Was ist microarray?

Microarray

Microarrays, auch DNA-Chips genannt, sind leistungsstarke Werkzeuge in der Molekularbiologie, die zur gleichzeitigen Analyse der Expression von Tausenden von Genen oder der Detektion spezifischer DNA-Sequenzen verwendet werden können. Sie basieren auf dem Prinzip der Hybridisierung: Komplementäre DNA-Stränge binden spezifisch aneinander.

Funktionsweise:

DNA-Spotting: Auf einer festen Oberfläche (z.B. Glas oder Silizium) werden kleine DNA-Fragmente (Oligonukleotide oder cDNA) in regelmäßiger Anordnung aufgetragen. Diese Spots repräsentieren spezifische Gene oder DNA-Sequenzen.
Probenvorbereitung: RNA aus den zu vergleichenden Proben (z.B. gesunde vs. kranke Zellen) wird isoliert und in cDNA umgeschrieben. Diese cDNA wird dann mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert (z.B. Cy3 und Cy5).
Hybridisierung: Die markierte cDNA wird auf den Microarray aufgetragen und hybridisiert mit den DNA-Spots.
Detektion: Ein Scanner detektiert die Fluoreszenzintensität jedes Spots. Die Intensität ist proportional zur Menge der cDNA, die an den Spot gebunden hat, und somit zur Genexpression.
Datenanalyse: Die Fluoreszenzdaten werden normalisiert und analysiert, um Unterschiede in der Genexpression zwischen den Proben zu identifizieren.

Anwendungen:

Genexpressionsanalyse: Identifizierung von Genen, deren Expression in verschiedenen Bedingungen unterschiedlich ist (z.B. bei Krankheit, Behandlung). Siehe auch Genexpression.
SNP-Genotypisierung: Detektion von Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) zur Identifizierung genetischer Variationen. Siehe auch SNP.
Vergleich Genomischer Hybridisierung (CGH): Identifizierung von Copy Number Variations (CNVs) im Genom.
ChIP-on-Chip: Untersuchung der Bindung von Proteinen an DNA. Siehe auch Chromatin-Immunpräzipitation.

Vorteile:

Hochdurchsatz: Analyse Tausender Gene gleichzeitig.
Breite Anwendung: Diverse Anwendungsbereiche in Forschung und Diagnostik.

Nachteile:

Kreuzhybridisierung: Unspezifische Bindung kann zu Fehlinterpretationen führen.
Sättigungseffekte: Bei hohen Expressionsleveln kann die Fluoreszenzintensität nicht linear mit der Genexpression korrelieren.
Designbeschränkungen: Die zu analysierenden Gene müssen im Voraus bekannt sein.
Hohe Kosten: Sowohl die Herstellung des Microarrays als auch die Durchführung der Experimente können kostenintensiv sein.