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Cronologia dei Microarrays

I Microarrays sono una disposizione bidimensionale dei campioni biologici, con i campioni collocati in punti che numerano in migliaia ed organizzati nelle colonne e nelle righe. Tengono conto l'analisi efficiente di materiale genetico ed il tipo più comune, microarrays del DNA, è stato utilizzato per gli studi su grande scala su espressione genica. La cronologia dei microarrays segue un percorso che collega la scoperta approfondita della struttura di DNA agli studi contemporanei sulla genetica.

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Schiere iniziali del DNA

Dopo la prima descrizione della struttura del DNA della doppia elica da Watson e dal torcicollo nel 1953, il trattamento di separazione dei due fili presto è stato invertito con i metodi di ibridazione molecolare del DNA esplorata rapidamente.

L'ibridazione molecolare è l'avvenimento di DNA unico incagliato che lega al DNA gratuito. Le coppie di basi gratuite che formano la struttura dei fili opposti di DNA sono le fondamenta per tutti i metodi di analisi che comprendono le sequenze del DNA.

Nel 1975, Grunstein e Hogness hanno applicato il trattamento dell'ibridazione molecolare a DNA rilasciato dalle colonie microbiche macchiate, un procedimento utile per la schermatura dei cloni dei batteri. Il metodo di ibridazione di colonia è stato costituito a caso dalla clonazione del DNA di Escherichia coli (Escherichia coli) sulle piastrine di Pétri dell'agar coperte di filtri dalla nitrocellulosa. Una sonda radioattivo contrassegnata poi si è aggiunta quale legherebbe a DNA gratuito all'interno del campione.

Il metodo suddetto ha formato un orientamento casuale dei punti del DNA del campione che rappresentano i frammenti clonati di DNA. Ciò è un esempio iniziale di una sonda contrassegnata che è utilizzata per identificare l'associazione gratuita della coppia di basi. Può quindi essere considerato come uno dei primi esempi di una schiera del DNA.

Gergan et al. ha adattato questa metodologia alle schiere dei prodotti nel 1979. Le lastre grosse multiple sull'agar sono state ripiegate per produrre le schiere con l'uso di un'unità meccanica di 144 perni per il collocamento dei campioni nella quantità corrispondente di microplates buoni. Ciò ha tenuto conto la produzione delle schiere per sopra mille colonie batteriche differenti.

Le colonie potrebbero poi essere trasferite facilmente ai filtri di carta per i punti necessari di lisi, di denaturazione e del fissatore per la produzione del DNA ibridato. La tecnologia delle schiere basate filtro è stata utilizzata nella ricerca che quella piombo all'identificazione di singoli polimorfismi del nucleotide (SNPs) e della capacità clonare i geni specifici di interesse.

L'importanza delle schiere automatizzate e del cDNA che clonano alla tecnologia di microarray

La capacità di analizzare gli obiettivi multipli di ibridazione è stata automatizzata verso la fine degli anni 80 e dell'inizio degli anni 90. La tecnologia robot è stata usata per allineare rapidamente i cloni dalle lastre grosse di microtitolo sui filtri. Le schiere hanno creato un reticolo definito permettendo che le ibridazioni parallele siano prodotte.

Il risparmio di temi è stato aumentato con gli errori che si presentano durante le procedure ripetitive che sono diminuite con il collocamento automatizzato dei campioni sulla schiera. La velocità e l'accuratezza aumentate da automazione erano un punto importante nello sviluppo verso i microarrays.

Uno sviluppo ulteriore della clonazione gratuita del DNA (cDNA) era egualmente le fondamenta importanti per il microarray, poichè piombo alla creazione degli insiemi di riferimento di cDNA e delle schiere corrispondenti del filtro per gli interi genoma.

Introduzione dei microarrays miniaturizzati

Nel 1995, il primo studio che ha usato la parola “microarray„ è stato pubblicato che ha spiegato come l'espressione di molti geni potrebbe essere riflessa parallelamente con l'uso di questa nuova tecnologia. La schiera del campione è stata costruita con stampa robot ad alta velocità del cDNA su vetro.

Il di piccola dimensione dei punti sulla schiera e sull'alta densità delle schiere ha prodotto i volumi di ibridazione di due microliters, che era il volume che ha permesso alla rilevazione delle trascrizioni rare all'interno dei campioni della sonda.

Il microarray era un avanzamento tecnico che ha significato che un più vasto esame di espressione genica potrebbe fare. Nel 1997, i ricercatori dalla Stanford University hanno pubblicato il primo studio di microarray del intero-genoma su espressione genica collocando l'intero genoma di lievito su un microarray.

La tecnologia non è stata commercializzata ed il laboratorio di Stanford University ha pubblicato le istruzioni per la produzione della robotica necessaria per un microarray. Mentre oggi ci sono opzioni commerciali di microarray con la maggior sensibilità, la produzione semplice dei microarrays ha tenuto conto gli esperimenti facilmente personalizzabili all'interno dei laboratori.

Sorgenti:

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4011503/
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11357674
  3. https://j-biomed-discovery.biomedcentral.com/articles/10.1186/1747-5333-1-11
  4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7569999
  5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC24262/

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Last Updated: May 24, 2019

Shelley Farrar Stoakes

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Shelley Farrar Stoakes

Shelley has a Master's degree in Human Evolution from the University of Liverpool and is currently working on her Ph.D, researching comparative primate and human skeletal anatomy. She is passionate about science communication with a particular focus on reporting the latest science news and discoveries to a broad audience. Outside of her research and science writing, Shelley enjoys reading, discovering new bands in her home city and going on long dog walks.

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