Un microarray de la DNA del (también conocido comúnmente como el gene o la viruta del genoma, la viruta de la DNA del, o arsenal del gene del ) es una colección de puntos microscópicos de la DNA, representando comúnmente los solos genes puestos en orden en una superficie sólida por el accesorio covalente a una matriz química. Los órdenes de la DNA son diferentes de otros tipos del microarray del solamente en que ellos cualquier DNA de la medida o DNA del uso como parte de su sistema de detección. Las medidas cualitativas o cuantitativas con microarrays de la DNA utilizan la naturaleza selectiva el hibridación de DNA-DNA o de DNA-RNA bajo condiciones del alto-rigor y el fluoróforo - detección basada. Los órdenes de la DNA son de uso general para la expresión que perfila, es decir, supervisando niveles de la expresión de millares de genes simultáneamente, o para el hibridación genomic comparativo.

Introducción

Los órdenes de DNA se pueden espacial arreglar, como en el gene comúnmente sabido o la viruta del genoma, la viruta de la DNA del, o el arsenal del gene del, o pueden ser DNA específica ordenan marcado con etiqueta o etiquetado tales que pueden ser identificados independiente en la solución. El arsenal solid-phase tradicional es una colección de puntos microscópicos de la DNA atados a una superficie sólida, tal como vidrio, plástico o viruta del silicio . Se saben los segmentos puestos de la DNA como el sonda (aunque algunas fuentes utilizarán diversa nomenclatura tal como reporteros del ), los millares cuyo puede ser colocado en localizaciones conocidas en un solo microarray de la DNA. La tecnología del Microarray se desarrolló de borrar meridional, por el que la DNA hecha fragmentos se ate a un substrato y después esté sondada con un gene o un fragmento sabido. Los microarrays de la DNA se pueden utilizar para detectar la DNA (e., en el hibridación genomic comparativo ); también permite que la detección de ARN (lo más comúnmente posible como el CDNA después de la transcripción del revés) esa los mayo o mayo no sea traducida a las proteínas, que se refiere como " analysis" de la expresión; o expresión que perfila .

Puesto que puede haber diez de millares de puntas de prueba distintas en un arsenal, cada experimento del microarray puede potencialmente lograr el número equivalente de pruebas genéticas paralelamente. Los órdenes por lo tanto han acelerado dramáticamente muchos tipos de investigaciones. El uso de una colección de DNAs distinto en los órdenes para el perfilado de la expresión primero fue descrito en 1987, y el DNAs puesto en orden fue utilizado para identificar los genes cuya expresión es modulada por el interferón. Estos órdenes tempranos del gene fueron hechos manchando cDNAs sobre el papel de filtro con un dispositivo de la perno-localización. El uso de los microarrays miniaturizados para el perfilado de la expresión de gene primero fue divulgado en 1995, y un genoma eucariótico completo ( Saccharomyces Cerevisiae del ) en un microarray fue publicado en 1997.

Los usos de estos órdenes incluyen:
MRNA o expresión del gene que perfila - niveles de la expresión de la supervisión para los millares de genes simultáneamente para estudiar los efectos de ciertos tratamientos, de las enfermedades y de las etapas de desarrollo en la expresión de gene. Por ejemplo, el perfilado microarray-basado de la expresión de gene se puede utilizar para identificar genes de la enfermedad comparando la expresión de gene en células enfermas y normales.
Hibridación genomic comparativo - determinación del contenido del genoma en diversas células u organismos estrechamente vinculados.
La detección SNP pone en orden - identificando el solo polimorfismo del nucleótido entre los alelos dentro o entre de poblaciones.
La inmunoprecipitación (viruta) de la cromatina estudia - determinando la ocupación del punto de enlace de la proteína a través del genoma, empleando tecnología de la Viruta-en-viruta .

Fabricación

Los Microarrays pueden por manufacturado en maneras diferentes, dependiendo del número de puntas de prueba bajo la examinación, costes, los requisitos del arreglo para requisitos particulares, y tipo de pregunta científica que es pedida. Los órdenes pueden tener únicamente 10 puntas de prueba a hasta 390.000 micrón-escalan puntas de prueba de vendedores comerciales.

