Kaasaegne geneetika on mineviku kontseptsioonidest palju kaugemale astunud. Kaasaegne teadus on võimeline moodustama teadmistebaase geneetilisel tasandil. Geneetilised kiibid, mida selles artiklis käsitletakse, on võimelised määrama rakkude mutatsiooniprotsesside ja konkreetse geeni polümorfismi tunnuseid.
1. Kirjeldus
DNA kiibid on nn tehnoloogia konkreetse geeni parameetrite ja omaduste, samuti selle omaduste ja evolutsiooni määramiseks.
Microarray tehnoloogiat kasutatakse geneetika ja bioloogia molekulaarsetes valdkondades. Uurimistöös kasutatakse mikrokiipe, mis koosnevad enam kui tuhandest nn sondist (teaduslik nimetus on desoksüribonukleotiid).
DNA sondid koosnevad substraadi külge kinnitatud mikropunktide rühmast. Mikropunkt koosneb pikomoolidest, mis on moodustatud nukleotiidide ahelatest.
Hübridisatsioonimeetodit kasutatakse geenimolekuli elementide arvu ja registreerimise määramiseks. Sel juhul kasutatakse andmetöötluse fluorestseeruvat meetodit. See meetod määrab nukleotiidide arvu antud heeliksis.
2. Ajalugu
Teadlased on inimkeha geneetilist pärilikkust uurinud rohkem kui kaks sajandit. Kuigi esimene
DNA kiibid
eksperimentaalsed tulemused ja esitatud teooriad esitati kahekümnenda sajandi alguses
Kahekümnenda sajandi 53. aastal tõestati eksperimentaalselt, et valgu struktuur hõlmab ainulaadseid aminohapete järjestusi, mis on paigutatud spiraalredelisse.
Mikrokiipide väljatöötamine tuletati Southern blotting'i tehnikast. See meetod seisnes geneetilise raamimise fragmentide ülekandmises tahkele kandjale ja seejärel selle kasutamises proovis sisalduvate nukleotiidjärjestuste määramiseks.
1987. aastal integreeriti geneetiline kood esimest korda kiibile. Samal aastal viidi läbi esimesed katsed genoomi ekspressioonide regulatsiooni väljaselgitamiseks. Esimesed katsed viidi läbi interferoonimolekulidega.
Varem kasutati kõva pinna asemel filterpaberit, millele tilgutati mikroskoopilised kogused DNA-d.
Minikiipe kasutati esmakordselt 1995. aastal genoomi ekspressiooni määramiseks.
1997. aastal viisid geneetikud läbi katse, mille käigus DNA kiibil paiknes jagamatu eukarüootne geen.
3. Tööpõhimõte
Kiibi aluspinnana kasutatakse kõvasid pindu, mis on valmistatud klaasist ja ränist. Samuti on olemas miniatuursed pallid, mida kasutatakse sondide kinnitamiseks. Pallid toodab peamiselt Illumina.
Mikrokodeerimise tehnoloogiad erinevad järgmiste parameetrite poolest:
· Töö omadused; 
· Disain;
· Täpsus;
· Tõhusus;
· Hind.
Sõltuvalt DNA tüübist jagatakse sondid nelja põhitüüpi:
· Prinditud – sondid valmistatakse keemiliselt ja liimitakse seejärel aluspinnale. Sond kantakse nõelaga teatud punktidesse või kasutatakse printerit (tavalise tindiprinteri tint asendatakse nanoliitrise mahuga tilkadega).
· In-situ – fotolitograafia pealekandmismeetod. Ultraviolettvalguse kasutamine rühma nukleotiidide ladestamiseks. Ühe nukleotiidide rühma puhul on fotolitograafilist maski vaja neli korda muuta. Esimest kasutatakse nukleotiidide sünteesimiseks, ülejäänud kolme kasutatakse kaitsva eemaldamise vältimiseks. Üks geneetilise koodi kiip koosneb sajast fotolitograafilisest maskist.
· Suure tihedusega – kvartshelmeste värvikoodide kasutamine. Helmed jaotatakse juhuslikult substraadile kogutud kvartsklaasile. Seda tüüpi diagnoosiga saab ühes ruutmillimeetris koguda rohkem kui nelikümmend tuhat elementi.
