Chip de ADN

Un chip de ADN (del inglés DNA microarrays) es una superficie sólida a la cual se unen una serie de fragmentos de ADN. Las superficies empleadas para fijar el ADN son muy variables y pueden ser vidrio, plástico e incluso chips de silicio. Los arreglos de ADN son utilizadas para averiguar la expresión de genes, monitorizandose los niveles de miles de ellos de forma simultanea.

La tecnología del chip de ADN es un desarrollo de una técnica muy usada en biología molecular, el Southern blot. Con esta tecnología podemos observar de forma casi instántanea la expresión de todos los genes del genoma de un organismo. De tal forma que suelen ser utilizados para identificar genes que producen ciertas enfermedades mediante la comparación de los niveles de expresión entre células sanas y células que están desarrollando ciertos tipos de enfermedades.

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Fabricación

Los chips de ADN son fabricados usando una gran variedad de tecnologías. El gran desarrollo de esta técnica ha llegado debido al uso de Robots que son los que realizan el trabajo de alinear cada uno de los genes en puntos que se separan unos de otros por distancias microscópicas.

Los chips de ADN se pueden usar para detectar ARN, que pueden o no ser traducidas a proteínas. Los científicos se refieren a esta clase de análisis como "análisis de expresión". En los cuales pueden ser analizados desde diez a miles de genes, pero cada experimento de chip de ADN debe llevar adjunto los análisis genéticos en paralelo. Los chips de ADNs han acelerado de todas formas muchas investigaciones.

El uso de chips de ADN para estudiar la expresión de diversos genes fue publicado en 1995, en la prestigiosa revista científica Science y el primer organismo eucariota con todo el genoma (Saccharomyces cerevisiae) dispuesto en un chip de ADN fue publicado en 1997 en la misma revista.

Microarrays de dos canales  

En este tipo de chips de ADN (en inglés Spotted microarrays) las pruebas son oligonucleótidos, ADN complementario (ADNc) o pequeños fragmentos de Reacción en cadena de la polimerasa, que corresponden con ARN mensajero (ARNm). En este tipo de chip de ADN se híbrida el ADNc de dos condiciones que son marcados, cada uno de esas condiciones con dos fluoróforos diferentes. Las condiciones son mezcladas e hibridades en el mismo chip de ADN. Una vez realizado este primer paso se procede al escaneo del resultado y a la visualización del mismo. De esta forma se pueden observar genes que se activan o se reprimen en distintas condiciones. La contrapartida de estos experimentos es que no se pueden observar niveles absolutos en la expresión.

Chips de ADN de oligonucleótidos

En los chips de ADN de oligonuleótidos o micromarreglos de canal único, las pruebas son designadas a partes de una secuencia conocida o un ARNm predicho. Estos chips de ADNs dan estimaciones del nivel de expresión, pero distintas condiciones no pueden ser observadas en una misma matriz, por lo que por cada condición se ha de utilizar un chip.

Chips de ADN para Genotipificación

Los chips de ADN pueden ser utilizadas para "leer" las secuencias de un genoma particular en determinadas posiciones.

Los SNP arrays son un tipo particular de matrices que son usadas para identificar variaciones individuales y a través de poblaciones. Los oligonucleotidos pequeños son capaces de identificar polimorfismos de un sólo nucleótido (en inglés SNPs, single nucleotide polymorphisms) que podrían ser los responsables de variaciones genéticas dentro de una población, la fuente de susceptibilidad a distintas enfermedades genéticas e incluso a ciertos tipos de cáncer. En general, la aplicación de estas técnicas de genotipado es forense, ya que son rápidas en descubrir o medir la predisposición de enfermedades o incluso permitir el uso de ciertos medicamentos para tratar ciertas enfermedades según sea el ADN del enfermo o donante. Los chips de ADN de SNPs son también utilizadas para identificación de mutaciones somáticas en cáncer, sobre todo la perdida de heterocigosis, la amplificación o la deleción de regiones de ADN en el genoma individual de pacientes afectados, es decir la detección de aberraciones cromosómicas..

Bases de datos públicas para el análisis de chips de ADN de ADN

• Stanford Microarray database
• Yale Microarray Database
• UNC Microarray database
• MUSC database
• Gene Expression Omnibus - NCBI
• ArrayExpress - EBI
• University of Tennessee Microarray Database
• microarray databases

Lista de compañías que desarrollan tecnología de chips de ADN

• Affymetrix
• Agilent Technologies
• CombiMatrix
• Eppendorf
• febit
• GE Healthcare (formalmente Amersham plc)
• GenePix
• Illumina
• Nanogen
• Nimblegen Systems
• Ocimum Biosolutions (adquirida por MWG Biotech)
• Roche Diagnostics

Enlaces externos

• DNA Microarrays in Health Care and Drug Discovery
• Microarray; How Is Working? (Animación)
• PLoS Biology Primer: Microarray Analysis
• Design DNA microarray probes
• GENIOM®-The Instrument: Design, production and application of custom microarrays in the researcher’s lab today
• Leming Shi's Genome Chip Resources
• Nature Genetics Free Issue on Gene Chips
• DNA Microarray Methodology
• How to build your own arrayer
• DNA microarray and DNA analysis technology
• How to build your own ink jet microarrayer
• Microarray protocols, how-to documents, free software
• Microarrayer tools and resources
• Rundown of microarray technology
• Large-Scale Gene Expression and Microarray Links and Resources
• Microarray data analysis
• Microarray Data Classification Server (MDCS)
• TiMAT: Tiling Microarray Analysis Tools
• The Microarray Gene Expression Data Society, and home of MIAME
• Try DNA microarray yourself in an interactive demonstration
• ArrayExpress at the European Bioinformatics Institute
• Gene Expression Omnibus (GEO) at NCBI
• Genevestigator at ETH Zurich
• Center for Functional Genomics, SUNY Albany's core lab providing microarray and related services to all
• The Science Creative Quarterly's overview of Microarrays - also excellent free hi-res schematic images available on the technique itself.

Referencias

1. Schena M, Shalon D, Davis RW, Brown PO. (1995). Quantitative monitoring of gene expression patterns with a complementary DNA microarray. Science. Oct 20; 270 (5235): 467-70.