Genexpressions-Profiling ist eine Möglichkeit, die Aktivität von Tausenden von Genen gleichzeitig zu messen. Die Identifizierung von Genexpressionsmustern in einem Organismus ist der nächste Schritt nach der Sequenzierung des Genoms eines Organismus. Genexpressions-Profiling-Experimente werden normalerweise am gesamten Genom eines Organismus auf einmal durchgeführt. Die Messung der Genexpressionsniveaus in einem Organismus liefert ein Bild davon, wie die Zellen des Organismus während des Zellzyklus oder als Reaktion auf bestimmte Reize funktionieren.
Die Gene eines Organismus können sich in einem von zwei Zuständen befinden: ein- oder ausgeschaltet. Wenn ein Gen eingeschaltet wird, wird es in Boten-RNA transkribiert, die die Anweisungen zur Herstellung des Proteins liefert, für das das Gen kodiert. Wenn Gene eingeschaltet sind, werden sie exprimiert. Wenn ein Gen ausgeschaltet ist, wird es nicht in mRNA transkribiert und nicht exprimiert.
Die DNA selbst eines einzelligen Organismus enthält Tausende von Genen, aber nur ein Bruchteil dieser Gene ist zu jedem Zeitpunkt eingeschaltet. Das Muster der Genexpression innerhalb einer Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt wird als ihr Genprofil bezeichnet. Ein Blick auf die Arten von Genen, die in einer Zelle eingeschaltet sind, kann viele wichtige Informationen über Zellen und Organismen liefern.
In einem Genexpressions-Profiling-Experiment wird die DNA-Mikroarray-Technologie verwendet, um eine Messung der relativen Aktivität von zuvor sequenzierten Genen zu erhalten. Diese Experimente beinhalten typischerweise das Messen von mRNA-Mengen in einer Kontrollumgebung und in einer experimentellen Umgebung, um die Auswirkungen einer oder mehrerer Variablen auf die Genexpression zu bestimmen. Die Verwendung einer Kontrolle ist wichtig, da sie die Basislinien-mRNA-Spiegel für normale Zellbedingungen festlegt.
Ein Blick darauf, wie sich die mRNA-Spiegel als Reaktion auf Stimuli ändern, zeigt, wie sich der zelluläre Bedarf an Proteinen als Reaktion auf neue Umweltbedingungen ändert. Diese Informationen sind für reine Forschungszwecke nützlich, können aber auch in der Medizin von Bedeutung sein. Wenn beispielsweise Brustkrebszellen in der DNA-Mikroanalyse verwendet werden, könnte ein Profil zeigen, dass in krebsartigen Brustzellen ein bestimmter Rezeptortyp aktiv ist, der normalerweise inaktiv ist. Wenn sich herausstellt, dass der Rezeptor krebsspezifisch ist, kann er sich als wirksames Wirkstoffziel erweisen.
Genexpressionsprofilierung wurde tatsächlich als prognostisches Maß für Brustkrebs verwendet. Dies ist sinnvoll, da Frauen im gleichen Krankheitsstadium sehr unterschiedlich auf die Behandlung ansprechen können und sehr unterschiedliche Prognosen haben. Die Verwendung von DNA-Mikroanalysen zur Erstellung von Genexpressionsprofilen hat in mindestens einer Studie gezeigt, dass ein bestimmtes Genexpressionsprofil in Brustkrebszellen mit einer schlechten Prognose korreliert. Diese Anwendung der Genexpressions-Profiling-Technologie hilft, Frauen zu identifizieren, die von einer aggressiveren Behandlung profitieren könnten.