מערכי DNA
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
מערכי DNA (באנגלית: DNA microarray, DNA chip, Gene chip) הם שבבי זכוכית או פלסטיק שאליהם מודבקות חתיכות דנ"א חד-גדילי. בדרך כלל, מערכי DNA משמשים לאיתור נוכחות של mRNA, שעשוי להיות משועתק מגנים שונים. לכל גן מוקצה נקודה על פני השבב, וכשזו מאירה מסיקים שהגן התבטא.
מכונות משתמשות במערכים אלה כדי לסרוק אחר רצפים גנטיים רבים בו זמנית. חתיכות ה-DNA החד גדילי מכונות גלאים. מאות גלאים בעלי רצף זהה מודבקים בכל נקודה כדי להפוך את השבב ליעיל.כל סוג גלאי מבטא גן אחר. הגלאים עשויים לכלול אוליגונוקלאוטידים ( גדילי דנ"א קצרים של עשרות בסיסים בודדים), תוצרי PCR, דנ"א גנומי, פלסמידים, BACs ומקטעי דנ"א ארוכים יותר של 70 בסיסים. השבבים נחלקים לשני סוגים: מערכי מקרו Macroarray שמכילים מאות סוגי גלאים, ומערכי מיקרו שמכילים אלפי סוגי גלאים.
תוכן עניינים |
[עריכה] איך השיטה עובדת?
הרנ"א מופק מתאים רבים מאותו סוג. בדרך זו יוצרים מאגר רנ"א שמבטא פרופיל של כל הגנים שמתבטאים בתא. אח"כ מולקולות הרנ"א עוברות תהליך של תעתוק הפוך באמצעות רוורס טרנסקריפטאז, בתהליך שיוצר cDNA . בשלב זה, מוסיפים סימון פלואורוסנטי לגדילי ה cDNA. מולקולת cDNA שמכילה רצף משלים לגלאי החד גדילי, שנמצא על השבב, תדבק אליו בדרך של זיווג בסיסים .כשייחשף השבב למקור אור, הנקודות שיראו יצביעו על ביטוי של גן. מפני שידוע מראש היכן ממוקם כל גן על גבי השבב, ניתן יהיה לדעת איזה גן התבטא בתאים לאחרונה (לאחרונה מפני שרנ"א הוא מולקולה בלתי יציבה שנוטה להתפרק). לפיכך, מערכי הדנ"א נותנים תמונה של אילו גנים בגנום מתבטאים בתא מסוים ובתנאים מסוימים.
[עריכה] מערכי DNA במחקר
מפני שתפקידם של חלק גדול מהחלבונים אינו ידוע, ובגלל שגנים רבים הם house keeping (חיוניים לכל סוגי התאים דוגמת חלבוני שלד התא), חוקרים בדרך כלל משתמשים בשיטה כדי לערוך השוואות. לדוגמה, השוואה של דגימת רנ"א מגידול במוח לדגימה ממוחו של אדם בריא. גלאים שנקשרים לרנ"א בדוגמה שנלקחה מהגידול, ולא בדוגמה מאדם בריא מצביעים על קשר בין התבטאות הגן למחלה.
כדי לערוך השוואות מסוג זה, נהוג לצבוע את הרנ"א של החולה בצבע פלוריסנטי אחד ואת הרנ"א של הבריא בצבע אחר. באופן זה ניתן להשוות על אותו שבב את שתי הדוגמאות. לדוגמה, אם הרנ"א של החולה צבוע ירוק ושל הבריא צבוע אדום, אז היכן שמתבטאים רק הגנים של החולה נראה צבע ירוק, היכן שמתבטאים רק הגנים של הבריא נראה אדום, והיכן שמתבטאים אותם גנים גם בבריא וגם בחולה נראה צבע כתום.
אף שהשבבים מאתרים RNA ולא חלבונים, מדענים רבים מתייחסים לאנליזה זו כ"אנאליזת ביטוי". מאחר וישנם מאות אלפי גלאים שונים על כל שבב, כל שבב הוא שווה ערך של אלפי בדיקות גנטיות. לפיכך, השימוש בשבבי DNA האיץ את המחקר.
שבבי דנ"א יכולים לשמש לזיהוי של מוטאציות גנטיות ושינויים בין פרטים ואוכלוסיות. בדומה לשיטת הRFLP רק שבקנה מידה נרחב בהרבה. ניתן להשתמש בשבבים גם לצרכים פורנזיים (לצורך הוכחה במשפט), ובגילוי של פרטים בעלי נטייה לחלות.
[עריכה] היסטוריה
בחינת פרופיל התבטאות באמצעות שבבי דנ"א פורסמה לראשונה בScience בשנת 1995.
העובדה שאין אפשרות לעשות סטנדרטיזציה בשבבים לא מסחריים גורמת לבעיה בניתוח הנתונים . עיתונים מדעיים רבים אימצו את סטנרט MIAME כתנאי לפרסום מחקרים שנערכו בשיטה .
[עריכה] הערות
השבב נפוץ הוא של חברת Affymetrix. החברה עושה שימוש בטכנולוגיית הפוטוליתוגרפיה, שאומצה מתחום המוליכים למחצה. ייצור שבב הדנ"א מתחיל משבב קוורץ של 12.70 סנטימטר רבוע. בתחילה, השבב נרחץ כדי להבטיח הידרוקסילציה אחידה של פני המשטח. בגלל שהקוורץ נושא קבוצות הידרוכסיל, הוא מהווה סובסטרט מצוין לקישור של כימיקלים, כגון מולקולות מקשרות שאח"כ מסייעות למקם את הגלאים על השבב.
השבב מונח באמבט סילן (אנאלוג מבני של פחממנים רוויים שבו מחליפות מולקולות סיליקון את הפחמנים שמקושרים למימנים), שמגיב עם קבוצת ההידרוכסיל שעל גבי הקוורץ, ויוצר מטריקס של מולקולות שמקושרות באופן קובלנטי.
המרחק בין מולקולות הסילן קובע את צפיפות האריזה של הגלאים, ומאפשר לכל שבב להחזיק יותר מחצי מליון אתרים שונים של גלאים על פני 1.28 ס"מ רבוע . כל אתר כזה מחזיק מיליוני מולקולות דנ"א זהות. משטח הסילן מקנה צפיפות הידרוכסיל אחידה שמאפשרת את התרכבות הגלאים. מולקולות הגלאי, שמחוברות למטריקס הסילן, מספקות משטח שניתן להפעילו באור.