· Bead Array – klaashelmeste dekodeerimise meetod. Igale substraadi bead'ile on määratud konkreetne aadress, mis koosneb kolmest võimalikust jadaväärtusest.
4. Miks see vajalik on?
Geneetilise koodi mikroelementide tehnoloogiate kasutamine võimaldab hinnata geenide seisundit ja identifitseerimist elusorganismis. Kiipide abil on võimalik terviklik ja igakülgne bioloogilise organismi uuring.
5. Kasutamine meditsiinis ja geneetikas
Geneetika ja bioloogiline meditsiin kasutab geneetilise koodi mikrokiipide praktilisi ja teoreetilisi tulemusi. Regulaarselt tehakse uuringuid geeniekspressiooni analüüsimiseks tänu kiipidele. See näitab teavet neljas suunas:
· Üks nukleotiid; 
· Polümorfism;
· Genotüpiseerimine;
· Muteerunud genoomide segmenteerimine.
Tehnoloogia on tõhus suure hulga geenide tuvastamise sünteetilises analüüsis. Sel juhul viiakse samaaegselt läbi iga võetud nukleotiidi ja nende järjestuste struktuurne analüüs.
6. Arenguväljavaated
Selle tehnoloogia laialdane kasutamine geneetikas ja molekulaarbioloogias on seotud mitme parameetriga, mis tänapäevastel kiipidel on:
· Väga kõrge tundlikkus;
· Tehnoloogia spetsiifilisus;
· Katsetulemuste reprodutseerimine;
· protseduuride rakendamise lihtsus;
· Suure hulga parameetrite samaaegse teabe võimalik realiseerimine;
· Odav.
7. Hariduslikud faktid
Praegu on kaks traditsioonilist diagnostikameetodit, millel on järgmised omadused:
Reaalajas:
· Alusmaatriksi arvu hindamine; 
· Ei, raskesti saavutatavad tööd;
· Elektroforeesi staadium puudub, valede tulemuste risk madal;
· Saadud tulemusi analüüsitakse matemaatiliselt;
· Miinimumnõuded laborikorraldusele;
· Märkimisväärne aja kokkuhoid.
Bioloogilised kiibid:
· Miniatuursed näidised;
· Madalad tööjõukulud;
· Aegasäästev;
· Jadaomaduste analüüs;
· Meetodi tundlikkus;
· Rakendamise lihtsus.
Tõenäoliselt on kahe diagnostikameetodi kombineerimisel võimalik moodustada absoluutselt unikaalne tehnoloogilise analüüsi tüüp, mis suudab tõhusalt toime tulla kõigi tuleviku ja oleviku ülesannetega.
Viimasel ajal on aktiivselt arenenud DNA tehnoloogiad, mis võimaldavad mitte ainult tunnust määrata, vaid ka samaaegselt läbi viia diferentsiaaljärjestamist, s.t. punktmutatsioonide või polümorfismide määramine teadaolevates genoomi piirkondades. Nendel tehnoloogiatel on traditsiooniliste molekulaarbioloogiliste meetodite ees märkimisväärsed eelised, kuna need võimaldavad miniatureerida uuritavat proovi ja analüsaatorit, mis vähendab oluliselt analüüsi maksumust ja aega, samuti määrata samaaegselt erinevaid uuritava proovi parameetreid, kaotamata seejuures võimendusmeetodite tundlikkust. Kõigi võimalike antud pikkusega nukleotiidjärjestuste oligonukleotiididega kiipide kasutamisel põhinevate meetodite peamine eelis on nende mitmekülgsus. Mis tahes järjestusega oligonukleotiidi olemasolu kiibil võimaldab analüüsida mis tahes uuritavat järjestust. Mikrokiipide kasutamine põhineb põhimõttel, et teatud ligandide interaktsioonid määratakse kiiresti kindlaks paljude erinevate sondidega samaaegselt. Tegelikult on bioloogilised mikrokiibid üks või teine tahke tugi, millele kantakse kas teatud nukleiinhapete fragmendid, valgud või süsivesikud või mis tahes muud sondmolekulid, mida saab ära tunda või millel on bioloogiline aktiivsus. Substraadil olevate erinevate sondide arv võib ulatuda sadade tuhandeteni ning igat tüüpi kiibid on rangelt identsed ning olemasolevate tehnoloogiate abil saab neid kopeerida sadade tuhandete ja miljonite substraadile paigutatud koopiatena.
