Рис. 1. Микрочип с трехмерными ячейками из полиакриламидного геля, в которых иммобилизованы олигонуклеотидные пробы.
В дальнейшем лавинообразное развитие этих идей породило множество вариантов микрочипов, используемых в самых разнообразных областях молекулярной биологии и биомедицины [2, 3]. Хотя создано множество различных систем на основе этой технологии, можно выделить некоторые общие моменты, характерные для всех микрочипов. Прежде всего, микрочипы представляют собой устройства для проведения массового анализа по многим параметрам одновременно. Наиболее широкое применение нашли микрочипы, изготовленные на твердой поверхности. В качестве подложки используют стекло, пластик, металл, мембрана и т.п. На этой подложке могут быть иммобилизованы различные биологические макромолекулы, в первую очередь ДНК, а также РНК или белки. По устоявшейся терминологии, иммобилизуемые молекулы принято называть зондами, а те молекулы, которые находятся в исследуемом образце и подвергаются анализу, ЂЂЂ мишенями. Как правило, зонды наносят на поверхность микрочипа в определенной последовательности; таким образом, микрочип представляет собой упорядоченную матрицу, в которой каждый элемент заранее задан и определен. В процессе гибридизации происходит специфическое взаимодействие молекул-зондов и молекулы-мишени по принципу комплементарности, а для того чтобы выявлять стабильные гибридизационные структуры и определить, с каким зондом произошло взаимодействие, молекулы-мишени предварительно метят флюоресцентным красителем. Таким образом, картина гибридизации представляет собой картину распределения флюоресцентных сигналов, наиболее ярких в точках специфического связывания зонда и мишени. В качестве примера можно рассмотреть схему строения и общий вид так называемых трехмерных микрочипов, в которых молекулы-зонды иммобилизованы не просто на поверхности стекла, а в каплях полиакриламидного геля (рис. 1). В большинстве случаев зонды синтезируют предварительно, а затем наносят на твердую подложку с . Однако разработана также технология синтеза олигонуклеотидных зондов непосредственно на поверхности микрочипа in situ с использованием литографических масок (в микрочипах, разрабатываемых фирмой Affymetrix).
Идея микрочипов зародилась в конце 1980-х годов параллельно в нескольких лабораториях. В 1990 г. был опубликован патент югославских исследователей Дрманача и Чрквенякова, которые предложили иммобилизовать на двумерной поверхности анализируемую ДНК и проводить ряд последовательных гибридизаций с олигонуклеотидными пробами для определения последовательности исследуемого образца ДНК. Независимо от них российский ученый А.Д. Мирзабеков предложил определять последовательность ДНК с помощью обратного подхода, а именно иммобилизации набора коротких олигонуклеотидов, представляющих собой все возможные последовательности определенной длины, с которыми предполагалось гибридизовать анализируемый фрагмент меченой ДНК с неизвестной последовательностью. Реконструкция последовательности анализируемой ДНК должна была производиться с помощью математических методов анализа. Более подробную историческую справку можно найти в обзоре А.М. Колчинского и соавт. [1].
Микрочипы как метод анализа генома получили широкое распространение в молекулярной биологии и биомедицинских исследованиях. Публикуется огромное количество статей, связанных с этой технологией, микрочипы производят многие крупные компании, а объем продаж составляет сотни миллионов долларов в год.
Автор: Т.В. Наседкина Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Москва
Использование биологических микрочипов в онкогематологии
/ Использование биологических микрочипов в онкогематологии
Использование биологических микрочипов в онкогематологии - Вместе против рака
Комментариев нет:
Отправить комментарий