Bước tới nội dung

DNA microarray

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Đây là một phiên bản cũ của trang này, do Casper~viwiki (thảo luận | đóng góp) sửa đổi vào lúc 08:36, ngày 16 tháng 8 năm 2005. Địa chỉ URL hiện tại là một liên kết vĩnh viễn đến phiên bản này của trang, có thể khác biệt rất nhiều so với phiên bản hiện hành.

DNA microarray (còn gọi là DNA chip hay gene chip) là một tấm thủy tinh hoặc nhựa trên đó có gắn các đoạn DNA thành các hàng siêu nhỏ. Các nhà nghiên cứu sửa dụng các con chip như vậy để sàng lọc các mẫu sinh học nhằm kiểm tra sự có mặt hàng loạt trình tự cùng một lúc. Các đoạn DNA gắn trên chip được gọi là probe. Trên mỗi điểm của chip có hàng ngàn phân tử probe với trình tự giống nhau.

Lịch sử ra đời

Còn quá sớm để nói về lịch sử của DNA array vì kỹ thuật này tương đối mới và thuộc về tương lai hơn là quá khứ. Đầu tiên phải kể đến các mô tả đầu tiên về cấu trúc DNA của Watson & Crick (1953), cho thấy DNA có thể bị biến tính, phân tách thành hai mạch đơn khi xử lý bằng nhiệt hoặc dung dịch kiềm. Năm 1961, Marmur & Doty mô tả quá trình ngược lại, hồi tính, cơ sở của tất cả các phương pháp PCR và lai phân tử. Điều này gợi ra cách phân tích mối liên hệ trình tự của axit nucleic và các phương pháp phân tích dựa trên lai phân tử phát triển nhanh chóng.

Vào cuối những năm 1960, Pardue & Gall; Jones & Roberson đã tìm ra phương pháp lai in situ có sử dụng mẫu dò đánh dấu huỳnh quang, FISH. Phương pháp cố định các nhiễm sắc thể và nhân trên phiến kính (sao cho DNA tạo thành mạch kép với mẫu dò) ngày nay được sử dụng để đặt DNA lên phiến kính trong phương pháp microarray. Vào thời gian này, hoá học hữu cơ cũng phát triển, cho phép tổng hợp tự động các mẫu dò oligonucleotide vào năm 1979.

Kỹ thuật phân tích sử dụng phương pháp gắn đồng thời nhiều trình tự đích lên một bộ lọc hay màng theo thứ tự, phương pháp thấm điểm (dot blot), được Kafatos và cộng sự (1979) đưa ra. Với kỹ thuật này, các trình tự đích được cố định trên vật đỡ và lai với mẫu dò (thường là trình tự axit nucleic đã đánh dấu). Saiki và cộng sự (1989) đưa ra một cách khác, dot blot ngược, trong đó gắn nhiều mẫu dò theo thứ tự trên màng và đích để phân tích được đánh dấu. Cùng thời gian này, các array đầu tiên với giá thể không thấm nước được tạo ra trong phòng thí nghiệm của Maskos (1991). Đầu những năm 1990, kỹ thuật đánh dấu phát huỳnh quang đa màu được Ried và cộng sự; Balding & Ward giới thiệu.

Vào năm 1993, array chứa các oligonucleotide ngắn, dưới 19 nucleotide được tổng hợp in situ. Năm 1994, Hoheisel và cộng sự tăng mật độ chấm (spot) bằng cách dùng robot để lấy và đặt mẫu dò lên giá thể. Phương pháp tự động hoá này làm tăng tốc độ quá trình, giảm các sai sót chắc chắn mắc phải khi thực hiện những thủ tục có tính lặp lại cao bằng tay, và tăng tính chính xác vị trí.