DNA mikrokiibid
Seal on valkude, DNA, süsivesikute ja koe kiibid. DNA-kiibid väärivad erilist tähelepanu. Need kujutavad endast ainulaadset analüütilist tööriista, mis võimaldab teil määrata kindlaksmääratud DNA järjestuste olemasolu analüüsitud proovis (tavaliselt bioloogilist päritolu) (nn hübridisatsioonianalüüs). Analüüsi läbiviimine DNA-kiipide abil on kordades odavam kui alternatiivsete tehnoloogiate kasutamine (elektroforees, reaalajas PCR) ning võimaldab lihtsa detektoriga töötada väljaspool laborit.
DNA-kiipe kasutati teadusuuringutes esmakordselt eelmise sajandi 80ndate lõpus. See nüüdseks laialt levinud meetod, mis võimaldab samaaegselt analüüsida paljude geenide ekspressiooni, põhineb mRNA või cDNA sihtmärkide äratundmise põhimõttel nende hübridiseerimise kaudu mikrokiibile immobiliseeritud üheahelaliste DNA fragmentidega.
DNA kiip on kindel tugi, millele on immobiliseeritud (tavaliselt kovalentselt) erineva pikkusega üheahelalised DNA fragmendid: lühikesed - 15-25 nukleotiidi, pikad - 25-60 nukleotiidi ja cDNA fragmendid - 100 kuni 3000 nukleotiidi. Substraadimaterjalina kasutatakse klaasi, räni, erinevaid polümeere, hüdrogeele (näiteks polüakrüülamiidi baasil) ja isegi kulda.
Hübridiseerimine on tehnoloogia alus
Kõigi kaasaegsete DNA tehnoloogiate aluseks on hübridisatsioon. Hübridisatsiooni tulemusena on nukleiinhappemolekulid võimelised moodustama stabiilseid kaheahelalisi struktuure tänu molekulide elementide – nukleotiidide – vahelistele sidemetele. Nukleotiid adeniin (A) on komplementaarne tümiiniga (T), guaniin (G) on komplementaarne tsütosiiniga (C). Selle tulemusena moodustab üheahelaline nukleotiidjärjestus ATGC stabiilse assotsiatsiooni, kaheahelalise struktuuri, üheahelalise DNA molekuliga koostisega TACG.
….. ATGC….
| | | |
….. TACG….
Selline komplementaarsus viib kahe DNA molekuli "kokkukleepumiseni", millest ühe saab substraadile kindlalt fikseerida ja moodustada DNA kiibi elemendi. Mida rohkem kiibi elemente täiendavaid molekule proovis sisaldub, seda rohkem seostub neist kiibiga ja seda suurem on sellest elemendist tajutava signaali intensiivsus. Joonisel fig. Joonisel 1 on näidatud DNA raku või oligonukleotiidi biokiibi tööpõhimõte, mis põhineb adeniini aluse komplementaarsetel interaktsioonidel ( A) tümiiniga ( T) ja guaniin ( G) tsütosiiniga ( KOOS) kahes DNA ahelas. Kui aluste järjestus ühes DNA ahelas (või oligonukleotiidis) on täielikult komplementaarne teise ahela järjestusega, moodustub stabiilne täiuslik kaheahelaline heeliks - dupleks. Küll aga näiteks kasvõi ühe vale paari olemasolu dupleksis G-G, takistab dupleksi moodustumist. Kui immobiliseerida spetsiifiline üheahelaline DNA või näiteks 20-meerne oligonukleotiid (sond) mikrokiibi ühes elemendis, siis kui mikrokiibile lisatakse fluorestsentsvärvidega märgistatud DNA fragmendid, näiteks inimese genoom, toimub nende väga spetsiifiline koostoime. Biokiibi antud oligonukleotiidelement seob spetsiifiliselt ainult ühe komplementaarse järjestuse 4 20 = 1,09 x 10 12 kõigist võimalikest selle pikkusega järjestustest DNA-s. Selle tulemusena täheldatakse fluorestseeruvat sära ainult sellel biokiibi täiendaval elemendil. Seega, biokiibi üks element toodab ühe proovi ligikaudu triljonist võimalikust valikust, erinevalt elektroonilise kiibi elemendist, kus toimub binaarne proovivõtt: JAH või EI.
