0
Bu yazıyı bölümümle ilgili bir sitede paylaşmak üzere yazmıştım, burdada paylaşalım belki birine lazım olur.
Microarray Teknolojisi
DNA mikrodizi, DNA yongası, biyo chip , gene array , biyo yonga olarak birçok ismi bulunan bu teknoloji aynı anda binlerce genin ifadesini ölçmekte, karşılaştırabilmekte ve elde ettiği sonuçları çeşitli bilgisayar algoritmaları ile sınıflandırabilmektedir. Mikrodizin teknolojisi NCI, NINDS, NIH, NCBI gibi birçok enstitütü ve merkezin katıldığı ortaklaşa bir araştırma projesinin sonunda gerçekleştirilmiş bir teknolojidir.
İnsan genom projesiyle birlikte ortaya çıkarılan gen dizilerinden sonra, yeni amaç: bu genlerin nasıl ifade gösterdiklerini bulmak (yani mRNA profillerini çıkarmak) , diğer genlerle beraber nasıl bir ilişki içinde olduklarını göstermek ve böylece belirli hastalıklarda hangi genlerin rol oynadığını ortaya çıkarmak olmuştur. Bir hücrenin tipi veya içinde bulunduğu evre o hücrenin mRNA ifadesi ile ilgilidir. Daha önceden tanımlanmamış genlerin ifade düzeyleri incelenerek ve diğer bilinen genlerin mRNA ifadeleri ile karşılaştırılarak o genlerin işlevleri hakkında bilgiler edinilmeye çalışılmaktadır. Ancak tüm genleri eş zamanlı olarak inceleyebilmek; oldukça zor, uzun zaman ve emek gerektiren, itina isteyen bir süreçtir. Geleneksel moleküler biyoloji yöntemleri ile (örneğin Northern Blotting) bir deneyde ancak tek bir gen incelenebilmekte, bu ise ilgili genin işlevi ve diğer genlerle/hastalıklarla ilişkisinin açığa çıkarılması konusunda yeterli bilgiyi sağlayamamaktadır. Son yıllarda geliştirilen ve ülkemizde sayılı laboratuarlarda bulunan Mikrodizin cihazı ile; yaklaşık 1.8*1.8 cm ebatlarındaki bir cam üzerinde (dizi veya array ) neredeyse tüm bir genomu tek bir seferde yüksek hassasiyette inceleme olanağı mevcuttur. Başka bir deyişle aynı anda binlerce genin birbirleriyle olan ilişkisi hakkında görsel ve matematiksel sonuçlar elde etmek mümkündür.
İki temel uygulama alanından biri yeni gen dizilerinin belirlenmesi, diğeri genlerin mRNA düzeyinde ifadelerinin saptanması ve karşılaştırılmasıdır. Uygulandığı /uygulanması için çalışıldığı belli başlı alanlar:
· Hastalığa yatkınlığın önceden belirlenmesi
· Kişiye özel ilaç tasarımlarının yapılabilmesi.
· Gen tedavisi ve gene özgü ilaç üretimi
· Yeni enerji kaynaklarının bulunması
· Adli tıp çalışmalarında kullanılması
· Genetik testlerde kullanılması
· Tarımda sağlıklı ve çok daha verimli çiftlik hayvanlarının geliştirilmesi
· Besin değeri yüksek ürünler geliştirilmesi
· Islah çalışmalarında zaman kazanılması vb. birçok uygulama alanı vardır. Bunlarla ilgili ayrıntılı bilgilere bilimsel makalelerden ulaşabilirsiniz.
Yapılan bir çalışmada meme kanseri hatlarında ve hücre hatlarında 5000 gen bulunduran mikrodizin kullanılmış ve proliferasyonla ilişkili meme tümörlü hücrelerde transkripsiyonu arttıran bir gen kümesi (gene cluster; bir sonraki yazıda anlatmaya çalışacağım) bulunmuştur.
Bu teknoloji böyle birkaç satırda anlatıldığı gibi kolayca sonuç alınabilen, kusursuz, dört dörtlük, muhteşem, harika diye tabir ettiğimiz bir teknoloji değildir maalesef. İnsan elinin değdiği diğer her şey gibi aşılamayan zorlukları, sınırları, bilinmeyenleri vardır ve ortaya çıktığından beri sürekli geliştirilmektedir.
Yüksek hassasiyetli bir ön çalışma isteyen, teorik ve pratik bilgisi güçlü personellerle çalışılması farz olan bu teknolojinin, aynı anda binlerce geni nasıl analiz ettiğini merak ediyor olmalısınız. Minicik bir cam parçası üzerinde binlerce geni aynı anda analiz ederek hayatın sırlarını keşfeden, sınırları aşan ve bir insan zekasının ürünü olan bu cihazın içinde neler oluyor acaba?
