DNA微陣列：原理、型別和步驟

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簡介

DNA微陣列是分析基因表達模式、檢測DNA突變和識別基因變異的強大工具。它們廣泛應用於研究、臨床診斷和藥物發現。微陣列技術基於標記的DNA或RNA分子與固定在固體基質上的互補序列的雜交。在本文中，我們將討論DNA微陣列技術的原理、型別和步驟。

DNA微陣列的原理

DNA微陣列技術的原理基於核酸分子的互補序列雜交。該技術涉及製備微陣列晶片，該晶片由固體基質（通常是玻璃或矽）組成，上面固定著數千或數百萬個DNA探針。這些探針與待分析的DNA或RNA分子的特定序列互補。用熒光染料標記的DNA或RNA分子與微陣列晶片上的探針雜交。測量熒光強度以量化探針與靶分子之間發生的雜交量。

DNA微陣列的型別

DNA微陣列主要有兩種型別：cDNA微陣列和寡核苷酸微陣列。

cDNA微陣列

cDNA微陣列是透過將cDNA片段點在微陣列晶片上製備的。cDNA片段是透過使用逆轉錄酶將mRNA分子逆轉錄成cDNA製備的。然後用熒光染料標記cDNA片段，並與微陣列晶片上的探針雜交。

寡核苷酸微陣列

寡核苷酸微陣列是透過直接在微陣列晶片上合成寡核苷酸製備的。寡核苷酸的設計目的是與待分析的特定DNA或RNA序列互補。靶分子用熒光染料標記，並與微陣列晶片上的探針雜交。

DNA微陣列涉及的步驟

DNA微陣列技術涉及多個步驟，包括樣品製備、微陣列製備、雜交、洗滌、掃描和資料分析。

樣品製備

DNA微陣列分析的第一步是樣品製備。根據分析的目的，樣品可以是RNA、DNA或蛋白質。樣品使用各種方法從細胞或組織中提取，然後純化以去除雜質和汙染物。

微陣列製備

DNA微陣列分析的下一步是微陣列製備。微陣列晶片是透過將DNA探針沉積到固體基質（通常是載玻片或矽片）上製備的。根據微陣列的型別，探針可以是cDNA片段或寡核苷酸。

雜交

DNA微陣列分析的第三步是雜交。樣品用熒光染料直接或間接標記，然後與微陣列晶片上的探針雜交。雜交發生在探針和靶分子的互補序列之間。

洗滌

DNA微陣列分析的第四步是洗滌。洗滌微陣列晶片以去除未結合或非特異性結合的分子。洗滌條件經過仔細最佳化，以最大限度地減少非特異性結合並最大限度地提高特異性結合。

掃描

DNA微陣列分析的第五步是掃描。使用熒光掃描器掃描微陣列晶片，以測量晶片上每個點的熒光強度。熒光強度與探針和靶分子之間發生的雜交量成正比。

資料分析

DNA微陣列分析的最後一步是資料分析。使用各種軟體工具分析從微陣列晶片獲得的資料，以識別差異表達基因、檢測DNA突變和識別基因變異。

常見問題

Q1. 什麼是DNA微陣列？

A1. DNA微陣列是一種用於同時測量數千個基因的表達水平的工具。它由一塊小的玻璃載玻片或矽晶片組成，上面有數千個小點，每個點包含代表單個基因的不同DNA序列。

Q2. DNA微陣列的原理是什麼？

A2. DNA微陣列的原理基於DNA鏈的雜交。DNA微陣列包含數千個已知的DNA序列，這些序列與待測試樣品的DNA互補。來自樣品的DNA與微陣列上的互補序列結合，並測量結合的DNA量以確定樣品中每個基因的表達水平。

Q3. DNA微陣列有哪些型別？

A3. DNA微陣列的兩種主要型別是cDNA微陣列和寡核苷酸微陣列。cDNA微陣列使用互補DNA作為探針，而寡核苷酸微陣列使用短的DNA序列作為探針。

Q4. DNA微陣列的應用有哪些？

A4. DNA微陣列有許多應用，包括：

• 基因表達譜分析。

• 識別基因突變。

• 疾病診斷。

• 藥物研發。

• 法醫分析。

• 農業和生物技術研究。

Q5. DNA微陣列的優點是什麼？

A5. DNA微陣列的優點包括：

• 高通量：它可以一次分析數千個基因。

• 準確性：它可以檢測基因表達水平的微小變化。

• 靈敏度：它可以檢測低丰度轉錄本。

• 可重複性：它可以產生一致的結果。

• 經濟有效：它可以同時分析多個樣品。