني للكائن الحي.

يتم ترميز المعلومات التي تحتاجها الخلية لتشغيلها في وحدات تسمى "الجينات". تحتوي بعض الجينات على تعليمات لإنشاء جزيئات بيولوجية أساسية تسمى البروتينات.

يتم التعبير عن الجين إذا تم نسخ الحمض النووي الخاص به إلى جزيء وسيط من الحمض النووي الريبي messenger ويمكن التعبير عن الجين تختلف تبعا لمستوى نسخ هذا الجزء من الحمض النووي. في بعض الحالات ، قد يكون التغيير في التعبير مؤشرا على الأمراض.

مبدأ التهجين يجعل تشغيل المصفوفات الدقيقة ممكنًا. الحمض النووي عبارة عن جزيء يتكون من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات: الأدينين ، الثيمين ، الجوانين ، السيتوزين.

لتشكيل بنية حلزونية مزدوجة ، يتم تجميع الأدينين مع الثيمين والسيتوزين مع الجوانين. وبالتالي ، يمكن ربط سلسلتين متكاملتين بواسطة روابط هيدروجينية.

أنواع المصفوفات الدقيقة

فيما يتعلق بهيكل المصفوفات الدقيقة ، هناك نوعان مختلفان: المركبات الشخصية من الحمض النووي التكميلي أو قليل النوكليوتيدات ، والمصفوفات المجهرية عالية الكثافة التجارية التي تصنعها الشركات التجارية ، مثل Affymetrix GeneChip.

يسمح النوع الأول من المصفوفة الدقيقة بتحليل الحمض النووي الريبي (RNA) من عينتين مختلفتين على شريحة واحدة ، في حين أن التباين الثاني هو من النوع التجاري ويحتوي على عدد كبير من الجينات (على سبيل المثال ، لدى Affymetrix GeneChip حوالي 12000 جينًا بشريًا) مما يسمح بالتحليل عينة واحدة.

عملية

عزل الحمض النووي الريبي

الخطوة الأولى لإجراء تجربة باستخدام تقنية ميكروأري هي عزل وتنقية جزيئات الحمض النووي الريبي (يمكن أن يكون رسول الحمض النووي الريبي أو أنواع أخرى من الحمض النووي الريبي).

إذا كنت ترغب في مقارنة عينتين (صحية مقابل المرضى ، والتحكم في مقابل العلاج ، من بين أمور أخرى) يجب أن يتم عزل الجزيء في كلا الأنسجة.

إنتاج ووضع العلامات من [كدنا]

في وقت لاحق ، يخضع الحمض النووي الريبي لعملية النسخ العكسي في وجود النيوكليوتيدات المسمى وبالتالي سيتم الحصول على الحمض النووي التكميلي أو [كدنا]..

يمكن أن تكون التسمية الفلورسنت ويجب أن تكون مختلفة بين الأنسجة التي يتعين تحليلها. تستخدم مركبات الفلورسنت Cy3 و Cy5 بشكل تقليدي ، حيث تنبعث منها مضان في أطوال موجية مختلفة. في حالة Cy3 ، يكون اللون قريبًا من اللون الأحمر ويتوافق Cy5 مع الطيف بين البرتقالي والأصفر.

تهجين

تختلط الـ cDNAs وتنفذ الحضانة في المصفوفة الدقيقة للحمض النووي (DNA) للسماح بتهجين (أي يحدث الربط) من [كدنا] من كلا العيناتين حيث يجمد جزء الحمض النووي على السطح الصلب للميكروأري..

يتم تفسير نسبة أعلى من التهجين مع التحقيق في ميكروأري على أنها تعبير الأنسجة أكبر من مرنا المقابلة.

قراءة النظام

يتم القياس الكمي للتعبير من خلال دمج نظام القارئ الذي يعين رمز اللون إلى مقدار مضان المنبعثة من كل [كدنا]. على سبيل المثال ، إذا تم استخدام اللون الأحمر لتمييز الحالة المرضية وتهجينها في نسبة أكبر ، فسيكون المكون الأحمر هو الغالب.

مع هذا النظام ، من الممكن معرفة الإفراط في التعبير أو قمع كل جين يتم تحليله في كلا الشرطين المختارين. بمعنى آخر ، يمكنك معرفة نسخة من العينات التي تم تقييمها في التجربة.

تطبيقات

حاليا ، تعتبر المصفوفات الدقيقة أدوات قوية جدا في مجال الطب. تسمح هذه التقنية الجديدة بتشخيص الأمراض وفهم أفضل لكيفية تعديل التعبير الجيني في ظل ظروف طبية مختلفة.

بالإضافة إلى ذلك ، يسمح بمقارنة الأنسجة الضائرة والأنسجة المعالجة بدواء معين ، من أجل دراسة آثار العلاج الطبي المحتمل.

للقيام بذلك ، تتم مقارنة الحالة الطبيعية والدولة المريضة قبل وبعد تناول الدواء. عند دراسة تأثير الدواء على الجينوم في الجسم الحي لديك نظرة عامة أفضل لآلية العمل بها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن فهم سبب أن بعض الأدوية المعينة تؤدي إلى آثار جانبية غير مرغوب فيها.

سرطان

السرطان يتصدر قوائم الأمراض التي تمت دراستها باستخدام المصفوفات الدقيقة للحمض النووي. وقد استخدم هذا metosology لتصنيف وتشخيص المرض ، وخاصة في حالات سرطان الدم.

يتضمن مجال التحقيق في هذه الحالة ضغط وتوصيف القواعد الجزيئية للخلايا السرطانية لإيجاد أنماط للتعبير الجيني تؤدي إلى إخفاقات في تنظيم دورة الخلية وفي عمليات موت الخلايا (أو موت الخلايا المبرمج).

أمراض أخرى

من خلال استخدام المصفوفات الدقيقة تمكنا من توضيح ملامح التعبير التفاضلي للجينات في الحالات الطبية من الحساسية ونقص المناعة الأولية وأمراض المناعة الذاتية (مثل التهاب المفاصل الروماتويدي) والأمراض المعدية..

مراجع

1. بدنار ، م. (2000). تقنية DNA microarray وتطبيقها. مرصد العلوم الطبية, 6(4) ، MT796-MT800.
2. Kurella، M.، Hsiao، L.، Yoshida، T.، Randall، J. D.، Chow، G.، Sarang، S.، ... & Gullans، S. R. (2001). تحليل ميكروأري DNA للعمليات البيولوجية المعقدة. مجلة الجمعية الأمريكية لأمراض الكلى, 12(5) ، 1072-1078.
3. Nguyen، D.V.، Bulak Arpat، A.، Wang، N.، & Carroll، R.J. (2002). تجارب DNA الدقيقة: الجوانب البيولوجية والتكنولوجية. القياسات الحيوية, 58(4) ، 701-717.
4. Plous، C. V. (2007). المصفوفات الدقيقة للحمض النووي DNA وتطبيقاتها في البحوث الطبية الحيوية. مجلة CENIC. العلوم البيولوجية, 38(2) ، 132-135.
5. Wiltgen، M.، & Tilz، G. P. (2007). تحليل ميكروأري الحمض النووي: المبادئ والتأثير السريري. مبحث الدم, 12(4) ، 271-287.