Ein cDNA-Microarray ist eine Methode, um herauszufinden, welche Gene in einer Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv sind. Dies ist nützlich, um zu unterscheiden, welche Gene in verschiedenen Zelltypen unterschiedlich wirken und welche Gene unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. Krebs, aktiv sind. Der Name cDNA leitet sich von der Verwendung kleiner Desoxyribonukleinsäure (DNA)-Sequenzen ab, die an Ribonukleinsäure (RNA)-Sequenzen haften, die die Zellen exprimieren. Diese kleinen DNA-Sequenzen sind komplementär (c) zu den RNA-Sequenzen, daher die Klebrigkeit, und sie sind auch mit fluoreszierenden Tags markiert, sodass ein Experimentator sehen kann, welche RNA-Sequenzen in welchem Ausmaß exprimiert werden.
Zellen enthalten DNA als Bauplan für alle Proteine, die eine Zelle benötigt. Die DNA-Sequenz stellt die Aminosäuren dar, die der Körper zusammensammeln und aneinanderreihen muss, um ein Protein zu bilden. Zwischen DNA- und Proteinherstellung ist ein Zwischenschritt. Die Zelle kopiert die Sequenz des Gens in eine andere Form namens Messenger-RNA (mRNA). Dann liest die Maschinerie der Zelle die mRNA als Anweisungen für das gewünschte Protein.
Da nicht alle mRNA für bestimmte Gene kontinuierlich exprimiert werden, können Genetiker untersuchen, was unter bestimmten Bedingungen exprimiert wird. Ein nützlicher Ansatz besteht darin, Tumorzellen mit gesunden Zellen zu vergleichen und zu sehen, welche Gene in den beiden Situationen unterschiedlich mRNA exprimieren. Diese Informationen können Wissenschaftler dann auf Behandlungsziele hinweisen. Verschiedene Zelltypen produzieren auch unterschiedliche mRNA-Muster, da jeder Zelltyp eine andere Aufgabe hat.
Die Grundlage eines cDNA-Mikroarrays besteht darin, dass der Test die exprimierte mRNA einer Probe mit einer Empfindlichkeit identifiziert, die es dem Experimentator ermöglicht, herauszufinden, welche Gene mehr als andere exprimieren und welche überhaupt nicht. Da ein cDNA-Microarray normalerweise Hunderttausende von mRNA-Sequenzen testet, wird dies normalerweise maschinell durchgeführt. Der Analytiker verwendet die mRNA, die er oder sie aus einer Zelle extrahiert, nicht direkt, sondern erstellt eine Kopie dieser mRNA als DNA-Sequenz.
Kommerzielle Unternehmen stellen cDNA-Mikroarray-Platten für Labore her. Sie stellen die DNA-Sequenzen her, die den Hunderten oder Tausenden von Genen entsprechen, auf die der Experimentator testen möchte, und platzieren jedes einzeln auf einem einzigen Microarray-Objektträger. Dies repräsentiert alle Gene, die möglicherweise in dieser Gruppe exprimiert werden könnten.
Komplementäre Sequenzen zur mRNA, die der Forscher aus der Zelle extrahiert, werden dann im Labor hergestellt, indem die RNA in DNA kopiert wird. Diese Produkte haben eine Sequenz, die an der DNA auf dem Microarray-Objektträger haftet, die die mRNA produziert hätte. Der Analytiker bindet dann fluoreszierende Moleküle an diese cDNA-Sequenzen.
Das Abdecken des Microarray-Objektträgers mit der cDNA ermöglicht das Aneinanderkleben beliebiger komplementärer Sequenzen. Der Objektträger wird dann gewaschen, um ungebundene cDNA zu entfernen. Ein Scanner misst dann die Fluoreszenzmenge, falls vorhanden, auf jedem einzelnen DNA-Punkt. An Gene, die mehr mRNA exprimieren, ist mehr fluoreszierende cDNA gebunden als an Gene, die weniger mRNA exprimieren. Auf diese Weise kann der Analytiker herausfinden, welche Gene aktiver sind als andere und die Ergebnisse mit einem anderen Zelltyp vergleichen.