Tất cả các thí nghiệm tiên phong ở trên là cơ sở của kỹ thuật array hiện nay. Người ta đánh giá rằng, kỹ thuật này có thể sẽ phát triển đến mức chỉ vài năm nữa có thể so sánh nó với kỹ thuật PCR không thể thiếu trong sinh học hiện nay

Tham khảo

Lorkowski, S., and P. Cullen. 2004. Analysing Gene Expression. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA.

Overview

Although the name GeneChip is a trademark of Affymetrix, microarray users generally use this term, or, simply, chip, to refer to any microarray, not just those sold by Affymetrix. While Affymetrix arrays use short oligonucleotide probes of 25 bases or less, many microarrays use PCR products, genomic DNAs, BACs, plasmids, or longer oligos (35 to 70 bases). Microarrays may be made by any number of technologies including printing with fine-pointed pins onto glass slides, photolithography using pre-made masks, photolithography using dynamic micromirror devices, or ink-jet printers[1]. The use of microarrays for expression profiling was first published in 1995 (Science) and the first complete eukaryotic genome (Saccharomyces cerevisiae) on a microarray was published in 1997 (Science).

Typically arrays are used to detect the presence of mRNAs that may have been transcribed from different genes and which encode different proteins. The RNA is extracted from many cells, ideally from a single cell type, then converted to cDNA or cRNA. The copies may be "amplified" in concentration by rtPCR. Fluorescent tags are enzymatically incorporated into the newly synthesized strands or can be chemically attached to the new strands of DNA or RNA. A cDNA or cRNA molecule that contains a sequence complementary to one of the single-stranded probe sequences will hybridize, or stick, via base pairing (more at DNA) to the spot at which the complementary probes are affixed. The spot will then fluoresce (or glow) when examined using a microarray scanner.

Increased or decreased fluorescence intensity indicates that cells in the sample have recently transcribed,or ceased transcription, of a gene that contains the probed sequence ("recently," because cells tend to degrade RNAs soon after transcribing them). The intensity of the fluorescense is roughly proportional to the number of copies of a particular mRNA that were present and thus roughly indicates the activity or expression level of that gene. Arrays can paint a picture or "profile" of which genes in the genome are active in a particular cell type and under a particular condition.

Applications

Because many proteins have unknown functions, and because many genes are active all the time in all kinds of cells, researchers usually use microarrays to make comparisons between similar cell types. For example, an RNA sample from brain tumor cells, might be compared to a sample from healthy neurons or glia. Probes that bind RNA in the tumor sample but not in the healthy one may indicate genes that are uniquely associated with the disease. Typically in such a test, the two samples' cDNAs are tagged with two distinct colors, enabling comparison on a single chip. Researchers hope to find molecules that can be targeted for treatment with drugs among the various proteins encoded by disease-associated genes.

Although the chips detect RNAs that may or may not be translated into active proteins, scientists refer to these kinds of analysis as "expression analysis" or expression profiling. Since there are hundreds or thousands of distinct probes on an array, each microarray experiment can accomplish the equivalent of thousands of genetic tests in parallel. Arrays have therefore dramatically accelerated many types of investigations.

Microarrays are also being used to identify genetic mutations and variation in individuals and across populations. Short oligonucleotide arrays can be used to indentify the single nucleotide polymorphisms (SNPs) that are thought to be responsible for genetic variation and the source of susceptibility to genetically caused diseases. Generally termed "genotyping" applications, chips may be used in this fashion for forensic applications, rapidly discovering or measuring genetic predisposition to disease, or identifying DNA-based drug candidates.

Microarrays and bioinformatics

The lack of standardization in arrays presents an interoperability problem in bioinformatics, which hinders the exchange of array data. Many researchers use Affymetrix technology because it is popular and standardized which can simplify the comparison of results from different laboratories. At the same time, various grass-roots open-source projects are attempting to facilitate the exchange and analysis of data produced with non-proprietary chips. The MIAME (Minimal Information About a Microarray Experiment) standard for describing a microarray experiment is being adopted by many journals as a requirement for the submission of papers based on microarray results.

Liên kết bên ngoài

Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_microarray&oldid=46701”