Genom microarray, juga dikenal sebagai deoxyribonucleic acid (DNA) microarray, adalah jenis teknologi genetika yang memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan tingkat ekspresi gen. Dalam organisme hidup, sebuah gen diekspresikan ketika DNA dari gen tersebut didekodekan melalui serangkaian proses menjadi protein, yang menjalankan fungsi tertentu di dalam sel. Dengan mengukur tingkat ekspresi gen dalam sampel tertentu, peneliti dapat mengetahui gen mana yang paling aktif. Teknologi microarray digunakan khususnya dalam kedokteran untuk mempelajari aspek genetik penyakit seperti kanker.
Ketika gen diekspresikan dalam suatu organisme, DNA diterjemahkan menjadi protein melalui serangkaian langkah. Segmen gen ditranskripsikan ke templat messenger ribonucleic acid (mRNA), molekul beruntai tunggal yang melengkapi satu untai molekul DNA asli. mRNA ini membawa informasi genetik keluar dari inti sel ke tempat sintesis protein. Sebuah microarray genom mengungkapkan gen mana yang menghasilkan mRNA paling banyak — dan, dengan ekstensi, gen mana yang beroperasi pada tingkat ekspresi tertinggi.
Microarray genom adalah chip kaca atau silikon dengan serangkaian titik mikroskopis DNA yang melekat pada permukaannya. Urutan spesifik DNA, yang disebut probe, dipilih berdasarkan gen yang ingin dipelajari peneliti. Sebuah microarray seluruh genom berisi urutan dari seluruh genom, sedangkan microarray terfokus berisi DNA hanya dari gen tertentu.
Dalam penelitian penyakit, microarray akan digunakan dengan cara berikut. Pertama, sampel jaringan sehat dan jaringan sakit akan diambil dari subjek. MRNA dari kedua sampel akan diisolasi melalui serangkaian teknik kimia. Setiap sampel akan digabungkan dengan larutan pelabelan berbeda yang terdiri dari subunit yang dikenal sebagai nukleotida, dimodifikasi untuk memasukkan fluoresensi, yang kemudian akan mengikat molekul mRNA untuk membuat DNA komplementer fluoresen (cDNA). Misalnya, sampel yang sakit mungkin diberi label dengan fluoresensi merah dan sampel yang sehat dengan fluoresensi hijau.
Ketika setiap sampel dimasukkan ke dalam microarray genom, beberapa cDNA dari sampel berhibridisasi, atau terikat, dengan DNA pada chip. Ini menyebabkan warna dan tingkat fluoresensi yang berbeda muncul. Jika sebuah gen dalam sampel sangat aktif, misalnya, itu akan menghasilkan banyak mRNA, yang akan muncul di microarray sebagai warna fluoresen yang kuat. Dengan menggabungkan data sampel visual menggunakan pemindai, peneliti dapat menentukan apakah gen tertentu lebih banyak diekspresikan pada jaringan yang sakit atau jaringan yang sehat.
Pada contoh di atas, titik hijau akan menunjukkan bahwa gen lebih banyak diekspresikan dalam jaringan sehat, karena dominasi fluoresensi hijau menunjukkan bahwa mRNA sampel yang sehat lebih banyak daripada yang tidak sehat. Titik merah menunjukkan bahwa gen tersebut memproduksi lebih banyak mRNA di jaringan yang sakit dan lebih aktif dalam kondisi penyakit. Titik-titik kuning berarti bahwa gen diekspresikan secara merata di jaringan yang sehat dan yang sakit. Para peneliti dapat menggunakan informasi ini untuk menentukan gen mana yang lebih aktif dalam sel yang sakit dan bagaimana perubahan tersebut mempengaruhi gen lain di dalam sel. Microarray genom dapat digunakan tidak hanya untuk meneliti dan mendiagnosis penyakit seperti kanker dan penyakit jantung, tetapi juga berpotensi untuk mempelajari cara mengobatinya melalui terapi yang ditargetkan.