Biyoinformatik dünyasına kaliteli, özgün ve Türkçe içerikler kazandırmayı hedefleyen bir platform..

İngilizce literatürde "Microarray" kelimesi, "Mikroarray", "Mikrodizi", "Mikrodizin", "Gençip" ve "Biyoçip" gibi Türkçeye çevrilmiştir. Mikrodizilerin, DNA mikrodizileri, Protein mikrodizileri, Peptid mikrodizileri, Antikor mikrodizileri gibi birçok çeşidi bulunmaktadır.

DNA Mikrodizi Teknolojisi

DNA mikrodizi teknolojisi, prokaryotik ve ökaryotik genomik DNA'daki mutasyonların, polimorfizmlerin belirlenmesi için DNA homoloji analizlerini veya binlerce genin bilinen ve bilinmeyen fonksiyonlarının tespit edilmesi için kullanılan paralel gen anlatım analizi için yüksek verimli ve çok yönlü bir teknolojidir.

Mikrodiziler, binlerce farklı DNA parçalarının sentez edildiği ya da yerleştirildiği binlerce noktadan oluşan çipler olarak tanımlanabilir. Çip olarak ifade edilen katı yüzey, cam plastik ya da slikondan yapılabilir. Çip üzerindeki her bir nokta "prob" olarak ifade edilmektedir. Analiz edilecek hedef organizmaya ait gen dizisi verildiğinde baz eşleşmesi prensibine dayalı hibridizasyon gerçekleşir. Tarama işlemi ardından elde edilen görüntü ve bu görüntüden elde edilen veri, veri madenciliği yöntemlerine uygun olarak analiz edilmektedir.

Microarray Tipleri

1-Oligonükleotid microarray’leri

Oligonükleotid microarray’lerinde problar sekansı bilinen ya da tahmin edilen mRNA’lara uygun olacak şekilde dizayn edilir. Bu microarray’ler gen ifadesinin kesin değeri ile ilgili tahminler verir; o nedenle, iki durumun karşılaştırılmasında iki ayrı microarray kullanmak gerekir.

2-cDNA mikrodiziler(Spotlu microarray’ler ve spotted)

Spotlu microarray’lerde problar oligonükleotid , cDNA veya mRNA’lara karşılık gelen PCR ürünlerinin küçük parçaları olabilir. Bu tip array’lerde genellikle iki farklı boya ile işaretlenmiş, karşılaştırılacak iki örnekten (örneğin hasta ve kontrol) gelen cDNA ile hibridize edilmiştir. Örnekler karıştırılıp tek bir microarray’e hibridize edilebilir; lazer ile taranması sonucunda up-regulated ve down-regulated genler bir seferde görülebilir.

3-Genotip microarray’leri(SNP Array)

DNA microarray’leri aynı zamanda belli bir pozisyondaki bir genom dizisini okumada da kullanılabilir. SNP microarray’ler bireylerde ve populasyonlarda genetik varyasyonu belirlemek için kullanılan özel bir çeşit DNA microarray tipidir. Genetik çeşitlilikten ve genetik hastalıklara yatkınlıktan sorumlu olduğu düşünülen tek nükleotid polimorfizmlerini ( single nucleotide polymorphisms –SNP) belirlemede kısa nükleotid array’leri kullanılabilmektedir. Genel olarak genotip belirleme olarak adlandırılan bu tip microarray uygulamaları adli tıp çalışmalarında, hastalıklara genetik yatkınlığın hızlı bir şekilde bulunması çalışmalarında ya da DNA temelli ilaç adaylarının tanımlanmasında kullanılabilmektedir.

Kullanım Alanları

Bu yöntemle, aynı anda pek çok genin ifadesi ile ilgili bilgi almak mümkündür.

Belirli bir genin DNA'sında oluşan bir mutasyon o gende hastalığa sebep olabilir. DNA Microarray teknolojisi, kişinin DNA'sında bulunan genlerde mutasyon olup olmadığını inceler.