Riis. 1. Biokiibil DNA kaksikheeliksi moodustumise skeem. Oligonukleotiid on fikseeritud ühele biokiibi elemendile ja seob valikuliselt ainult komplementaarset paljudest fluorestseeruvalt märgistatud DNA fragmentidest. Selle tulemusena hakkab ainult see element helendama. See ilmneb komplementaarsete nukleotiidipaaride väga spetsiifiliste interaktsioonide tõttu A Koos T Ja G Koos KOOS. Mittekomplementaarse paari olemasolu, nt. G-G, takistab interaktsiooni ja jätab mikrokiibi elemendi tumedaks.
Hübridisatsiooniparameetrite määramiseks kasutatavad seadmed võimaldavad registreerida mitte ainult lõpptulemust, vaid ka komplementaarsete ahelate assotsieerumis- ja dissotsiatsioonikineetikat. Need tehnoloogiad, võimaldades proovide mitme parameetri analüüsi, võivad anda suurel hulgal teavet. Hübridisatsiooni tulemused sõltuvad DNA proovi pikkusest, märgistatud sihtmärk-DNA keemilisest koostisest, hübridiseerimise temperatuurist, hübridisatsioonisegu koostisest ja fluorestseeruva märgise tüübist. Siinkohal tuleb märkida, et DNA kiibid kasutavad peamiselt passiivset hübridisatsiooni, s.t. sihtmärk-DNA interaktsioon immobiliseeritud prooviga on tõenäosuslik protsess ja sõltub erinevatest tingimustest.
DNA kiipide rakendused
Uuritava organismi seisundi hindamine ja kõigi geenide tuvastamine on DNA kiipide arendajatele seatud üks olulisemaid ülesandeid. Selle probleemi lahenduse saab realiseerida kõigi keha geenide immobiliseerimises bioloogilisel kiibil, mis võimaldab igakülgselt hinnata geenide ja genoomi seisundit tervikuna. Biogeneetilised andmebaasid, mis sisaldavad kogu teavet (süstematiseeritud) erinevate organismide geenide ja genoomide kohta, pakuvad teadlastele tohutuid võimalusi DNA kiipide kujundamisel.
Biokiipide uuringute laialdase leviku peamisteks põhjusteks on kõrge tundlikkus, spetsiifilisus ja reprodutseeritavus, rakendusprotseduuri lihtsus, paljude parameetrite samaaegse analüüsi võimalus ja suhteliselt madal töö maksumus. Need samad põhjused panevad meid pidama biokiipe paljulubavaks vahendiks erinevates rahvamajanduse valdkondades.
Kokkuvõtteks tuleb märkida, et mikrokiibid on tõhus lähenemisviis kümnete kuni tuhandete geenide samaaegseks tuvastamiseks ja nende struktuurianalüüsiks, et tuvastada spetsiifilisi nukleotiidjärjestusi ja nende struktuuri nukleotiidide variatsioone. Kui aga geene esineb genoomis ühe või mitme koopia koguses, mida kliinilises praktikas pidevalt kohtab, on vajalik nende eelnev võimendamine. Kõige tõhusam DNA amplifikatsiooni meetod on polümeraasi ahelreaktsioon, mille käigus suureneb DNA molekulide arv eksponentsiaalselt mitmelt miljonilt või enama koopiani ning seda tüüpi PCR-i (nt reaalajas) peamine eelis võimaldab isegi uuritava maatriksi kvantitatiivne hindamine. See on oluline fundamentaal- ja integraalteaduste arendamise probleemide lahendamiseks, samuti diagnostikameetodite tingimuste optimeerimiseks.
