Genomet mikroarray, även känd som en deoxiribonukleinsyra (DNA) mikroarray, är en typ av genetisk teknologi som gör det möjligt för forskare att bestämma nivåer av genuttryck. I levande organismer uttrycks en gen när genens DNA avkodas genom en serie processer till ett protein, som fyller en specifik funktion i en cell. Genom att mäta nivåer av genuttryck i ett givet prov kan forskare ta reda på vilka gener som är mest aktiva. Microarray-teknologi används särskilt inom medicin för att lära sig om de genetiska aspekterna av sjukdomar som cancer.
När en gen uttrycks i en organism avkodas DNA till ett protein genom en serie steg. Segment av genen transkriberas till en messenger ribonukleinsyra (mRNA) mall, en enkelsträngad molekyl som är komplementär till en sträng av den ursprungliga DNA-molekylen. Detta mRNA bär den genetiska informationen ut från cellkärnan till platsen för proteinsyntesen. En genommikroarray avslöjar vilka gener som genererar mest mRNA – och i förlängningen vilka gener som fungerar på den högsta nivån av uttryck.
Genommikroarrayen är ett glas- eller kiselchip med en serie mikroskopiska prickar av DNA fästa på ytan. De specifika sekvenserna av DNA, som kallas prober, väljs utifrån de gener som forskarna vill studera. En hel-genom-mikroarray innehåller sekvenser från hela genomet, medan en fokuserad mikroarray innehåller DNA från endast vissa gener.
I sjukdomsforskningen skulle mikroarrayen användas på följande sätt. Först skulle ett prov av frisk vävnad och sjuk vävnad tas från försökspersonen. MRNA från båda proverna skulle isoleras genom en serie kemiska tekniker. Varje prov skulle kombineras med en annan märkningslösning som består av subenheter som kallas nukleotider, modifierade för att inkludera fluorescens, som sedan skulle binda till mRNA-molekylerna för att skapa fluorescerande komplementärt DNA (cDNA). Till exempel kan det sjuka provet vara märkt med röd fluorescens och det friska provet med grön fluorescens.
När varje prov spolas in i en genommikroarray hybridiserar en del av cDNA från proverna, eller binder, med DNA:t på chipet. Detta gör att olika färger och nivåer av fluorescens visas. Om en gen i ett prov var mycket aktiv, till exempel, skulle den producera många mRNA, som skulle visas på mikroarrayen som en stark fluorescerande färg. Genom att slå samman de visuella provdata med hjälp av en skanner kan forskare avgöra om en viss gen uttrycks mer i den sjuka vävnaden eller den friska vävnaden.
I exemplet ovan skulle en grön prick indikera att genen uttrycktes mer i frisk vävnad, eftersom dominansen av den gröna fluorescensen indikerar att de friska prov-mRNA:erna var fler än de ohälsosamma. En röd prick indikerar att genen producerade mer mRNA i den sjuka vävnaden och var mer aktiv under sjukdomstillstånd. Gula prickar skulle innebära att genen uttrycks ungefär lika i både frisk och sjuk vävnad. Forskare kan använda denna information för att avgöra vilka gener som är mer aktiva i en sjuk cell och hur sådana förändringar påverkar andra gener i cellen. Genommikroarrayer kan användas inte bara för att forska och diagnostisera sjukdomar som cancer och hjärtsjukdomar utan också potentiellt för att lära sig hur man behandlar dem genom riktad terapi.