• Los microarrays de ADN son soportes sólidos, generalmente de vidrio o silicio, sobre los cuales se une el ADN en una forma de cuadrícula predeterminada y organizada.
  • Cada punto de ADN, llamado sonda, representa un solo gen.
  • Los microarrays de ADN pueden analizar la expresión de decenas de miles de genes simultáneamente.
  • Hay varios sinónimos de microarrays de ADN, como chips de ADN, chips de genes, matrices de ADN, matrices de genes y biochips.
Esquema de un microarrays de ADN

Principio de la técnica de microarrays de ADN

  • El principio de los microarrays de ADN radica en la hibridación entre las cadenas de ácido nucleico.
  • La propiedad de las secuencias de ácidos nucleicos complementarias es emparejarse específicamente entre sí formando enlaces de hidrógeno entre pares de bases de nucleótidos complementarios.
  • Para ello, las muestras se etiquetan con marcadores fluorescentes.
  • Al menos dos muestras se hibridan con chip.
  • Las secuencias de ácido nucleico complementarias entre la muestra y la sonda unida al chip se emparejan a través de enlaces de hidrógeno.
  • Las secuencias de unión no específicas permanecen sueltas y eliminadas durante la etapa de lavado del proceso. 
  • Las secuencias diana marcadas con fluorescencia que se unen a una secuencia de sonda generan una señal.
  • La señal depende de las condiciones de hibridación (p. ej., temperatura), lavado después de la hibridación, etc., mientras que la intensidad total de la señal depende de la cantidad de muestra objetivo presente.
  • Usando esta tecnología, la presencia de una secuencia genómica o de cDNA en 100.000 o más secuencias se puede rastrear en una sola hibridación.

Tipos de microarrays de ADN

 Hay 2 tipos de chips/microarrays de ADN:

  1. Microarrays basado en cDNA
  2. Microarrays basado en oligonucleótidos

 Microarrays de ADN manchado («matrices de cDNA»)

  • Los chips se preparan usando cDNA.
  • Llamados chips de cDNA o microarray de cDNA o sonda de ADN.
  • Los ADNc se amplifican mediante PCR.
  • Luego estos se inmovilizaron sobre un soporte sólido compuesto por filtro de nylon de portaobjetos de vidrio (2×8 centímetros). La sonda de ADN se carga en un giro de localización por acción capilar.
  • Un pequeño volumen de esta preparación de ADN se coloca sobre una superficie sólida haciendo contacto físico entre estos dos.
  • El ADN se entrega mecánicamente o de manera robótica.

Matrices de oligonucleótidos (Gene Chips)

  • En microarrays de oligonucleótidos, los oligonucleótidos de ADN cortos se colocan en la matriz.
  • Pequeño número de 20-25 mers/gen.
  • La característica principal del microarrays de oligonucleótidos es que cada gen normalmente está representado por más de una sonda.
  • Habilitado por fotolitografía de la industria informática
  • Fuera de la plataforma

 Requisitos de la técnica de microarrays de ADN

Hay ciertos requisitos para diseñar un sistema de microarrays de ADN, a saber:

  1. Chip de ADN
  2. Muestra objetivo (marcada con fluorescencia)
  3. tintes fluorescentes
  4. Sondas
  5. Escáner

Pasos involucrados en Microarray basado en cDNA

Pasos involucrados en Microarray basado en cDNA

 El procedimiento de reacción de la microarrays de ADN se lleva a cabo en varios pasos:

  1. Recogida de muestras
  •  La muestra puede ser una célula/tejido del organismo sobre el que deseamos realizar el estudio.
  • Se recogen dos tipos de muestras: células sanas y células infectadas, para comparar y obtener los resultados.
  1. Aislamiento de ARNm
  • El ARN se extrae de la muestra usando una columna o un solvente como fenol-cloroformo.
  • Del ARN extraído, el ARNm se separa dejando atrás el ARNr y el ARNt.
  • Como el ARNm tiene una cola poli-A, se utilizan perlas de columna con colas poli-T para unir el ARNm.
  • Después de la extracción, la columna se enjuaga con tampón para aislar el ARNm de las perlas.
  1. Creación de ADNc marcado
  •  Para crear ADNc (hebra de ADN complementaria), se realiza una transcripción inversa del ARNm.
  • A continuación, ambas muestras se incorporan con diferentes tintes fluorescentes para producir cadenas de cDNA fluorescentes. Esto ayuda a distinguir la categoría de muestra de los ADNc.
  1. Hibridación
  • Los ADNc marcados de ambas muestras se colocan en el microarrays de ADN para que cada ADNc se hibrida con su hebra complementaria; también se lavan a fondo para eliminar las secuencias ilimitadas.
  1. Recopilación y análisis
  • La recopilación de datos se realiza mediante el uso de un escáner de microarrays.
  • Este escáner consta de un láser, una computadora y una cámara. El láser excita la fluorescencia del cDNA, generando señales.
  • Cuando el láser escanea la matriz, la cámara registra las imágenes producidas.
  • Luego, la computadora almacena los datos y proporciona los resultados inmediatamente. A continuación, se analizan los datos así producidos.
  • La diferencia en la intensidad de los colores de cada mancha determina el carácter del gen en esa mancha en particular.

Aplicaciones de microarrays de ADN

  • En humanos, se pueden usar para determinar cómo enfermedades particulares afectan el patrón de expresión génica (el perfil de expresión) en varios tejidos, o la identidad (a partir del perfil de expresión) del organismo infectante. Por lo tanto, solo en medicina clínica, los microarrays de ADN tienen un enorme potencial para el diagnóstico.

Además, tiene aplicaciones en muchos campos como:

  • Descubrimiento de drogas
  • Diagnóstico e ingeniería genética
  • Detección de empalme alternativo
  • proteómica
  • genómica funcional
  • secuencia ADN
  • Perfiles de expresión génica
  • Investigación toxicológica (Toxicogenómica)

Ventajas del microarrays de ADN

  • Proporciona datos para miles de genes en tiempo real.
  • Un solo experimento genera muchos resultados fácilmente.
  • Resultados rápidos y fáciles de obtener.
  • Prometedor para descubrir curas a enfermedades y cáncer.
  • Se pueden usar diferentes partes del ADN para estudiar la expresión génica.

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