Seega on kahel meetodil, mis on mõnes teaduse ja rakendustehnoloogia valdkonnas juba traditsiooniliseks saanud, koos nende puudustega täiesti ainulaadsed eelised.
Reaalajas PCR:
· võimaldab hinnata esialgse maatriksi kogust;
· ei nõua täiendavaid töömahukaid tööetappe;
· elektroforeesi etapi puudumine võimaldab meil minimeerida saastumise riski ja seeläbi vähendada valepositiivsete tulemuste arvu;
· matemaatiliste analüüsimeetodite kasutamine võimaldab saadud tulemusi automaatselt tõlgendada ja välistab elektroferogrammide subjektiivse hindamise probleemi;
· sätestab leebemad nõuded PCR-labori töökorraldusele ning tulemuste automaatsele registreerimisele ja tõlgendamisele;
· võimaldab säästa aega.
Bioloogilised mikrokiibid:
· võimaldada proovi ja analüsaatori miniatuursust;
· säästab analüüsi aega ja kulusid;
· võimaldab üheaegselt määrata mitut uuritava proovi parameetrit;
· on kõrge võimendusmeetodite tundlikkusega, spetsiifilisuse ja reprodutseeritavusega;
· Tagab tööprotseduuri lihtsuse.
Võimalik, et nende meetodite kombineerimine polümeraasi ahelreaktsiooni muutmisega mikrokiibi vormingusse võimaldab luua uue põlvkonna diagnostikasüsteemi, mida iseloomustavad järgmised omadused: kõrgem tundlikkus ja peamiselt määramise spetsiifilisus. nukleiinhapete kõrge tootlikkus madalate analüüsikuludega, üldine manipulatsioonide arvu vähendamine analüüsi igas etapis.
) — miniatuurne plaat, millele on geneetiliseks analüüsiks teatud järjekorras kantud teadaoleva järjestuse fragmendid.
Kirjeldus
DNA mikrokiip on seade, mis on loodud analoogselt elektrooniliste mikroskeemidega (kiipidega), mis on loodud paljude spetsiifiliste DNA järjestuste samaaegseks tuvastamiseks. DNA mikrokiibi kasutatakse geeniekspressiooni uurimiseks ja mutatsioonide otsimiseks biomeditsiinilistes uuringutes. Mikrokiip on valmistatud klaasist, silikoonist või plastikust. DNA kantakse sellele masina mikroprintimise ja keemilise õmblemisega paljude järjestatud punktidena, millest igaüks sisaldab võrdsel arvul ainulaadse järjestusega sünteesitud DNA fragmente. Teistes geenide hübridisatsioonianalüüsi tehnoloogiates õmmeldakse komplementaarsed DNA fragmendid mikroskoopiliste helmeste külge. Kaasaegsed DNA mikrokiibid suudavad samaaegselt mõõta kümnete tuhandete geenide ekspressiooni inimestel ja tuvastada umbes miljon mutatsiooni. Geeniekspressiooni uurimiseks mõeldud mikrokiibi tööpõhimõte on järgmine. Geeni aktiivne töö antud koes väljendub selle maatriksi (mRNA) akumuleerumises. Kõik mRNA-d ekstraheeritakse koeproovist ning pöördtranskriptaasi ensüümi abil sünteesitakse nn komplementaarne DNA (cDNA), mis on palju stabiilsem ja hõlpsamini töödeldav kui mRNA. Saadud cDNA komplekt märgistatakse fluorestsents- või radioisotoopmärgiste abil.
Üksikute cDNA-de sisaldus proovis on otseselt võrdeline nende mRNA mallide sisaldusega ja järelikult ka vastavate geenide aktiivsuse tasemega. cDNA segu kantakse mikrokiibile, mille igas punktis õmmeldakse ühte geeni kodeerivale järjestusele vastavad DNA fragmendid. cDNA-d leiavad "oma" punktid ja seonduvad (hübridiseeruvad) nendega vastavalt komplementaarsuse põhimõttele. Mida rohkem on lahuses antud liigi cDNA-d, seda rohkem on seda selle punkti külge kinnitatud. Seejärel määrab spetsiaalne skaneerimisseade mikrokiibi igas punktis cDNA sisalduse ja programm korreleerib selle selle punktiga esindatud geeni nimega. DNA mikrokiibi uuringu tulemuseks on punktide maatriks, mille intensiivsus on otseselt võrdeline vastavate geenide aktiivsusega.
