Die DNA-Microarray-Analyse wird in der Molekularbiologie und Diagnostik verwendet, um festzustellen, welche Gene in einer Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet sind. Diese Technik ist als Multiplex-Assay bekannt, da sie Tausende von Proben in einem einzigen Assay messen kann. DNA-Mikroanalysetechniken werden verwendet, um Daten aus Assays zu interpretieren, die sowohl an RNA als auch an DNA durchgeführt wurden, abhängig von den speziellen Anforderungen des Experiments.
Die Grundlage der DNA-Mikroarray-Analyse ist die hohe Spezifität von DNA-Molekülen und die Fähigkeit, einzigartige DNA-Sequenzen auszuwählen, die ein bestimmtes Gen repräsentieren. Ein Mikroarray-Analyseexperiment wird auf einer festen Oberfläche aus einem Glas- oder Silikonchip durchgeführt, auf dem eine chemische Matrix aufgebracht ist. Auf der Oberfläche der Matrix sind DNA- oder RNA-Sonden in geordneten Reihen aufgereiht.
Nachdem der Chip mit den benötigten Sonden bestückt wurde, werden die untersuchten Zellen präpariert. Zur Herstellung der Zellen müssen diese aufgebrochen werden, damit die darin enthaltenen Nukleinsäuren isoliert werden können. Eine Reihe von Reagenzien wird hinzugefügt, um die in den Zellen enthaltenen Nukleinsäuren zu extrahieren und zu konzentrieren. Als nächstes wird der Nukleinsäureextrakt auf den Chip gegeben, der dann für mehrere Stunden belassen wird, um den Sonden Zeit zu geben, zu interagieren und an die zellulären Nukleinsäuren zu binden. Schließlich wird dem Chip eine weitere Reihe von Reagenzien hinzugefügt, um Stellen zu identifizieren, an denen zelluläre Nukleinsäuren an Sonden gebunden haben.
Die Microarray-Analyse wird dann verwendet, um zu bestimmen, welche Sonden in der Lage waren, zelluläre Nukleinsäuren nachzuweisen. Dies ist oft eine komplexe Analyse, da ein einzelner Chip Zehntausende von einzigartigen Sonden enthalten kann. Die Reihenfolge der Sonden auf dem Chip wird in einer Computerdatenbank gespeichert, so dass die Ergebnisse leicht zu erhalten sind. Mithilfe des Chips und der Datenbank kann ein Wissenschaftler eine Liste von Genen erstellen, die an Sonden gebunden haben und daher im ursprünglichen Zellextrakt vorhanden waren.
Die Microarray-Analysetechnik wird häufig bei der Erstellung von Genexpressionsprofilen verwendet. Bei dieser Art von Experiment ist das Mikroarray eingerichtet, um Muster der Genexpression in Zellen zu untersuchen. Sonden für die interessierenden Gene sind auf dem Mikroarray enthalten, und wenn das Experiment abgeschlossen ist, kann die Mikroarray-Datenanalyse bestimmen, welche der untersuchten Gene zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet waren.
Andere Verwendungen für diese Technik umfassen vergleichende genomische Hybridisierung und SNP-Nachweis. Die vergleichende genomische Hybridisierung ist ein Test, der den Genomgehalt in Zellen verwandter Organismen untersucht. Diese Art von Assay liefert Informationen über die genetischen Beziehungen zwischen verschiedenen Arten.
Die SNP-Erkennung ist eine Technik, die in der forensischen Analyse, der genetischen Verknüpfungsanalyse und der Bewertung genetischer Krankheitsrisiken verwendet werden kann. SNPs sind Einzelnukleotidpolymorphismen, Stellen im Genom, an denen es zwei mögliche Basenpaarsequenzen gibt. SNPs können aufgrund der Tatsache, dass unterschiedliche SNP-Variationen in verschiedenen ethnischen und geografischen Populationen existieren, eine Reihe nützlicher genetischer Informationen liefern.