Технология микрочипов – это принципиально новый уровень лабораторных исследований, так как она позволяет проводить одновременное тестирование тысяч образцов. Тысячи молекул ДНК или белков помещаются на стеклянные пластинки для создания ДНК - и белковых чипов соответственно. В последних разработках стеклянные пластинки заменяются особым образом изготовленными стеклянными шариками.
ДНК-микрочипы
ДНК-микрочипы используются для:
– идентификации мутаций в генах, связанных с различными заболеваниями;
– наблюдения за активностью генов;
– диагностики инфекционных заболеваний и определения наиболее эффективного метода антибиотикотерапии;
– идентификации генов, важных для продуктивности сельскохозяйственных культур;
– скрининга микроорганизмов, как патогенных, так и полезных, например, используемых для восстановления зараженных органическими отходами почв.
ДНК-микрочипы необходимы для практического использования информации, полученной в результате секвенирования геномов человека и других живых организмов. Известные последовательности генов и геномные карты значат не так уж много до тех пор, пока не определены функции входящих в их состав генов. Без белковых микрочипов эта работа является настолько же трудоемкой, какой была расшифровка геномов до появления современных секвенаторов.
Белковые микрочипы
Переход от ДНК-микрочипов к белковым микрочипам выглядит вполне логичным шагом, однако его осуществление достаточно проблематично. Структура и функции белковых молекул намного сложнее, чем у молекул ДНК. К тому же белки намного менее стабильны. Каждый тип клеток содержит тысячи различных белков, некоторые из которых обладают уникальными, характерными только для определенного типа клеток, функциями. Кроме того, белковый состав клетки меняется в зависимости от состояния здоровья, возраста и влияния окружающей среды.
Белковые микрочипы будут использоваться для:
– обнаружения белковых биомаркеров, характерных для различных заболеваний и даже разных их стадий;
– оценки потенциальной эффективности и токсичности препаратов в доклинических испытаниях;
– измерения различий в синтезе белков различными типами клеток, клетками, находящимися на разных стадиях развития, а также здоровыми и патологически измененными клетками;
– изучения взаимосвязи между структурой и функциями белков;
– оценки различий в экспрессии белков с целью выявления мишеней для новых лекарственных препаратов;
– изучения взаимодействий между белками и другими молекулами.
Фундаментальный принцип, лежащий в основе технологии микрочипов, вдохновил исследователей на создание большого количества устройств для решения широкого спектра научных задач и создания новых продуктов.
Тканевые микрочипы,
позволяющие проводить анализ тысяч образцов тканей на одном предметном стекле, используются для определения содержания белков в здоровых и патологически измененных тканях и оценки потенциальных мишеней для лекарственных препаратов. Образцы ткани мозга, размещенные на предметных стеклах, позволяют исследователям измерять изменение электрической активности нервных клеток при различных воздействиях.
Клеточные микрочипы
позволяют избежать проблемы нестабильности белков в белковых микрочипах и производить более точный анализ взаимодействий белков внутри клетки.
Микрочипы на основе малых молекул
позволяют фармакологическим компаниям производить одновременный скрининг тысяч потенциальных лекарственных средств.