Illustratsioonid
Autorid
- Naroditski Boriss Saveljevitš
- Širinski Vladimir Pavlovitš
- Nesterenko Ljudmila Nikolajevna
Allikad
- DNA kiibi tehnoloogia / Office of Science Education and Outreach: Research Technique Fact Sheets URL: http://www.genome.gov/DIR/VIP/Learning_Tools/Fact_Sheets/dna_chip.html (vaadatud 10.12.2009)
- Ke Y., Stuart L., Yung C., Yan L., Hao Y. Isekoostatud vees lahustuvad nukleiinhappesondi plaadid märgisevabade RNA hübridisatsioonitestide jaoks.// Teadus – nr 5860 (319), 2008 – Lk 180-183
Noor California ettevõte Affymetrix (alustas oma tööd 1993. aastal) on geeniuuringute seadmete turuliidreid.
Ettevõte on tuntud oma revolutsioonilise kombinatsiooni poolest pooljuhtide, nii-öelda "kiibi" tööstustehnoloogiate ja biokeemiliste testide poolest.
Affymetrixi DNA kiipe kasutatakse laialdaselt erinevates laborites, mis on seotud geenianalüüsi ja geenitehnoloogiaga.
Tavalisi inimesi aga huvitab palju rohkem ettevõtte teine toode. See on mikroskeemile sarnane seade, mis võimaldab inimtoidu proovis tuvastada kümneid erinevate loomade DNA-d.
bioMerieux FoodExpert-ID on praktiliselt nn GeneChipi variatsioon.
Seade suudab tuvastada 12 imetajaliigi, 5 linnuliigi ja 16 kalaliigi biojälgi.
Nii võimaldab see välja selgitada, kas ostjas kahtlust äratav hanepasteet sisaldab tõesti hanemaksa ja mitte midagi muud.
DNA kiip luuakse arvutitega sarnaste tehnoloogiate abil, kuid see ei ole elektriline, vaid bioobjekt (illustratsioon veebilehelt affymetrix.com).
Ja näiteks moslemid saavad kontrollida, kas hooletud tootjad on sealiha “veiseliha” kotlettidesse pannud.
Kõik see toimib aga ainult labori lisavõimaluste kaasamisel, nii et tavatarbija ei saa kiipi “paljalt” põlve peal kasutada.
FoodExpert-ID toimimise mõistmiseks peate meeles pidama pisut geneetikat: DNA topeltheeliksid, nende koostisosad - adeniin, guaniin, tümiin ja tsütosiin ning asjaolu, et neid saab ühendada ainult paarikaupa, nagu võtmed ja lukud.
DNA kiip sisaldab lugematuid ja müriaade DNA koodi "poolitatud" fragmente.
Kiibi pinna tükk võtmemolekulidega (illustratsioon veebisaidilt affymetrix.com).
Kiibi pind, küünesuurune, on jagatud 97 tuhandeks ruuduks, mida nimetatakse tunnusteks.
Iga umbes 26 mikroni suurune "funktsioon" sisaldab ainult ühte DNA-koodi. Täpsemalt palju-palju sarnaseid molekule.
Ja nad kõik kuuluvad kindlasti ühele 33 loomast.
Iga tüki pikkus on 17 alust. Sellest piisab usaldusväärseks tuvastamiseks, nii nagu piisab 17 kõikjal järjestatud noodist, et olemasolevast andmebaasist mõni meloodia üles leida.
Eksperimentaatorid eraldavad toidustandardist terve hulga purustatud DNA tükke. Mida seal pole? Ja mida?
"Valed" geneetiliste koodide tükid pestakse maha ja sobivad kinnitatakse kiibile. Punakad pallid on fluorestseeruvad molekulid (illustratsioon veebisaidilt affymetrix.com).
