تاریخ :۱۰ فروردین ۱۴۰۳
آشنایی با فناوری ریزآرایه

آشنایی با فناوری ریزآرایه

  • آشنایی با فناوری ریزآرایه

    تعیین ردیف ژنوم گیاهان و جانداران مختلف، اطلاعات بسیار زیادی را در ارتباط با ردیف ژنوم این موجودات فراهم نموده است و در این راستا نرم افزارهای متعددی برای پیش بینی ژن ها بر اساس ردیف نوکلئوتیدها طراحی و مورد استفاده قرار گرفته است. با این وجود، این نرم افزارها هنوز نمی توانند با دقت لازم ژن ها را شناسایی نمایند و از طرفی پیش بینی نحوه بیان ژن از طریق اطلاعات ردیف DNA، هنوز کاری مشکل و همراه با اشتباه است. بنابراین با دسترسی به اطلاعات ژنوم، نیاز به فناوری هایی بوده که بتوانند حجم بسیار زیادی از ژن ها را تجزیه نمایند. فناوری ریزآرایه نیز بر همین اساس توسعه یافت که امکان مطالعه همزمان چندین هزار ژن را در سطح DNA ،RNA و پروتیین فراهم می سازد.

    در ریز آرایه مجموعه ای از نقاط میکروسکوپی نمونه های دی.ان. ا، آر.ان.ای یا پروتئین بر روی اسلاید قرار می گیرند. بنابراین نوع ریز آرایه بستگی به موادی دارد که بر روی اسلاید قرار می گیرند: اگر DNA باشد به آن ریز آرایه DNA، اگر RNA، باشد ریز آرایه RNA، اگر پروتئین باشد، ریز آرایه پروتئین و اگر ماده بدست آمده از بافتی ویژه باشد ریز آرایه بافت می گویند. به دلیل این که نمونه ها به صورت منظم بر روی اسلاید قرار می گیرند، داده های بدست آمده از ریز آرایه را می توان به نمونه های مربوط به خود نسبت داد. بدین معنی که هر ژن بر روی ریز آرایه دارای نشانی مشخص است. تعداد نمونه های منظم قرار گرفته بر روی ریز ارایه می تواند در حد صدها هزار باشد. البته یک آزمایش ریز آرایه ایده آل دارای چندین هزار ژن است.

     

    ریز آرایه DNA معمولترین نوع ریز آرایه می باشد و عبارت است از مجموعه ای از نقاط میکروسکوپی DNA که به سطح جامدی مثل شیشه، پلاستیک یا تراشه سیلیکون متصل شده اند و یک آرایه را تشکیل می دهند. پژوهشگران از ریزآرایه DNA برای اندازه گیری سطح بیان تعداد زیادی از ژنها به طور همزمان استفاده می کنند. در این حالت قطعات DNA تثبیت شده بر روی سطوح به عنوان کاوشگر در نظر گرفته می شوند. در یک آزمایش می توان از هزاران کاوشگر استفاده کرد. فن آوری ریزآرایه از تکامل ساترن بلات حاصل شده است. در فناوری ساترن بلات، DNA قطعه قطعه شده به یک پیش ماده متصل شده و سپس با ژن یا قطعه شناخته شده دورگ می شود. توسعه دهندگان این فناوری از واژه ارایه به طور عمومی به جای ریز آرایه استفاده میکنند. از مهمترین کاربردهای این فناوری، آنالیز بیان هزاران ژن در شرایط فیزیولوژیکی و محیطی متفاوت می باشد. کاربرد دیگر این روش مطالعه چند شکلی می باشد که در آن نواحی پلی مورفیک ژنوم اسکن می گردند تا همبستگی آنها برای صفت خاص (مثل بیماری) پیدا گردد. بدین ترتیب می توان ژن های عامل حساسیت یا ژن های مورورثی بیماری را شناسایی نمود. از این فناوری برای تعیین  و بررسی تنوع ژنتیکی نیز استفاده شده است.

    ریزآرایه ها معمولا از قرار دادن نقاط DNA بر روی یک صفحه جامد مانند یک سطح شیشه ای ایجاد می گردند. برخلاف روش های مرسوم مبتنی بر فیلترها، DNA هدف بر روی فیلتر یا غشاء قرار گرفته و سپس با کاوشگر دورگ می شود، در سیستم ریزآرایه کاوشگر بر روی یک صفحه جامد قرار می گیرد و سپس با DNA هدف دورگ می گردد. استفاده از سطوح شیشه ای صاف برای قرار دادن DNA، امکانات زیر را فراهم می سازد.

