จีโนมไมโครเรย์คืออะไร?

microarray จีโนมหรือที่เรียกว่ากรด deoxyribonucleic (DNA) microarray เป็นเทคโนโลยีพันธุศาสตร์ชนิดหนึ่งที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดระดับการแสดงออกของยีน ในสิ่งมีชีวิตยีนจะถูกแสดงออกเมื่อ DNA ของยีนนั้นถูกถอดรหัสผ่านกระบวนการต่าง ๆ เป็นโปรตีนซึ่งทำหน้าที่เฉพาะในเซลล์ โดยการวัดระดับการแสดงออกของยีนในตัวอย่างที่กำหนดนักวิจัยสามารถค้นหาว่ายีนใดที่มีการใช้งานมากที่สุด เทคโนโลยี Microarray ใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการแพทย์เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับพันธุกรรมของโรคเช่นมะเร็ง

เมื่อยีนแสดงออกในสิ่งมีชีวิต DNA จะถูกถอดรหัสเป็นโปรตีนผ่านชุดของขั้นตอนต่างๆ ส่วนของยีนจะถูกคัดลอกลงบนแม่แบบ messenger ribonucleic acid (mRNA) ซึ่งเป็นโมเลกุลเดี่ยวที่อยู่ติดกันซึ่งเป็นส่วนประกอบของโมเลกุล DNA ดั้งเดิม mRNA นี้นำข้อมูลทางพันธุกรรมออกจากนิวเคลียสของเซลล์ไปยังที่ตั้งของการสังเคราะห์โปรตีน microarray จีโนมเผยให้เห็นว่ายีนใดที่สร้าง mRNA มากที่สุด - และโดยการขยายซึ่งยีนใดที่ทำงานในระดับสูงสุดของการแสดงออก

จีโนมไมโครเรย์เป็นชิปแก้วหรือซิลิกอนที่มีจุดจุดเล็ก ๆ ของ DNA ที่ติดอยู่กับพื้นผิว ลำดับเฉพาะของ DNA ที่เรียกว่าโพรบนั้นถูกเลือกขึ้นอยู่กับยีนที่นักวิจัยต้องการศึกษา microarray ทั้งจีโนมมีลำดับจากทั่วจีโนมทั้งหมดในขณะที่ microarray ที่เน้นมีดีเอ็นเอจากยีนบางอย่างเท่านั้น

ในการวิจัยโรคจะใช้ microarray ในวิธีต่อไปนี้ ก่อนตัวอย่างของเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีและเนื้อเยื่อที่เป็นโรคจะถูกนำมาจากเรื่อง MRNA จากตัวอย่างทั้งสองจะถูกแยกผ่านชุดเทคนิคเคมี แต่ละตัวอย่างจะถูกนำมารวมกับโซลูชันการติดฉลากที่แตกต่างกันซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยที่รู้จักกันในชื่อนิวคลีโอไทด์ซึ่งถูกดัดแปลงให้รวมฟลูออเรสเซนซ์ซึ่งจะผูกกับโมเลกุล mRNA เพื่อสร้างดีเอ็นเอ ตัวอย่างเช่นตัวอย่างโรคที่ติดเชื้ออาจมีป้ายเรืองแสงสีแดงและตัวอย่างที่มีสุขภาพดีที่มีฟลูออเรสเซนต์สีเขียว

เมื่อแต่ละตัวอย่างถูกล้างลงบน microarray จีโนมบางส่วนของ cDNA จากตัวอย่างไฮบริดหรือพันธะกับ DNA บนชิป สิ่งนี้ทำให้เกิดสีและระดับการเรืองแสงที่แตกต่างกันปรากฏขึ้น ถ้ายีนในตัวอย่างมีการเคลื่อนไหวสูงมันจะสร้าง mRNA จำนวนมากซึ่งจะปรากฏบน microarray เป็นสีเรืองแสงที่แรง ด้วยการรวมข้อมูลตัวอย่างภาพโดยใช้เครื่องสแกนนักวิจัยสามารถตัดสินได้ว่ามียีนใดที่แสดงออกมาในเนื้อเยื่อที่เป็นโรคหรือเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีหรือไม่

ในตัวอย่างข้างต้นจุดสีเขียวจะบ่งบอกว่ายีนนั้นแสดงออกในเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีกว่าเนื่องจากการครอบงำของการเรืองแสงสีเขียวบ่งชี้ว่าตัวอย่าง mRNAs ที่มีสุขภาพดีนั้นมีจำนวนมากกว่าคนที่ไม่แข็งแรง จุดสีแดงบ่งชี้ว่ายีนนั้นผลิต mRNAs ได้มากขึ้นในเนื้อเยื่อที่เป็นโรคและมีการใช้งานมากขึ้นภายใต้เงื่อนไขของโรค จุดสีเหลืองหมายถึงว่ายีนนั้นแสดงออกมาอย่างเท่าเทียมกันทั้งในเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีและเป็นโรค นักวิจัยสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อตรวจสอบว่ายีนใดมีการใช้งานมากขึ้นในเซลล์ที่เป็นโรคและการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวส่งผลกระทบต่อยีนอื่น ๆ ในเซลล์ จีโนมไมโครเรย์สามารถใช้งานได้ไม่เพียง แต่ในการวิจัยและวินิจฉัยโรคเช่นโรคมะเร็งและโรคหัวใจเท่านั้น