Manchado contra órdenes del oligonucleótido

Los Microarrays se pueden fabricar usar una variedad de tecnologías, incluyendo la impresión con los pernos fino-acentuados sobre las diapositivas de cristal, la fotolitografía usar máscaras pre-hechas, la fotolitografía usar los dispositivos dinámicos del micromirror, la impresión del chorro de tinta, o la electroquímica en órdenes del microelectrodo.

En los microarrays manchados, las puntas de prueba son el CDNA de los oligonucleótidos o los pequeños fragmentos de los productos de la polimerización en cadena que corresponden a las puntas de prueba de MRNAs allí se sintetizan antes de la deposición en la superficie del arsenal y son entonces " spotted" sobre el vidrio. Un acercamiento común utiliza un arsenal de pernos o de agujas finos controlados por un brazo robótico que se sumerja en los pozos que contienen puntas de prueba de la DNA y después que depositan cada punta de prueba en las localizaciones señaladas en la superficie del arsenal. El " resultante; grid" de puntas de prueba representa los perfiles del ácido nucléico de las puntas de prueba preparadas y está listo para recibir el " complementario del cDNA o del cRNA; targets" derivado de técnica experimental o clínica de samples.

This es utilizado por los científicos de la investigación en todo el mundo para producir el " en-house" microarrays impresos de sus propios laboratorios. Estos órdenes pueden ser modificados para requisitos particulares fácilmente para cada experimento, porque los investigadores pueden elegir las puntas de prueba y las localizaciones de la impresión en los órdenes, sintetizar las puntas de prueba en su propio laboratorio (o la facilidad de colaboración), y manchar los órdenes. Pueden entonces generar sus propias muestras etiquetadas para el hibridación, cruzan las muestras por hibridación al arsenal, y finalmente exploran los órdenes con su propio equipo. Esto proporciona un microarray relativamente barato que se modifique para requisitos particulares para cada estudio, y evita los costes de comprar órdenes comerciales a menudo más costosos que puedan representar los granes números de genes que no estén de interés al investigador. Las publicaciones del

existen que indican que los microarrays en el local manchados pueden no proporcionar el mismo nivel de sensibilidad comparado a los órdenes comerciales del oligonucleótido, posiblemente debido a los pequeños tamaños de hornada y a las eficacias reducidas de la impresión cuando están comparados a industrial fabrican de órdenes oligos. El cuidado médico de GE ofrece una plataforma comercial del arsenal llamada el " Cifrar Link" sistema donde están 30 puntas de prueba del oligonucleótido del mer (secuencias de 30 nucleótidos en longitud) Piezoelectrically depositado en una matriz de la acrilamida sin ningún contacto que es hecho entre el equipo de depósito y la superficie sí mismo del arsenal. Estos órdenes son comparables en calidad la mayoría fabrican a órdenes y generalmente a superior a los órdenes en el local impresos.

En los microarrays del oligonucleótido del, las puntas de prueba son secuencias cortas diseñadas para emparejar las partes de la secuencia de los bastidores de lectura abiertos sabidos o previstos aunque las puntas de prueba del oligonucleótido sean de uso frecuente en " spotted" microarrays, el " del término; array" del oligonucleótido; refiere lo más a menudo posible a una técnica específica de la fabricación. Los órdenes del oligonucleótido son producidos por las secuencias del oligonucleótido del cortocircuito de la impresión diseñadas para representar un solo gene o familia de empalmar-variantes del gene sintetizando esta secuencia directo sobre la superficie del arsenal en vez de depositar secuencias intactas. Las secuencias pueden ser más largas (las puntas de prueba 60-mer tales como el diseño de Agilent ) o más cortas (las puntas de prueba 25-mer producidas por el Affymetrix ) dependiendo del propósito deseado; puntas de prueba más largas son más específicas a los genes individuales de la blanco, puntas de prueba más cortas se pueden manchar en una densidad más alta a través del arsenal y son más baratas a la técnica de manufacture.

