DNA / expresné / proteínové microarrays - popis metódy

DNA / expresné / proteínové čipy - microarrays, predstavujú spoločné označenie pre moderné molekularno-biologické systémy, ktoré umožňujú paralelne realizovať tisíce reakcií v malom množstve biologického materiálu. Existujú rozdielne formy čípov, ktoré sa niekedy označujú ako "génové čipy" alebo "biočipy", a podobne ako počítačový čip poskytujú mnohé informácie na malom priestore. Vďaka veľkému počtu testov, ktoré je možné uskutočniť súčasne a dobrým možnostiam automatizácie sa táto technológia rýchle vyvinula ako dôležitá súčasť výskumu v oblasti farmácie, medicíny, biochémie a molekulárnej biológie.

DNA / expresný čip obsahuje množstvo špecifických oligonukleotidových sond na malej ploche, ktoré sú komplementárne k špecifickým úsekom analyzovanej DNA, resp. v prípade expresných čipov k cDNA. V jednoduchšom prevedení je možné DNA čip využiť na detekciu polymorfizmov v DNA – vtedy čip obsahuje sondy komplementárne k jednotlivým alelám. Izolovaná DNA jedinca sa najskôr fluorescenčne označí a nechá sa hybridizovať so sondami na čipe. V prítomnosti konkrétnej alely dôjde k hybridizácii DNA s príslušnými sondami na čipe, čím v mieste hybridizácie vzniká, vzhľadom na značenie DNA, fluorescenčný signál. Jednotlivé signály sa detegujú špeciálnym skenerom a vyhodnocujú pomocou počítača. 

V prípade analýzy génových expresií sú sondy na čipe komplementárne k špecifickým častiam analyzovaných génov, resp. sekvencií. Touto technikou je možné porovnať úroveň expresie analyzovaných génov s génmi, ktoré sa exprimujú konštantne vo všetkých tkanivách (tzv. „housekeeping“ gény) a úroveň ich expresie je známa. Ďalšiu možnosť predstavuje porovnanie expresie génov v dvoch rôznych vzorkách, napríklad zo „zdravého“ tkaniva a tkaniva postihnutého študovaným ochorením. Vzorky RNA, reprezentujúce intenzitu expresie jednotlivých génov, sa v takomto prípade vyizolujú z obidvoch zdrojov, prepíšu sa do cDNA, fluorescenčne odlišne sa označia a po hybridizácii na čipe sa porovnáva intenzita jednotlivých signálov. Týmto spôsobom je možné zistiť, ktoré gény majú vyššiu, resp. nižšiu úroveň expresie v študovanom tkanive oproti kontrole. 

Proteínové čipy podobne ako DNA čipy obsahujú množstvo testovaných políčok na malom priestore, pričom na každom testovacom políčku sú nanesené a fixované malé množstvá proteínu. Na čipe môže byť nanesený alebo prečistený proteín, napr. jedna protilátka alebo zmes proteínov skúmanej vzorky. Proteínové čipy možno rozlíšiť v závislosti od typu interakcie (antigén-protilátka, enzým-substrát, receptor-proteín alebo všeobecná proteín-proteínová interakcia). Nanášanie vzoriek na čip vyžaduje vysokú presnosť a možno ho uskutočniť prostredníctvom špeciálneho prístroja. Každé políčko, v ktorom nedôjde ku žiadnej interakcii ostane po uskutočnenom premývaní prázdne. Detekčná metóda umožní následne rozlíšenie medzi políčkami s, resp. bez proteín-proteínovej interakcie. Je tiež možné etablovať kvantitatívne postupy detekcie, pri ktorých je možné stanoviť množstvo naviazaného proteínu.