کاربرد ریز آرایه ها در کشاورزی، درمان پزشکی، بیوتکنولوژی و جرم شناسی

ریزآرایه تحول بسیار تازه ای در زمینه بیوتکنولوژی است. دانشمندان اکنون با ردیابی همزمان هزاران ژن و محصولات آنها با کمک این فناوری می توانند عملکرد ژن هر ارگانیسم را درک کنند. اعتقاد بر این است که این یکی از بزرگترین دستاوردها در زمینه علوم است و زیست شناسی را متحول و بازتولید می کند. کاربردهای آزمایش های ریز آرایه متنوع و در حال افزایش هستند.

یکی از استفاده های گسترده این فن آوری استفاده از ریز آرایه برای اندازه گیری سطح بیان ژن ها بین دو شرایط مختلف است. این گونه مطالعه ها که به نام تعیین میزان بیان ژن ها معروف هستند، برای تعیین کارکرد ژن های ویژه در یک وضعیت بخصوص مانند شرایط غذایی، دمایی یا شیمیایی ویژه انجام می شوند. نتایج حاصل از این آزمایش ها جواب به این سوال است که آیا بیان یک ژن بخصوص افزایش یافته، کاهش یافته و یا بدون تغییر بوده است. برای مثال ممکن است بیان گروهی از ژن ها در حین تنش گرما افزایش یافته باشد، در آن صورت می توان این گروه را ژن های پاسخ دهنده به گرما نامید.

ممکن است بعضی از ژن ها در این گروه قبلا به عنوان ژن های پاسخ دهنده به گرما شناسایی شده باشند، در حالی که کارکرد بعضی دیگر از ژن های گروه ممکن است مشخص نباشد. بر اساس پاسخ مشابه این ژن ها با ژن های شناخته شده در پاسخ به گرما می توان کارکرد ژن های جدید را مشخص کرد. بنابراین برون یابی کارکرد ژن بر اساس تغییرات مشابه در بیان ژن یکی از کاربردهای گسترده در آزمایش های ریز آرایه است. چنانکه می توان حدس زد، ژن هایی که الگوی تنظیمی مشابهی داشته باشند، احتمالا کارکرد یکسانی نیز خواهند داشت.

کاربرد ریزآرایه ها در کشاورزی

از ریز آرایه ها برای شناسایی ژن های مسئول رسیدگی میوه گوجه فرنگی استفاده شده است. در این گونه مطالعات RNA از میوه خام و رسیده استخراج شده و جهت شناسایی ژن هایی که در فرآیند رسیدگی فعال شده اند، مقایسه می شوند. البته ژن هایی که در حین فرآیند رسیدگی بیان آنها کاهش یافته نیز ممکن است اطلاعات خوبی در باره این فرآیند در اختیار قرار دهند. همچنین مطالعات زیادی برای شناسایی مکانیزم مقاومت گیاهان به تنش های زنده و غیر زنده انجام گرفته است.

کاربرد ریزآرایه ها در تشخیص و درمان پزشکی

استفاده از ریزآرایه در زمینه آنکولوژی کاملاً شناخته شده است. جدا از این، برای مطالعه انواع بیماری های قلبی عروقی، التهابی و عفونی و همچنین اختلالات روانپزشکی استفاده می شود.

کاربرد ریزآرایه در زمینه پزشکی را می توان به چهار نوع تقسیم کرد:

۱- کشف هدف

در این کاربرد از ریزآرایه برای مقایسه بافت ها، سلول های بیمار با بافت ها، سلول های سالم برای یافتن مشخصات یک بیماری خاص استفاده می شود. این امر به یافتن ژن های مسئول آن بیماری کمک می کند.

۲- کشف داروها و سرنخ ها

پس از کشف هدف، می توان از ریزآرایه ها برای غربالگری ترکیبات بالقوه و شناسایی سمیت ترکیب سرب استفاده کرد که به تصمیم گیری داروی مناسب برای بیمار کمک می کند. مطالعه آنتی بادی ها و همچنین میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها و ویروس ها نیز به کشف آنتی بیوتیک ها و واکسن های موثرتر کمک می کند.

۳- تشخیص و پیشبینی

از ریزآرایه برای آگاهی از وضعیت بیماری، نوع تومور و سایر فاکتورهای مهم برای بیمار استفاده می شود. همانطور که در بالا ذکر شد، برای تشخیص تعدادی از بیماری ها و عفونت ها، به ویژه سرطان استفاده می شود.

۴- فارماکوژنومیک و ترانوستیک

از روش ریزآرایه می توان برای تصمیم گیری در مورد درمان بیمار بر اساس ترکیب ژنتیکی بیمار استفاده کرد. بنابراین، در انجام درمان های شخصی نسبت به استفاده از درمان های عمومی، کمک می کند. همچنین می تواند به کنترل عوارض جانبی داروها کمک کند.