One usada para producir órdenes del oligonucleótido incluyen síntesis fotolitográfica (Agilent y Affymetrix) en un substrato de la silicona donde la luz y los agentes que enmascaran sensibles a la luz se utilizan al " build" un nucleótido de la secuencia una a la vez a través del arsenal entero. Cada punta de prueba aplicable es selectivamente " unmasked" antes de bañar el arsenal en una solución de un solo nucleótido, entonces una reacción que enmascara ocurre y el sistema siguiente de puntas de prueba se desenmascara con objeto de una diversa exposición del nucleótido. Después de muchas repeticiones, las secuencias de cada punta de prueba se construyen completamente. Más recientemente, la síntesis del arsenal de Maskless de los sistemas de NimbleGen ha combinado flexibilidad con una gran cantidad de puntas de prueba.

Bicolor contra la detección del uno-color

Los microarrays bicolores del son típicamente cruzados por hibridación con el cDNA preparado a partir de dos muestras para ser comparado (e. tejido enfermo contra tejido sano) y eso se etiqueta con dos diverso de Fluorophores que los tintes fluorescentes de de uso general para el etiquetado del cDNA incluyen el CY 3, que tiene una longitud de onda de la emisión de la fluorescencia de 570 nanómetro (que corresponde a la parte verde del espectro ligero), y el CY 5 con una longitud de onda de la emisión de la fluorescencia de 670 nanómetro (que corresponden a la parte roja del espectro ligero). Las dos muestras CY-etiquetadas del cDNA son mezcladas y cruzadas por hibridación a un solo microarray que entonces se explore en un explorador del microarray para visualizar la fluorescencia de los dos fluorophores después de la excitación con una viga del laser de una longitud de onda definida. Las intensidades relativas de cada uno fluoróforo se pueden entonces utilizar en análisis cociente-basado para identificar genes para arriba-regulados y abajo-regulados.

Los microarrays del oligonucleótido contienen a menudo las puntas de prueba del control diseñadas para cruzar con punto-ins del ARN el grado por hibridación de hibridación entre el punto-ins y las puntas de prueba del control se utiliza al normalizan que las medidas del hibridación para la blanco sondan. Aunque los niveles absolutos de expresión de gene se puedan determinar en el arsenal bicolor, las diferencias relativas en la expresión entre diversos puntos dentro de una muestra y entre las muestras son el método preferred del análisis de datos para el sistema bicolor. Los ejemplos de los abastecedores para tales microarrays incluyen el Agilent con su plataforma bimodal, el Eppendorf con su plataforma de DualChip, y el International de TeleChem con el ArrayIt .

En los microarrays monocanal del o los microarrays del uno-color del, los órdenes se diseñan para dar valoraciones de los niveles absolutos de expresión de gene. Por lo tanto la comparación de dos condiciones requiere dos separados solo-teñe hibridaciones. Mientras que solamente se utiliza un solo tinte, los datos recogidos representan valores absolutos de la expresión de gene. Éstos se pueden comparar a otros genes dentro de una muestra o al " de la referencia; normalizing" puntas de prueba usadas para calibrar datos a través del arsenal entero y a través de órdenes múltiples. Dos sistemas monocanal populares son el " de Affymetrix; Gene Chip" y " del cuidado médico de GE; Cifrar Link" órdenes. Una fuerza del solo-teñe mentiras del sistema en el hecho de que una muestra aberrante no puede afectar a las informaciones en bruto derivadas de otras muestras, porque cada viruta del arsenal se expone a solamente una muestra (en comparación con un sistema bicolor en el cual una sola muestra de baja calidad puede afectar drástico a la precisión total de los datos incluso si la otra muestra estaba de alta calidad). Otra ventaja es que los datos están comparados más fácilmente a los órdenes de diversos experimentos; los valores absolutos de la expresión de gene se pueden comparar entre los estudios conducidos los meses o los años aparte. Una desventaja al sistema del uno-color es que, cuando están comparados al sistema bicolor, tantos microarrays son dos veces necesarios comparar muestras dentro de un experimento.

Microarrays de Genotyping

considera también:

l arsenal SNP Los microarrays de la DNA se pueden también utilizar para explorar la secuencia entera de un genoma para identificar la variación genética en ciertas localizaciones.

Los microarrays SNP son un tipo de microarray de la DNA que se utilizan para identificar la variación genética en individuos y a través de poblaciones.

