Microarray-ul genomului, cunoscut și sub numele de microarray de acid dezoxiribonucleic (ADN), este un tip de tehnologie genetică care permite oamenilor de știință să determine nivelurile de expresie a genelor. În organismele vii, o genă este exprimată atunci când ADN-ul acelei gene este decodificat printr-o serie de procese într-o proteină, care îndeplinește o funcție specifică într-o celulă. Măsurând nivelurile de expresie a genelor dintr-un eșantion dat, cercetătorii pot afla care gene sunt cele mai active. Tehnologia microarray este utilizată în special în medicină pentru a învăța despre aspectele genetice ale bolilor precum cancerul.
Când o genă este exprimată într-un organism, ADN-ul este decodificat într-o proteină printr-o serie de pași. Segmentele genei sunt transcrise pe un șablon de acid ribonucleic mesager (ARNm), o moleculă monocatenară care este complementară cu o catenă a moleculei de ADN original. Acest ARNm transportă informația genetică din nucleul celulei către locul sintezei proteinelor. O micromatrice a genomului dezvăluie care gene generează cel mai mult ARNm – și, prin extensie, care gene funcționează la cel mai înalt nivel de expresie.
Micromatricea genomului este un cip din sticlă sau siliciu cu o serie de puncte microscopice de ADN atașate la suprafața sa. Secvențele specifice de ADN, numite sonde, sunt alese pe baza genelor pe care cercetătorii doresc să le studieze. O microarray cu întreg genom conține secvențe din întregul genom, în timp ce o microarray focalizată conține ADN doar de la anumite gene.
În cercetarea bolilor, microarray-ul ar fi utilizat în felul următor. În primul rând, o probă de țesut sănătos și țesut bolnav ar fi luată de la subiect. MARN din ambele probe ar fi izolat printr-o serie de tehnici chimice. Fiecare probă ar fi combinată cu o soluție de etichetare diferită formată din subunități cunoscute sub numele de nucleotide, modificate pentru a include fluorescența, care s-ar lega apoi de moleculele de ARNm pentru a crea ADN complementar fluorescent (ADNc). De exemplu, proba bolnavă poate fi etichetată cu fluorescență roșie, iar proba sănătoasă cu fluorescență verde.
Când fiecare probă este spălată pe o micromatrice a genomului, o parte din ADNc-ul din probe hibridizează sau se leagă de ADN-ul de pe cip. Acest lucru face să apară diferite culori și niveluri de fluorescență. Dacă o genă dintr-o probă ar fi foarte activă, de exemplu, ar produce mulți ARNm, care ar apărea pe microarray ca o culoare fluorescentă puternică. Prin fuzionarea datelor eșantioanelor vizuale folosind un scaner, cercetătorii pot determina dacă o anumită genă este exprimată mai mult în țesutul bolnav sau în țesutul sănătos.
În exemplul de mai sus, un punct verde ar indica că gena a fost exprimată mai mult în țesutul sănătos, deoarece dominanța fluorescenței verzi indică faptul că ARNm-urile probei sănătoase au fost mai numeroase decât cele nesănătoase. Un punct roșu indică faptul că gena producea mai multe ARNm în țesutul bolnav și era mai activă în condiții de boală. Punctele galbene ar însemna că gena este exprimată aproximativ în mod egal atât în țesutul sănătos, cât și în cel bolnav. Cercetătorii pot folosi aceste informații pentru a determina care gene sunt mai active într-o celulă bolnavă și modul în care astfel de modificări afectează alte gene din celulă. Micromatricele genomului pot fi folosite nu numai pentru a cerceta și a diagnostica boli precum cancerul și bolile de inimă, ci și pentru a învăța cum să le trateze prin terapie țintită.