Bu canlı robotu anlatmak benim sınırlarımı da aşabilir, bu nedenle size önce bu tekniğin temelini anlatan birkaç animasyon linki vererek başlamak istiyorum:
· http://www.bio.david.../chip/chip.html
· http://www.imagecyte...ons/array2.html
· http://www.biostudio...0Microarray.htm
Yöntemin temelini animasyonlardan da gördüğünüz gibi baz eşleşmesi yani hibridizasyon oluşturmaktadır. Bir array cam yüzey üzerinde her biri ayrı bir gene ait olan örneklerin yan yana dizilmesiyle oluşturulur. Array bilinen ve bilinmeyen DNA örneklerinin baz eşleşmesiyle hibridizasyonu için uygun bir ortam ve bilinmeyen DNA bölgelerinin tanımlanmasını sağlar. Arrayler yüksek hızda çalışan robotların DNA dizilimi bilinen probları cam üzerine dizmesiyle oluşturulmaktadır.
( http://www.hhmi.org/...cs/genechip.mov
linklerinden chiplerin üretimi ve yapıları hakkında animasyon izleyebilirsiniz, “quick time gereklidir.”)
Cam yüzeyler deneyi minyatürize etmeleri ve floresan boyaların kullanımına olanak sağlamaları bakımından naylon veya nitroselüloz membranlardan daha kullanışlıdırlar. Özel tekniklerle cam üzerine yapıştırılan DNA ların sabitlenmesi sağlanmaktadır.
Kulanılan baz dizilerine göre cDNA probları veya oligonükleotid problar kullanılabilir. CDNA probları linlerden gördüğünüz üzere robot makinelerle cam üzerine tutuklanırlar. Daha sonra hedef DNA larınız yani örnekler teker teker veya karışım halinde cam yüzeye uygulanırlar ve hibridize edilirler. Stanford üniversitesinde geliştirilen bu yöntem “geleneksel DNA Mikrodizi” tekniği olarak bilinir. Deney öncesinde floresan boyalarla( genellikle rodamin/floresin) işaretlenmiş olan cDNA lar hibridizasyondan sonra lazer sistemle okunurlar. Böylece hibridize olan bölgelerde ışıma olur. Dizi üzerinde hibridize olmuş ve ışıma vermiş her bir nokta tek bir deney gibidir. Otomatik tarayıcılarla algılanan floresan ışımalar kırmızı yeşil ve sarı renkte olabilirler. (kırmızı+yeşil= sarı). Bu ışımaların yoğunlukları ölçülerek değerlendirmeler yapılır. Bir nokta üzerinde saptanan floresan rengi yoğunluğu o bölgede bulunan m RNA yoğunluğunu ifade eder. Sarı noktalar her iki hücre grubuna eşit miktarda cDNA bağlandığını gösterir. Düzensiz noktacıklarda cam slayt üzerindeki toz zerreciklerinden kaynaklanmış olabilirler, bu tür yanlış algılamalar değerlendirmede ve yorumlamada hatalara neden olacağı için yok sayılırlar (bu algoritma işlemlerini daha sonra anlatırım, yaz yaz bitmiyor J)
Deney sonucunda elimizde aşağıdaki linkdekine benzer bir görüntü dosyası oluşur.
http://www.wormbook....enomicsfig1.jpg
Gördüğünüz gibi sarı, kırmızı ve yeşil noktalar var ve her nokta tek bir deneyi temsil ediyor.
Bitmiş gibi görünebilir ama asıl iş burada başlıyor J. Deneyi planladık, araştırdık her şey yolunda gitti, arrayimizi hazırladık, ne araştırdığımızı gayet iyi biliyoruz, ve cihazı çalıştırdık. Sonuç olarak elimizde noktacıklardan oluşan bir dosya var. ( Ne yani bumuydu olay? Bu noktalar nasıl yorumlanır, nasıl analiz edilir, nelere ihtiyacım var, ben kimim ve nerdeyim… Beyaz bayrağı çekmek için epeyce geç kaldık. Zira buraya kadar yapılan işlemlerin yüksek maliyeti altından kalkmak ve o yorucu dönemin halet-i ruhiyesini atlatmak için bir şeyler başarmak zorundasınız…)
Buraya kadar teknolojinin temel aşamalarından ve uygulama alanlarından bahsetmeye çalıştım. Bunları yazarken yaklaşık 10 internet sayfası ve 3 ders notuyla geçmişi yad ettim, peygamber vitesine takmış durumda sınava hazırlanırken belki de en büyük motivasyonu, kendimi bu canavarın başında çalışırken düşünerek sağladım.
Bir sonraki yazımda eğer hala bıkmamış olursam, deneyden sonra o noktacıklarla nasıl baş edebileceğimiz konusunda naçizane birkaç paragraflık cümlelerim olabilir.
“Bu yazıda Gen Ekspresyon Analizlerinde Mikrodizi tekniği isimli yayın, ilgili birkaç ,internet sitesi ve "Genombilimde Mikrodizin Uygulamaları ve Biyoinformatik analiz" isimli dersin notları kullanılmıştır.”
