La tecnologia dei microarray del DNA viene utilizzata nella ricerca genetica e medica per consentire agli scienziati di studiare l’attività di diverse migliaia di geni contemporaneamente, nonché la relazione tra di essi. In passato, gli scienziati erano in grado di analizzare solo pochi geni contemporaneamente. Con l’introduzione della tecnologia dei microarray del DNA, l’attività di migliaia di geni può essere monitorata contemporaneamente. Alcune delle condizioni di salute che gli scienziati utilizzano questa tecnologia per ricercare l’attività dei geni includono malattie cardiache, cancro e obesità. Consente inoltre agli scienziati di classificare i tumori in base alla loro origine e al modello di attività genica nella cellula tumorale.
Un DNA microarray è costituito da un vetrino delle dimensioni di un francobollo che contiene molecole note come DNA, il codice genetico di un organismo o di una delle sue parti. Il DNA viene posizionato sul vetrino in una sequenza specifica e in uno schema di linee orizzontali e verticali regolarmente distanziate da una macchina robotica. La sequenza specifica e la spaziatura del DNA consentono agli scienziati di conoscere la sequenza del gene o dei geni utilizzati.
Prima che uno scienziato sia in grado di misurare l’attività di un gene sul vetrino, è necessario raccogliere un campione di tessuto da un paziente, di solito sangue. Il campione di tessuto viene posto in una soluzione e consente la raccolta di mRNA, un prodotto di un gene espresso che trasporta le informazioni da un nucleo ad altre parti di una cellula per produrre proteine. L’mRNA è complementare al filamento di DNA da cui è stato copiato.
Una volta raccolto l’mRNA, uno scienziato legherà un colorante fluorescente all’mRNA e verrà posizionato sul vetrino da una macchina robotica. L’mRNA che è complementare al DNA si legherà al suo complemento. Poiché la sequenza del DNA che è stata posta sul vetrino è nota, l’mRNA che si lega al DNA indica la sequenza specifica del DNA che è espressa nella cellula.
Per visualizzare i geni, uno scanner misurerà le aree fluorescenti del DNA microarray. La luminosità del colorante fluorescente mostra l’attività di un gene e l’assenza di colorante fluorescente indica che un gene non è attivo. Pertanto, più luminoso è il colorante fluorescente, più attivo è il gene. Più leggero è il colorante fluorescente, meno attivo è il gene.
Conoscere l’attività di un gene può aiutare a determinare se un gene sovraespresso può causare una malattia specifica. In un contesto clinico, se è già stato determinato che la sovraespressione di un gene causa una malattia specifica, è possibile prelevare un campione di tessuto da un paziente e uno scienziato può utilizzare la tecnologia dei microarray del DNA per misurare l’espressione del gene mirato per aiutare a determinare se un gene specifico potrebbe essere la causa della malattia che il paziente ha. Il DNA microarray è un modo potente per determinare quali geni sono coinvolti nel causare una specifica malattia.