Estandardización

La carencia de la estandardización en órdenes presenta un problema de la interoperabilidad en bioinformática, que obstaculiza el intercambio de datos del arsenal. Los varios proyectos de la abrir-fuente de los pueblos están intentando facilitar el intercambio y el análisis de los datos presentados con las virutas non-proprietary.
El " Información mínima sobre un Microarray Experiment" ( MIAME ) las ayudas de la lista de comprobación definen el nivel de detalle que debe existir y está siendo adoptado por muchos diarios como requisito para la sumisión de los papeles que incorporan resultados del microarray. MIAME describe la información required mínima para los experimentos de conformación, pero no su formato. Así, en fecha 2007, mientras que muchos formatos pueden apoyar los requisitos de MIAME no hay formato que permite la verificación de la conformidad semántica completa.

el " Control de calidad del MicroArray (MAQC) Project" está siendo conducido por el FDA para desarrollar estándares y la métrica del control de calidad que permitirá eventual el uso de los datos del MicroArray en descubrimiento de la droga, práctica clínica y la toma de decisión reguladora.

el MicroArray y el grupo de la expresión de gene (MAGE) está trabajando en la estandardización de la representación de los datos de la expresión de gene y de las anotaciones relevantes.

Análisis estadístico

El análisis de los microarrays de la DNA plantea una gran cantidad de problemas estadísticos, incluyendo la normalización de los datos. Hay docenas de métodos propuestos de la normalización en la literatura publicada; como en muchos otros casos donde discrepan las autoridades, un acercamiento conservador sano es intentar un número de métodos populares de la normalización y comparar las conclusiones alcanzadas: ¿cómo sensibles son las conclusiones principales al método elegido?

De una perspectiva de la hipótesis-prueba, el gran número de genes presentes en un solo arsenal significa que el experimentador debe considerar un problema múltiple de la prueba : incluso si el P-valor estadístico asignado a un gene dado indica que es extremadamente inverosímil que la expresión diferenciada de este gene era debido a al azar algo que efectos del tratamiento, el número muy elevado de genes en un arsenal lo hace probablemente que la expresión diferenciada de algunos genes representa los positivos falsos o los métodos estadísticos falsos de las negativas adaptados a los análisis del microarray ha estado recientemente disponible que determinan la energía estadística basada en la variación presente en los datos y el número de réplicas experimentales, y puede ayudar a reducir al mínimo el tipo I y el tipo errores de II en los análisis.

Una diferencia básica entre el análisis de datos del microarray y mucha investigación biomédica tradicional es la dimensionalidad de los datos. Un estudio clínico grande pudo recoger 100 artículos de datos por el paciente para los millares de pacientes. Un estudio de tamaño mediano del microarray obtendrá muchos millares de números por la muestra para quizás cientos muestras. Muchas técnicas del análisis tratan cada muestra como monopunto en un espacio con millares de dimensiones, después la tentativa por varias técnicas de reducir la dimensionalidad de los datos algo los seres humanos puede visualizar.

Relación entre la punta de prueba y el gene

La relación entre una punta de prueba y el mRNA que se espera que detecte es problemática. Por una parte, algunos mRNAs pueden cruz-cruzar las puntas de prueba por hibridación en el arsenal que se suponen para detectar otro mRNA. Por una parte, las puntas de prueba que se diseñan para detectar el mRNA de un gene particular pueden confiar en la información genomic del EST que se asocia incorrectamente a ese gene.

Bases de datos públicas de los datos del microarray

¡ para guardar este cortocircuito de la lista, para agregar por favor nuevas bases de datos y para discutir criterios de la inclusión en la página de la charla, o en lugar de otro para agregar sus bases de datos preferidas a la lista mantenida en el directorio abierto proyecta, ligado abajo.

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Programas en línea y herramientas del dato-análisis del microarray

Varias categorías abiertas del proyecto del directorio enumeran programas en línea y las herramientas del análisis de datos del microarray:




Bioconductor: fuente abierta y proyecto de software abierto de desarrollo para el análisis y la comprensión de datos genomic
Genevestigator : Herramienta en Internet de la base de datos y de análisis para estudiar la expresión de gene a través de sistemas grandes de tejidos, de etapas de desarrollo, de drogas, de estímulos, y de modificaciones genéticas.
GeneCAT (caja de herramientas del análisis de la Co-expresión del gene): Base de datos en Internet de las herramientas de análisis de los datos de la expresión de gene y de la expresión para el thaliana y la cebada de Arabidopsis.

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