Chip di DNA

Negli ultimi anni, le promesse della biotecnologia - nuove conoscenze sulla salute e sulle malattie, migliori diagnosi e trattamenti - sono state portate sempre più vicino a compimento da un fiume senza precedenti di dati biologici che fluisce dai laboratori di ricerca. Una delle tecnologie chiave che generano questa nuova fondamentale ricchezza di informazioni è un vetrino di vetro o plastica delle dimensioni di un francobollo chiamato DNA microarray o, più colloquialmente, DNA chip.

I chip DNA hanno fatto il loro grande successo nel 1996, quando Affymetrix, con sede a Santa Clara, in California, ha introdotto la prima versione commerciale, che l'azienda ha battezzato GeneChip. Affymetrix utilizza reazioni chimiche sensibili alla luce per far crescere un modello a griglia di ben 400.000 brevi filamenti di DNA, chiamati sonde, su un wafer di vetro. Poiché ogni sonda può legarsi a una sequenza genetica diversa in un campione di DNA, i chip consentono ai ricercatori di eseguire contemporaneamente quelli che una volta sarebbero stati migliaia di esperimenti separati. I ricercatori nel campo delle biotecnologie, dei prodotti farmaceutici e dello Human Genome Project sono rimasti abbagliati dalle possibilità: nuova comprensione del ruolo dei geni nelle malattie cardiache o nella resistenza agli antibiotici, strumenti per la diagnosi prenatale o di infezione che incorporano tutti i geni di interesse su un singolo chip, screening automatizzato su larga scala di potenziali farmaci.

Questa storia faceva parte del nostro numero di gennaio 2001

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Oggi, decine di aziende forniscono prodotti e servizi basati su DNA-chip. Con lo sviluppo di nuovi modi per fabbricare i chip, i ricercatori hanno ora la possibilità di acquistare chip già pronti o di costruire i propri chip personalizzati direttamente in laboratorio. E alcune delle prime speranze sulla tecnologia, in particolare sul fatto che aiuterebbe a rivelare le basi genetiche del cancro, mostrano già segni di realizzazione. Proprio l'anno scorso, ad esempio, i ricercatori della Stanford University School of Medicine hanno utilizzato i chip del DNA per scoprire due classi di malattie geneticamente distinte all'interno di un tipo di linfoma precedentemente classificato come un cancro; poiché la possibilità di sopravvivenza di un paziente dipende in modo significativo da quale dei due sottotipi ha, la comprensione delle differenze tra i due potrebbe portare a trattamenti più personalizzati.

Per mostrare come funzionano i chip del DNA, TR ti guida attraverso un ipotetico esperimento sul cancro, passo dopo passo.

1) Un ruolo importante per i chip del DNA consiste nello scoprire le differenze genetiche tra tumori simili, ad esempio due tipi di leucemia. Per farlo, inizieresti con un gruppo di pazienti, alcuni dei quali hanno un tipo di cancro e altri ne hanno un altro.

2) Per ogni paziente, prelevare un campione di cellule cancerose e isolare tutti i geni che sono attivi in ​​quelle cellule. Crea copie di quei geni, incorporando alcuni nucleotidi speciali, o lettere del DNA, a cui è attaccato un colorante fluorescente.

3) Mettere le nuove copie del gene su un microarray di DNA, un chip ricoperto da una griglia di diverse migliaia di sonde, brevi tratti di DNA che si legano ciascuno a una sequenza genica unica.

4) Quando una sonda corrisponde a uno dei geni attivi nelle cellule cancerose, si lega alla copia di quel gene. Una volta che il legame ha luogo, lavare via il DNA extra fluttuante.

5) Mettere il chip del DNA nello scanner del chip. Lì, un laser fa brillare la luce sul chip e fa brillare il colorante fluorescente, creando uno schema di punti luminosi in cui le copie dei geni etichettati sono legate alle sonde e macchie scure dove ci sono sonde non legate. Lo scanner rileva la fluorescenza e registra un'immagine della griglia di luce e buio.

6) Utilizzando un computer a cui è stata fornita una mappa della posizione di ciascuna sonda sul microarray, è possibile determinare quali geni sono attivi in ​​ciascun campione. Un'attenta analisi di questi risultati può consentire di individuare piccoli gruppi di geni che sono attivi in ​​un cancro ma non nell'altro. In futuro, questi geni potrebbero diventare bersagli per nuovi farmaci o potrebbero essere la base per nuovi test diagnostici altamente specifici.

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