۵- درمان سرطان

در مطالعات سرطان جهت تشکیل تومور شامل تغییرات همزمان در صدها سلول و تغییرات ژن ها است. ریزآرایه می تواند مزیتی برای محققان باشد زیرا بستری را برای آزمایش همزمان مجموعه بزرگی از نمونه های ژنتیکی فراهم می کند. ریزآرایه ها به ویژه در شناسایی چندشکلی های تک نوکلئوتیدی (SNP) و جهش ها، طبقه بندی تومورها، شناسایی ژن های هدف مهارکننده تومور، شناسایی نشانگرهای زیستی سرطان، شناسایی ژن های مرتبط با مقاومت در برابر مواد شیمیایی و کشف دارو کمک می کند. به عنوان مثال می توانیم الگوهای مختلف سطح بیان ژن را بین یک گروه از بیماران سرطانی و یک گروه از بیماران عادی مقایسه کنیم و ژن مرتبط با آن سرطان خاص را شناسایی کنیم.

۶- درمان آنتی بیوتیکی

تجزیه و تحلیل ریزآرایه DNA به این دلیل کمک می کند که DNA ژنومی باکتریایی اغلب از توانایی زنده ماندن باکتری ها جلوگیری می کند و می توان با استفاده از مقدار کمّی DNA، باکتری مورد نیاز برای کشت را تشخیص داد. در آینده، ممکن است یک نمونه آبسه نه برای آزمایش کشت و آزمایش حساسیت، بلکه برای تجزیه و تحلیل ریزآرایه DNA ارسال شود.

کاربرد ریزآرایه ها تحقیقات بیوتکنولوژی و سایر تحقیقات

ریزآرایه ممکن است به شناسایی ژن های جدید و همچنین مطالعه عملکرد و بیان آنها در شرایط مختلف کمک کند. این شامل تعیین توالی ژنتیکی انواع ارگانیسم ها مانند انسان، موش و همچنین میکروب ها است. همچنین به انجام مطالعات در زمینه کشاورزی کمک می کند. به عنوان مثال می تواند برای مطالعات مربوط به کنترل آفات استفاده شود.

علاوه بر این، از فناوری ریزآرایه الیگونوکلئوتیدی برای تجزیه و تحلیل قرار گرفتن در معرض نشانگرهای زیستی سمّی استفاده می شود. این امر در طبقه بندی سموم به دسته های مختلف بر اساس پاسخ نشانگرهای زیستی و مطالعه عوامل خطر در محیط کمک می کند. این می تواند در درک کاتابولیسم زنوبیوتیک ها، که می تواند فرآیندهای تصفیه زیستی را با تأثیر مستقیم بر کنترل آلودگی و سازمان محیط زیست افزایش دهد، استفاده شود.

جشنواره پاییزه

جشنواره فروش بذر های خاص و کمیاب با بیش از ۱۲۰۰ رقم تنوع

همین الآن خرید کنید

با استفاده از آرایه های خاص گونه، دانشمندان همچنین ممکن است مطالعاتی درباره تکامل گونه های مختلف انجام دهند. این امر به کسب اطلاعات بیشتر در مورد جهش ژنتیکی و ایده نسبیت مشترک کمک می کند.

کاربرد ریزآرایه ها در تحقیقات جنایی و جرم شناسی

ریزآرایه نقش مهمی در شناسایی “عوامل جنگ بیولوژیکی” (BWAs) دارد: BWA ها میکروارگانیسم ها یا سموم تولید شده توسط آنها هستند که به طور عمدی توسط تروریست ها پراکنده می شوند تا بیماری ها را در انسان و موجودات دیگر گسترش دهند. ریزآرایه بستری را فراهم می کند که شناسایی سریع، حساس و همزمان این عوامل را فراهم می کند. این برای امنیت ملی و حفاظت از زندگی بسیار مفید است. همچنین، در تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی مهم است.

ریزآرایه های SNP (نوعی ریزآرایه DNA) در تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی برای بدست آوردن جزئیات DNA استفاده می شود که برای اهداف تحقیق مفید خواهد بود. کشف اخیر فراوانی SNP ها همراه با سهولت اتوماسیون و کوچک سازی تکنیک های شناسایی، زمینه را برای اجرای ریزآرایه در علوم پزشکی قانونی فراهم کرد.

کاربرد ریزآرایه ها در تحولات آینده

بزرگترین چالش در استفاده از این فناوری هزینه آن است. مقرون به صرفه ساختن ریزآرایه با توسعه بیشتر نرم افزارهای مرتبط و فناوری رباتیک، می تواند آن را در هر زمینه ای به ویژه در دندانپزشکی قابل اعتمادتر سازد. افزایش قابلیت تکرارپذیری و قابلیت اطمینان داده های قابل دسترسی از طریق این روش همچنین می تواند کاربردهای ریزآرایه را تقویت کند.

ترکیب ریزآرایه DNA با پروتئومیکس می تواند به درک نحوه واکنش پاتوژن ها در محیط ریز کمک کند. مطالعه دقیق این واکنش ها می تواند به شناسایی عوامل حدت باکتریایی کمک کرده و به طراحی واکسن های جدید کمک کند.این فناوری جوان توانایی ایجاد فرصت هایی را برای دانشمندان دارد تا بتوانند داروها را با سرعت بیشتری کشف کنند. تحقیقات بیشتر در این زمینه بسته به تجمع ژنتیکی بیماران می تواند منجر به کشف داروهای شخصی شود.

منبع:

۱- سایت خبری علوم زیستی و پزشکی سیدنی

۲- سایت مرکز ملی اطلاعات زیست‌فناوری NCBI

امتیاز شما به این مقاله چقدره؟

میانگین امتیازات ۵ از ۵