Lisame geneetilise koodi moodustavatele molekulidele fluorestseeruva aine molekulid. Kanname selle segu FoodExpert-ID pinnale. Teha on jäänud vähe.
Kõik vastavad koodilõigud kombineeritakse nende "natiivsete" järjestustega ühes või teises "funktsioonis".
Nüüd saab kiipi veega pesta – kõik üleliigne läheb ära. Kiip asetatakse laserkiire alla ja jäädvustatud materjali sisaldavad ruudud säravad eredalt. Jääb üle vaid kiibi kaarti kontrollida, et teada saada, milline DNA on tuvastatud.
Ja kuma intensiivsuse põhjal saame teha kaudse järelduse sea- ja veiseliha proportsioonide kohta meie hüpoteetilises kotletis.
Nagu näeme, on kiibi juurutamine suhteliselt lihtne ja võimaldab väga levinud seadmestikuga laboritel teha geneetilist analüüsi.
Aga kui geniaalne on kiibi loomine. Selliste biokeemiliste meistriteoste automaatseks ja massiliseks loomiseks ühendas Affymetrix fotolitograafia ja kombinatoorse keemia põhimõtted.
Värvilised ruudud on "funktsioonid", mis vastutavad ühe või teise DNA-koodi tuvastamise eest (illustratsioon veebisaidilt affymetrix.com).
Esialgne toode - kvartsplaat - kaetakse spetsiaalse reagendi silaaniga, mis liitub kindlalt kvartsiga ja moodustab rangelt perioodilise (ühtlase pinnatihedusega) molekulaarmaatriksi, mis on valmis nukleotiide vastu võtma.
Tulevase koodi ahelates lähevad alused vertikaalselt ülespoole ja need kantakse kiht kihi haaval kogu pinnale korraga.
Ilmselgelt kasutatakse iga kord, kui kiibile tarnitakse teatud ainet ja nii, et see on fikseeritud ainult teatud "omadustes", neid mikroni ruute, maske, mis on sarnased mikroskeemide tootmiseks vajalikele.
Kaader reageerinud kiibist tohutu tõukejõuga. Lumivalged, punakad, kollased ruudud on fluorestseeruva aine suurima kontsentratsiooniga alad. Roheline, sinine, must – vastavalt järjest madalaga (illustratsioon veebisaidilt affymetrix.com).
Iga kord kleepuvad kiibi alusele ainult need alused, mis on läbi maski aukude ultraviolettvalgusega valgustatud.
Selles vahelduva sünteesi protsessis on peamine, et iga kord rakendataks mikroni täpsusega uusimat maski, vastasel juhul segunevad kõik plaadil olevad geneetilised koodid.
Niisiis moodustuvad samm-sammult (toidukiibis on neid 17, ettevõtte teistes mudelites kuni 24) vertikaalsed nukleotiidahelate veerud, mis teevad geenianalüsaatori võtmeid.
See arendus ei teeni muidugi mitte ainult selliseid naljakaid (esmapilgul võib-olla) rakendusvaldkondi nagu sealiha tuvastamine hanepasteedis, vaid ka täiesti tõsist uurimistööd.
Lõppude lõpuks saab kiibi pinnale teoreetilisel tasemel rakendada mis tahes geneetilise koodi tükke.
Affymetrixi töö on rikkalik tõend selle kohta, et kõige tähelepanuväärsemad ja paljutõotavamad avastused leiavad aset teaduste ja distsipliinide ristumiskohas.
Sarnane biorohkusega looduses, saadud geenide segamisel. Pole see?
Konkreetne järjestus. Oligonukleotiid võib olla geeni või muu DNA komponendi lühike osa, mida kasutatakse cDNA või mRNA-ga hübridiseerimiseks. Sondi-sihtmärgi hübridisatsioon tuvastatakse ja kvantifitseeritakse fluorestsentsi või kemoluminestsentsi abil, mis võimaldab määrata proovis antud järjestuse nukleiinhappe suhtelist kogust.
