Principios básicos de la tecnología de chips genéticos

El chip genético también se llama chip de ADN o microarray de ADN. El principio es inmovilizar una gran cantidad de moléculas sonda con secuencias específicas de forma densa y ordenada en soportes como obleas de silicio, portaobjetos de vidrio y membranas de nitrocelulosa. Luego del procesamiento correspondiente, se agrega la muestra marcada a ensayar para hibridación múltiple, y se analiza la presencia, cantidad y secuencia de las moléculas diana a través de la intensidad y distribución de la señal de hibridación, obteniendo así la información genética de la muestra a ensayar. probado. Su principio de funcionamiento es consistente con la hibridación clásica de moléculas de ácido nucleico, como la hibridación por transferencia Southern y la hibridación por transferencia Northern, que utiliza secuencias de ácido nucleico conocidas para hibridar con secuencias objetivo complementarias y realiza análisis cualitativos y cuantitativos basados en las señales de hibridación. Los métodos de hibridación clásicos inmovilizan secuencias diana, mientras que la tecnología de chips genéticos inmoviliza sondas conocidas, por lo que los chips genéticos pueden entenderse como hibridación inversa. Los chips genéticos pueden analizar decenas de miles de genes simultáneamente y realizar análisis de detección y detección de paso alto, superando las deficiencias de la tecnología tradicional de hibridación por transferencia de ácido nucleico, como la operación compleja, el bajo grado de automatización y la pequeña cantidad de moléculas objetivo de detección. Según el tipo de sonda utilizada, los chips genéticos se pueden dividir en chips de ADNc y chips de oligonucleótidos. Según el propósito de la detección, se puede dividir en chips de perfiles de expresión y chips de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP). Con la extensión de la tecnología de chips a otros campos de las ciencias biológicas, el concepto de chips genéticos se ha extendido a los biochips, incluidos chips genéticos, chips de proteínas, chips de azúcar, chips de células, chips de flujo, chips de tejidos y laboratorios en un chip.

Los materiales disponibles para sustratos de chips incluyen portaobjetos de vidrio, obleas de silicio, obleas de cerámica, membranas de polipropileno, membranas de nitrocelulosa y membranas de nailon, entre los cuales los portaobjetos de vidrio son los más utilizados. Para garantizar que la sonda esté fijada de manera estable en la superficie del soporte, la superficie del soporte debe modificarse con polilisina, grupos aldehído, grupos amino, grupos sulfhidrilo, recubrimiento de agarosa o silanización con acrilamida para formar una superficie de afinidad biológicamente específica. Finalmente, la sonda preparada se inmovilizó sobre el sustrato activado. Actualmente existen dos métodos: síntesis in situ y micromuestreo post-síntesis. Dependiendo de los marcadores utilizados en el chip, los métodos de detección de señales correspondientes incluyen el método de radionucleidos, el método de biotina y el método de tinte fluorescente. En la actualidad, el método de fluorescencia se utiliza ampliamente en chips con vidrio como soporte. Los dispositivos de detección de fluorescencia correspondientes incluyen microscopios confocales láser, dispositivos de carga acoplada (CCD), microscopios de fluorescencia de barrido láser y escáneres confocales láser. Entre ellos, el escáner láser confocal se ha convertido en un sistema de detección de apoyo para chips genéticos. Después de extraer la señal de hibridación mediante escaneo de chip, la señal de fondo debe restarse antes del análisis de los datos y los datos deben verificarse, estandarizarse y corregirse para eliminar errores en diferentes sistemas experimentales. Para pruebas sencillas o experimentos científicos, podemos sacar conclusiones mediante observación directa debido al pequeño número de genes a analizar. Si hay una gran cantidad de genes involucrados, especialmente al analizar perfiles de expresión, es necesario utilizar el conocimiento de la estadística y la bioinformática para realizar análisis sistemáticos y en profundidad, como análisis de componentes principales, análisis de agrupamiento sistemático, análisis discriminante y red regulatoria. análisis, etcétera. El final del análisis de los datos del chip no significa la finalización del experimento del chip. Debido a la gran cantidad de información obtenida por los chips genéticos, es necesario establecer una plataforma universal de intercambio y almacenamiento de datos para resumir los resultados experimentales obtenidos por varios laboratorios y formar una base de datos compartida de chips genéticos para facilitar el intercambio de datos y la evaluación de resultados.

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