Genomimikrosarja, joka tunnetaan myös nimellä deoksiribonukleiinihappomikroskooppi (DNA), on eräänlainen genetiikkatekniikka, jonka avulla tutkijat voivat määrittää geeniekspressiotasot. Elävissä organismeissa geeni ilmentyy, kun kyseisen geenin DNA dekoodataan prosessisarjan kautta proteiiniksi, joka palvelee tiettyä toimintoa solussa. Mittaamalla tietyn näytteen geeniekspressiotasot tutkijat voivat selvittää, mitkä geenit ovat aktiivisimpia. Microarray -tekniikkaa käytetään erityisesti lääketieteessä sairauksien, kuten syövän, geneettisten näkökohtien oppimiseen.
Kun geeni ilmentyy organismissa, DNA dekoodataan proteiiniksi useiden vaiheiden avulla. Geenisegmentit transkriboidaan lähetin -ribonukleiinihappomallille (mRNA), yksijuosteiselle molekyylille, joka on komplementaarinen alkuperäisen DNA -molekyylin yhdelle juosteelle. Tämä mRNA kuljettaa geneettisen informaation ulos solun ytimestä proteiinisynteesikohtaan. Genomimikrosarja paljastaa, mitkä geenit tuottavat eniten mRNA: ta – ja laajentamalla, mitkä geenit toimivat korkeimmalla ekspressiotasolla.
Genomimikrosarja on lasi- tai piisiru, jonka pintaan on kiinnitetty sarja mikroskooppisia DNA -pisteitä. DNA: n spesifiset sekvenssit, joita kutsutaan koettimiksi, valitaan geenien perusteella, joita tutkijat haluavat tutkia. Koko genomin mikrosarja sisältää sekvenssejä koko genomista, kun taas keskittynyt mikrotyyppi sisältää vain tiettyjen geenien DNA: ta.
Taudintutkimuksessa mikrosarjaa käytettäisiin seuraavalla tavalla. Ensinnäkin koehenkilöstä otettaisiin näyte terveestä kudoksesta ja sairaasta kudoksesta. Molemmista näytteistä peräisin oleva MRNA eristettäisiin useiden kemiallisten tekniikoiden avulla. Kukin näyte yhdistettäisiin erilaiseen leimausliuokseen, joka koostuu nukleotideiksi tunnetuista alayksiköistä, joita on modifioitu sisältämään fluoresenssi, joka sitten sitoutuu mRNA -molekyyleihin luodakseen fluoresoivan komplementaarisen DNA: n (cDNA). Esimerkiksi sairas näyte voidaan merkitä punaisella fluoresenssilla ja terve näyte vihreällä fluoresenssilla.
Kun jokainen näyte huuhdellaan genomimikrosarjalle, osa näytteiden cDNA: sta hybridisoituu tai sitoutuu sirun DNA: han. Tämä saa aikaan erilaisia värejä ja fluoresenssitasoja. Jos näytteessä oleva geeni olisi esimerkiksi erittäin aktiivinen, se tuottaisi monia mRNA: ita, jotka näkyvät mikrosarjassa voimakkaana fluoresoivana värinä. Yhdistämällä visuaaliset näytetiedot skannerilla tutkijat voivat määrittää, ilmentyykö tietty geeni enemmän sairaassa kudoksessa vai terveessä kudoksessa.
Yllä olevassa esimerkissä vihreä piste osoittaisi, että geeni ilmeni enemmän terveessä kudoksessa, koska vihreän fluoresenssin hallitsevuus osoittaa, että terveiden näytteiden mRNA: t olivat enemmän kuin epäterveelliset. Punainen piste osoittaa, että geeni tuotti enemmän mRNA: ta sairaassa kudoksessa ja oli aktiivisempi sairausolosuhteissa. Keltaiset pisteet tarkoittaisivat, että geeni ilmentyy suunnilleen yhtä hyvin sekä terveessä että sairaassa kudoksessa. Tutkijat voivat käyttää näitä tietoja määrittääkseen, mitkä geenit ovat aktiivisempia sairaassa solussa ja miten tällaiset muutokset vaikuttavat muihin solun geeneihin. Genomimikrosarjoja voidaan käyttää paitsi sairauksien, kuten syövän ja sydänsairauksien, tutkimiseen ja diagnosointiin, mutta myös mahdollisesti oppia käsittelemään niitä kohdennetun hoidon avulla.