biotechnologia


 
 

Mikromacierze DNA

mikromacierze Mikromacierze DNA stanowią zbiór sond molekularnych, czyli specjalnie dobranych sekwencji kwasów nukleinowych. Sondy są związane z podłożem stałym w ustalonym porządku i specyficznie wiążą homologiczne do nich sekwencje materiału genetycznego pochodzącego z próbki badanej. Technologia mikromacierzy umożliwia identyfikację tysięcy molekuł kwasów nukleinowych, dzięki możliwości jednoczesnego przeprowadzania wielu eksperymentów hybrydyzacyjnych.

W zależności od pochodzenia i rodzaju cząsteczek umieszczonych na stałym podłożu wyróżniamy 2 rodzaje mikromacierzy: mikromacierze cDNA oraz mikromacierze oligonukleotydowe, zwane też „chipami DNA”. W przypadku mikromacierzy cDNA rolę sond immobilizowanych na podłożu pełnią relatywnie długie fragmenty cDNA, o długości 500-5000 nukleotydów. Unieruchamianie sond odbywa się na powierzchni membran, szkła lub silikonu. Amplikony są przygotowywane przy użyciu chromosomalnego DNA jako matrycy, następnie oczyszcza się je przez filtrację żelową lub precypitację. Z kolei mikromacierze oligonukleotydowe produkowane są w procesie sterowanej światłem syntezy chemicznej. Rolę sond pełnią w tym przypadku krótkie oligonukleotydy (10-80pz), które są pomocne przy wykrywaniu mutacji, badaniu ekspresji i mapowaniu genów.

Prowadzone w ostatnich latach eksperymenty udowodniły, że zastosowanie mikromacierzy DNA może przynieść rozmaite korzyści. Potencjał tych narzędzi analitycznych może być wykorzystany do wielu różnych celów, szczególnie duże nadzieje wiązane są z ich wykorzystaniem w medycynie. Intensywne badania prowadzone są w dziedzinie onkologii. Większość nowotworów rozwija się na skutek nieprawidłowego funkcjonowania wielu genów, z których żaden samodzielnie nie doprowadziłby do transformacji. Mikromacierze dają możliwość poznania różnic we wzorze ekspresji wielu genów jednocześnie, dlatego mogą być narzędziem ułatwiającym klasyfikację histologicznie nierozróżnialnych nowotworów, które jednak wykazują różnice w zachowaniu klinicznym. W ten sposób można diagnozować choroby w bardzo wczesnym stadium rozwoju i dobierać indywidualną, optymalną dla każdego pacjenta terapię.

Mikromacierze stały się ważnym narzędziem w wykrywaniu czynników biologicznych. Można je stosować do wykrywania patogenów wywołujących infekcje naturalne oraz drobnoustrojów zastosowanych w atakach bioterrorystycznych. Metodę mikromacierzy wykorzystano do identyfikacji 18 zjadliwych mikroorganizmów, takich jak Bacillus anthracis czy Staphylococcus aureus, wykazując jej wysoką czułość i specyficzność. Technika ta stała się również jedną z najczęściej stosowanych metod w badaniach zmian ekspresji genów pod wpływem czynników egzogennych, takich jak leki, dieta, palenie tytoniu, czynniki środowiska naturalnego. Mikromacierze z powodzeniem stosuje się do badania lekooporności. Przeprowadzono pomyślnie zakończone testy oporności Mycobacterium sp. na ryfampicynę oraz Staphylococcus aureus na metycylinę.

Badania idą w kierunku maksymalnego usprawnienia i przyspieszenia analiz. W roku 2004 firma Affymetrix rozpoczęła prace nad uniwersalną mikromacierzą, która w zamyśle twórców projektu ma umożliwić szybką, jednoczesną detekcję wielu różnych wirusów i bakterii. Mikromacierz ma pozwolić na identyfikację 26 różnych gatunków bakterii, 10 wirusów, a także setek ich podgatunków oraz 56 różnych toksyn i 62 genów oporności na antybiotyki w jednym teście.

Mikromacierze są coraz częściej stosowane w doświadczeniach, zwłaszcza w dziedzinie badań nad ekspresją genów. Występują jednak pewne ograniczenia przy wykorzystaniu tych narzędzi analitycznych. Mikromacierze wymagają bardzo wysokiej jakości badanego materiału. W badaniach na ludziach problemem może być uzyskanie odpowiedniej ilości materiału do badań z powodu ograniczonego dostępu do tkanek. Innym ograniczeniem jest wysoki koszt analiz, zwłaszcza że, aby uzyskać statystycznie istotne wyniki, badania trzeba powtarzać kilkakrotnie. Problemów może przysporzyć również analiza wyników eksperymentów hybrydyzacyjnych. Pod wpływem czynników egzogennych i endogennych ekspresja genów może ulec zróżnicowaniu, co utrudnia wybór genów do dalszych analiz, a interpretacja wyników badań wymaga stosowania specjalnych algorytmów.

Autor: Paweł Burdiak

Literatura:
1. Harrington CA., Rosenow C., Retief J. (2000) Monitoring gene expression using DNA microarrays. Current Opinion in Microbiology; 3(3): 285 – 91.
2. Heller M. J. (2002) DNA microarray technology: devices, systems, and applications. Annu. Rev. Biomed. Eng.; 4: 129 – 53.
3. Monecke S., Jatzwauk L., Weber S., Slickers P., Ehricht R. (2008) DNA microarray-based genotyping of methicillin-resistant Staphylococcus aureus strains from Eastern Saxony. Clin. Microbiol. Infect.; 14(6): 534 – 45.
4. Troesch A, Nguyen H, Miyada C. G. (1999) Mycobacterium species identification and rifampin resistance testing with high-density DNA probe arrays. J. Clin. Microbiol.; 37: 49 - 55.
5. Vrana K. E., Freeman W. M. , Aschner M. (2003) Use of microarray technologies in toxicology research. Neurotoxicology; 24(3): 321 – 32.
6. Wilson W. J, Strout C. L., DeSantis T. Z. (2002) Sequence-specific identification of 18 pathogenic microorganisms using microarray technology. Mol. Cell Probes; 16: 119-27.


Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

123 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u