Tavalises DNA mikrokiibis kinnitatakse sondid kovalentselt tahkele pinnale – klaas- või ränikiibile. Teised platvormid, näiteks need, mida toodab Illumina, kasutavad suurte tahkete pindade asemel mikroskoopilisi helmeid. DNA mikrokiibid erinevad teistest mikrokiipidest ainult selle poolest, et neid kasutatakse DNA mõõtmiseks või keerukama DNA tuvastamise ja analüüsi süsteemi osana.
DNA mikrokiipe kasutatakse geeniekspressiooni muutuste analüüsimiseks, üksikute nukleotiidide polümorfismide tuvastamiseks, mutantsete genoomide genotüpiseerimiseks või resekveneerimiseks. Mikrokiibid erinevad disaini, tööomaduste, täpsuse, tõhususe ja maksumuse poolest.
Lugu
Märkmed
Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.
Vaadake, mis on "DNA mikrokiip" teistes sõnaraamatutes:
Termin DNA microarray Mõiste inglise keeles DNA microarray Sünonüümid DNA chip, DNA chip, Gene сhip, DNA chip Lühendid Seotud terminid biosensor, genoom, DNA, DNA probe, labor on a chip, RNA, oligonukleotiid Määratlus Miniature plate with... . ..
Termin DNA probe Termin inglise keeles DNA probe Sünonüümid Lühendid Seotud terminid bioloogilised nanoobjektid, biomeditsiinilised mikroelektromehaanilised süsteemid, biosensor, genoom, DNA, DNA mikrokiip, labor kiibil, oligonukleotiid... ... Nanotehnoloogia entsüklopeediline sõnastik
Mõiste DNA ingliskeelne termin DNA sünonüümid desoksüribonukleiinhape Lühendid DNA Seotud terminid geeni kohaletoimetamine, täiturmehhanism, bakteriofaag, valgud, bioloogilised nanoobjektid, biomimeetikumid, biomimeetilised nanomaterjalid, geenitehnoloogia,... ... Nanotehnoloogia entsüklopeediline sõnastik
DNA kiip
DNA biokiip- DNA kiip DNA kiip (ka: DNA biokiip, DNA mikrokiip, DNA nanokiip) Spetsiaalne kiip, mida kasutatakse geneetiliste mutatsioonide või nihkete tuvastamiseks ja haiguste diagnoosimiseks. Ameerika armee biokiip, mille on välja töötanud ... ... Nanotehnoloogia selgitav inglise-vene sõnastik. - M.
Mikrokiibi geeni m mikrokiip- Mikrokiip, geenikiip või mikrokiip * mikrokiip või geenikiip või mikrokiip tuhandete ainulaadsete teadaolevate üheahelaliste DNA fragmentide komplekt, mis on immobiliseeritud kindlale alusele. Need killud esindavad kõike...... Geneetika. entsüklopeediline sõnaraamat
Sir Edwin Mallor Southern (s. 7. juuni 1938) Inglise molekulaarbioloog, Royal Society for the Advancement of Natural Knowledge (tuntud ka kui Londoni Kuninglik Selts) liige, Laskeri auhinna laureaat (2005). Auhind oli... Wikipedia
DNA mikrokiip, mis sisaldab komplementaarset DNA-d. Komplementaarne DNA (cDNA) on DNA, mis sünteesitakse küpsest mRNA-st reaktsioonis, mida katalüüsib pöördtranskriptaas. Cha cDNA ... Wikipedia
Kvantitatiivne nukleiinhappeanalüüs määrab DNA või RNA kontsentratsiooni segus või puhtas preparaadis. Nukleiinhappeid hõlmavad reaktsioonid nõuavad sageli täpset teavet ravimi koguse ja puhtuse kohta. Kontsentratsiooni määramiseks... ... Wikipedia
Termin amplifikatsioon Mõiste inglise keeles amplifikatsioon Sünonüümid Lühendid Seotud terminid Definitsioon (ladina amplificatio tugevdamine, suurenemine), molekulaarbioloogias DNA koopiate arvu suurenemine. Kirjeldus Rakus toimub võimendamine... ... Nanotehnoloogia entsüklopeediline sõnastik