    الف – قرار دادن مولکول ها به طور موازی در کنار هم

    ب- کوچک نمودن اندازه کل فرآیند،

    ج – استفاده از رنگ های فلوروسنس برای شناسایی،

    جشنواره پاییزه
    جشنواره فروش بذر های خاص و کمیاب با بیش از ۱۲۰۰ رقم تنوع
    همین الآن خرید کنید

    د- امکان استفاده از اسکنرهای لیزری به دلیل این که موادی که بر روی سطح قرار می گیرند به داخل آن نفوذ نمی کنند.

    • دو روش عمده برای ساخت تراشه های DNA  وجود دارد که عبارتند از:

    1. فتو لیتوگرافی
    2. شبکه سازی مکانیکی

    آرایه هایی که با روش فتولیتوگرافی ایجاد می گردند به آرایه های آفی متریکس معروف می باشند. در این روش از الیگو نوکلئوتیدهای کوتاه ۲۵ بازی یا کمتر استفاده می شود. بدین ترتیب که از یک منبع نور ماورای بنفش برای سنتز الیگونوکلئوتیدها بر روی یک سطح شیشه ای سلیکونی استفاده می گردد. با استفاده از این فناوری می توان هزار الیگونوکلئوتید به طول ۲۵ نوکلئوتید یا کمتر را بر روی یک سطح یک سانتی متر مربع سنتز نمود. انجام این فرآیند به صورت اقتصادی درآمده و به طور گسترده استفاده می شود. بطوریکه برای بسیاری از موجودات زنده مهم از جمله انسان، موش، خرگوش و مخمر این نوع از ریز آرایه ها وجود دارند.

    آرایه هایی که با روش شبکه سازی مکانیکی ایجاد می گردند، به آرایه های نقطه ای معروف می باشند و بر پایه قرار دادن فیزیکی مواد بر روی سطوح با استفاده از سوزن های مخصوص استوار است. در این روش از محصولات پی.سی.آر، DNA ژنومی، cDNAها، کروموزوم های مصنوعی مخمر، پلاسمیدها یا الیگونوکلئوتیدهای طویل (۷۰-۲۰ باز) استفاده می شود. در این حالت سطح اسلایدها دارای گروه های شیمیایی فعال است (مانند آلدهیدها یا آمین های اولیه) که باعث پایدار کردن و پیوند نمونه ها بر روی اسلاید می شوند، این اتصال یا توسط پیوندهای کووالانسی یا بر همکنش های هیدرواستاتیکی انجام میگیرند. با توجه به این که مبنای کار این سیستم بر اساس تماس مستقیم سوزن با مقادیر کم مایع و انتقال آن به اسلایدهای شیشه ای می باشد، امکان آلودگی به ذرات گرد و خاک و تبخیر مایعات وجود دارد. برای ایجاد شبکه ای از DNA بر روی اسلایدها، از بازوی روباتی استفاده می شود. موادی که حاوی DNA هستند در ظرفی که ۹۶ یا ۳۸۴ چاهک دارد قرار داده می شوند و این بازو با توجه به الگویی که به آن داده می شود، نقاط را بر روی اسلاید شیشه ای قرار می دهند.

    بدین ترتیب در ریز آرایه ها هدف می تواند الیگوها (در فیتو لیتوگرافی) یا cDNAها (در روش شبکه سازی مکانیکی) باشد. شرایط واکنش دورگ گیری در دو روش کاملا متفاوت می باشد و آماده سازی نمونه ها نیز باید به طور خاص برای آنها صورت گیرد. نوع اسلاید که برای قرارگیری هدف استفاده می شود، موادی که روی آنها را می پوشاند، سیستم برچسب زنی نمونه ها، برچسب های فلورسنتی که برای شناسایی استفاده می شوند، متغیر بوده و می بایست برای هر سیستمی بهینه گردد.

    منبع: کتاب نشانگرهای مولگولی، انتشارات دانشگاه تهران

    امتیاز شما به این مقاله چقدره؟

    میانگین امتیازات ۵ از ۵

    اشتراک‌گذاری

    دیدگاهتان را بنویسید

    نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *