microarray di DNA

microarray di DNA

<-ërèi ...> locuz. sost. m. – Vetrino sul quale vengono deposti campioni di cDNA (DNA complementare) o sintetizzati oligonucleotidi disposti in file ordinate. I microarray di DNA (o chip a DNA, o biochip) permettono di studiare l’espressione di molti geni contemporaneamente e costituiscono, per l’era della biologia postgenomica, un'innovazione rivoluzionaria che ha consentito l’analisi del genoma attraverso la costruzione di mappe funzionali o mappe di espressione. Nella metodica che utilizza i chip a DNA, microscopiche gocce di cDNA sono deposte da macchine automatiche su un supporto di vetro; il DNA viene poi essiccato e trattato in modo che si leghi al vetro. Per valutare la funzione dei singoli geni deposti, i chip vengono esposti a specifiche sonde marcate con coloranti fluorescenti e il legame al chip delle molecole della sonda viene saggiato automaticamente per mezzo di fasci di luce laser. In questo modo, basandosi sul segnale luminoso emesso dalla sonda, è possibile evidenziare quali geni sono attivi. Un secondo protocollo sperimentale consiste nel caricare sul chip file di oligonucleotidi sintetizzati in loco. Il supporto di vetro viene prima protetto da gruppi bloccanti che impediscono al DNA di depositarsi, e successivamente i nucleotidi vengono deposti uno alla volta utilizzando una mascherina forata. Ogni nucleotide porta un gruppo bloccante che ne impedisce l’ulteriore polimerizzazione, a meno che non venga attivato da un fascio di luce laser che passa attraverso i fori della mascherina. Quindi, mediante la successiva applicazione di mascherine e di esposizioni alle soluzioni di nucleotidi opportuni, si può costruire sul chip una serie di oligonucleotidi differenti. Come nel protocollo precedente, il chip viene poi letto mediante la fluorescenza. Con questa tecnologia si definisce l’insieme dei geni rilevanti per un processo, individuando con grande rapidità gli mRNA (RNA messaggeri) specificamente trascritti. Sui biochip si possono inoltre sintetizzare ordinatamente oligonucleotidi che presentano tutti i possibili cambiamenti mutazionali della regione genetica che si vuole esaminare, oppure oligonucleotidi complementari a tutte le mutazioni conosciute di un gene umano e osservare l’espressione di quest'ultimo. I microarray di DNA sono usati principalmente in due ambiti tecnologici: per determinare il profilo di espressione genica di un tessuto o di un organismo, ossia misurare la quantità dei trascritti dei diversi geni espressi in un certo momento in un campione biologico; per identificare la presenza di specifiche sequenze geniche e di alterazioni e mutazioni di geni in un campione biologico. La determinazione dei profili di espressione genica è probabilmente l’applicazione dei microarray più usata nell’ambito della ricerca biologica. Il profilo di espressione genica descrive qualitativamente e quantitativamente l’insieme dei geni trascritti in un dato momento da una cellula o da un tessuto. L’assunzione implicita è che il livello di trascrizione di ciascun gene rappresenti la risposta cellulare a uno stato particolare. I microarray disponibili possono fornire profili di espressione genica che riflettono la risposta trascrizionale di migliaia di geni a uno stimolo farmacologico o a un cambiamento dello stato cellulare. Lo scopo è identificare nuovi geni coinvolti in un processo biologico oppure nuovi marcatori diagnostici/prognostici caratteristici di uno stato patologico. I profili di espressione genica prodotti dall’esperimento con i microarray potranno poi servire da base per identificare geni candidati per un successivo studio utilizzando le tecniche d’indagine tradizionali della biologia molecolare. Il secondo tipo di applicazione per cui è usata la tecnologia dell’ibridazione su microarray di DNA è l’identificazione di specifiche sequenze geniche, in forma normale o alterata; tale riconoscimento può essere di particolare utilità quando ci sia il sospetto di trovarsi davanti a riarrangiamenti cromosomici comunemente associati a molte situazioni patologiche, tra cui vari tipi di cancro e molte malattie genetiche dello sviluppo, come per es. la sindrome di Down.