Die DNA-Microarray-Technologie wird in der genetischen und medizinischen Forschung verwendet, um Wissenschaftlern die gleichzeitige Untersuchung der Aktivität von mehreren Tausend Genen sowie deren Beziehung zu ermöglichen. In der Vergangenheit konnten Wissenschaftler nur wenige Gene auf einmal analysieren. Mit der Einführung der DNA-Microarrary-Technologie kann die Aktivität von Tausenden von Genen gleichzeitig überwacht werden. Einige der Gesundheitszustände, bei denen Wissenschaftler diese Technologie zur Erforschung der Genaktivität verwenden, sind Herzkrankheiten, Krebs und Fettleibigkeit. Es ermöglicht Wissenschaftlern auch, Krebsarten nach ihrem Ursprung und dem Muster der Genaktivität in der Tumorzelle zu klassifizieren.
Ein DNA-Microarray besteht aus einem briefmarkengroßen Objektträger, der Moleküle enthält, die als DNA bekannt sind, den genetischen Code eines Organismus oder eines seiner Teile. Die DNA wird in einer bestimmten Reihenfolge und in einem Muster aus regelmäßig beabstandeten horizontalen und vertikalen Linien von einer Robotermaschine auf den Objektträger aufgebracht. Die spezifische Sequenz und der Abstand der DNA ermöglichen es den Wissenschaftlern, die Sequenz der verwendeten Gene zu kennen.
Bevor ein Wissenschaftler die Aktivität eines Gens auf dem Objektträger messen kann, muss eine Gewebeprobe eines Patienten, meist Blut, entnommen werden. Die Gewebeprobe wird in eine Lösung gegeben und ermöglicht die Gewinnung von mRNA, einem Produkt eines exprimierten Gens, das Informationen von einem Zellkern zu anderen Teilen einer Zelle transportiert, um Proteine herzustellen. Die mRNA ist komplementär zu dem DNA-Strang, von dem sie kopiert wurde.
Sobald die mRNA gesammelt wurde, bindet ein Wissenschaftler einen fluoreszierenden Farbstoff an die mRNA und sie wird von einer Robotermaschine auf den Objektträger platziert. Die zur DNA komplementäre mRNA bindet an ihr Komplement. Da die Sequenz der auf dem Objektträger platzierten DNA bekannt ist, zeigt die mRNA, die an die DNA bindet, die spezifische DNA-Sequenz an, die in der Zelle exprimiert wird.
Um die Gene anzuzeigen, misst ein Scanner die fluoreszierenden Bereiche des DNA-Mikroarrays. Die Helligkeit des Fluoreszenzfarbstoffs zeigt die Aktivität eines Gens und das Fehlen des Fluoreszenzfarbstoffs zeigt an, dass ein Gen nicht aktiv ist. Daher ist das Gen umso aktiver, je heller der Fluoreszenzfarbstoff ist. Je heller der Fluoreszenzfarbstoff, desto weniger aktiv ist das Gen.
Die Kenntnis der Aktivität eines Gens kann helfen, festzustellen, ob ein überexprimiertes Gen eine bestimmte Krankheit verursachen kann. Wenn in einer klinischen Umgebung bereits festgestellt wurde, dass die Überexpression eines Gens eine bestimmte Krankheit verursacht, kann einem Patienten eine Gewebeprobe entnommen werden und ein Wissenschaftler kann die DNA-Microarray-Technologie verwenden, um die Expression des Zielgens zu messen, um die Bestimmung zu unterstützen wenn ein bestimmtes Gen die Ursache der Erkrankung des Patienten sein könnte. DNA-Mikroarrays sind eine leistungsstarke Methode, um festzustellen, welche Gene an der Entstehung einer bestimmten Krankheit beteiligt sind.