Örneğin: kanserli hücrelerde hangi genlerin anormal çalıştığını belirlemede kullanılır. Hastalıklı ve sağlıklı dokular karşılaştırılarak tümörlü dokuda hangi genin açılıp kapandığına bakılabilmektedir.

Bazı hastalıkların klinik testlerinde kullanılır. Bazen bireyde hangi ilacın daha iyi reçete edileceğini belirlemede kullanılır.

Moleküler tanının doğru olarak yapılmasında yaygın olarak kullanılmaya adaydırlar. Aynı zamanda, tümör gelişiminde hangi genlerin ve biyolojik olayların sorumlu olabileceğini gösterebilmektedirler.

Mikroarray teknolojisi en sık olarak gen ekspresyonu analizi, genetik ve mutasyon analizleri, çevresel araştırmalar, antimikrobiyal gen analizi gibi uygulamalarda kullanılmaktadır.

Diğer Kullanım Alanları:

• İlaç keşfi
• Fonksiyonel genomik çalışması
• DNA dizilimi ve DNA dizi analizi
• Polimorfizm analizleri
• Mutasyon Analizleri
• Gen ifade profillerinin çıkarılması
• Proteomik çalışmaları
• Teşhis ve genetik mühendisliği
• Toksikolojik araştırmaları
• Farmakogenomik
• Evrimsel Çalışmalar

cDNA Tabanlı Microarray Adımları:

1. Doku Örnekleri Hazırlanması Gen ekspresyon seviyelerini belirlemek için ilk olarak hastadan normal doku ve hastalıklı doku örnekleri alınır. Doku örnekleri, çalışmamızı üzerinde yürütmek istediğimiz herhangi bir hücre/doku olabilir. Karşılaştırma ve sonuçların elde edilmesi için genellikle sağlıklı ve enfekte hücreler olmak üzere 2 tip numune alınır.
2. mRNA İzolasyonu Bir hücre içinde gen eksprese edildiğinde mRNA üretir. Örneklerden gelen mRNA, revers transkriptaz aracılığı ile tamamlayıcı DNA olarak bilinen cDNA'ya dönüştürülür.
3. cDNA'ların Etiketlenmesi Elde edilen cDNA’lar, Cy3 (yeşil) ve Cy5 (kırmızı) gibi floresan belirteçler ile etiketlenir.
4. Hibridizasyon Yeşil etiketli sağlıklı cDNA ve kırmızı etiketli tümörlü cDNA karıştırılarak mikrodiziye hibridize edilir. Normal ve tümörlü cDNA çip üzerindeki sentetik DNA ile hibritleşir. Daha sonra eşleştirilmemiş dizileri çıkarmak için iyice yıkanırlar.
5. Veri Toplama ve Analizi Renk etiketini okumak ve verileri toplamak için lazer taraması yapılır. Lazer, sinyaller üreten zDNA'nın floresansını uyarmaktan sorumlıdur. Kamera, lazerin diziyi taradığı anada üretilen görüntüleri kaydeder. Eğer tümörlü hücreler, sağlıklı hücrelerden daha fazla ise kırmızı renk görülür. Eğer sağlıklı hücreler, tümörlü hücrelerden fazlaysa yeşil renk görülür. Eğer tümörlü ve sağlıklı hücrelerin sayısı eşitse sarı renk görülür(cDNA eşit miktarda hibridize olmuştur). Eğer hibridizasyon olmamışsa lazer tarama sonucu siyah renk görülür. Son olarak, mikroarray’lerin en zor ve en önemli kısmı olan veri analizi yapılır.

Mikroarray'lerin Avantajları

Mikroarray’lerin en önemli avantajları, aynı anda birçok gen ile ilgili bilgi alınması, hızlı sonuç elde edilmesi, az sayıda deney yapılması, güvenilir olması ve sistem kurulduktan sonra ucuz olmasıdır.