Mikrodizin Teknolojisi ve Mikrodizin Veri Analizi

Mikrodizin Teknolojisi ve

Mikrodizin Veri Analizi

Mikrodizin Nedir ?

Mikrodizin Nedir ?

• Binlerce gen/transkript ifadesini aynı anda belirleyebilen yüksek işlem kapasiteli bir teknoloji

• Cam, slikon gibi bir desteğin üzerine belirli bir düzen ile yerleştirilmiş DNA dizileri

Kullanım Alanları

• gen ifade profilleme

• hastalıkların tanısı

• SNP deteksiyonu

• gen tanımlama (gıdalardaki mikroorganizmaların tayini, GDO tayini, vs.)

• farmakogenetik çalışmalar (ilaç keşfi)

Böyle de bilinir...

• DNA chips

• biochips

• gene chips

• gene arrays

• genome chips

• genome arrays

Hızlı Data on >50,000 transcripts within days

Kapsamlı Bütün bir organizmanın genomu çipin üzerinde Esnek Kullanıcı tarafından tasarlanabilen çipler

(Custom arrays)

Kolay Bir merkezden hizmet alınabilir

Ucuz? 55.000 transkript için ortalama 1300 TL

Mikrodizin deneylerinin avantajları

Maliyet ■ Some researchers can’t afford to do

appropriate numbers of controls, replicates

RNA ■ The final product of gene expression is protein significance ■ “Pervasive transcription” of the genome is

poorly understood (ENCODE project)

■ There are many noncoding RNAs not yet represented on microarrays

Kalite kontrol ■ Artifacts with image analysis

■ Artifacts with data analysis

■ Not enough attention to experimental design

■ Not enough collaboration with statisticians

Mikrodizin deneylerinin dezavantajları

• mRNA düzeyinde ölçüm var, protein düzeyinde değil

• Sonucu etkileyebilecek çok değişken mevcut Çip ve prob tasarımı

Deney tasarımı Örnek hazırlığı

Görüntü elde etme Veri normalizasyonu Veri analizi

Mikrodizin deneylerinin dezavantajları

Hangi sorulara cevap verir?

• Farklı zaman, farklı doku ve hastalık durumlarında değişiklik gösteren genlerin belirlenmesi

• Kompleks genetik hastalıkların belirlenmesi

• İlaç bulma ve toksikoloji çalışmalarında

• Mutasyon ve polimorfizm belirlemede (SNP’s)

• Patojen analizlerinde

Hücre grupları arasındaki ifade profillerinin

belirlenmesi…

…ilaç uygulaması

sonrası …farklı gelişim

evrelerinde …farklı organlarda

…viral enfeksiyon sonrası

…hasta gruplarından alınan örneklerde

…knockout

hücrelere göre

Prensip

• Northern blotlama benzeri

– Baz eşleşmesi, nükleik asitler arası hibridizasyon

• Northern blotlama ile farklılıkları

– Aynı anda binlerce genin tayini / tek gen tayini – Cam lam/naylon membran

– Floresan işaretli hedefler / radyoaktif dNTP’ler

Prensip

Mikrodiziler: array yüzeyi

Southern et al. (1999) Nature Genetics

En fazla bilinen ticari mikrodizin

platformları

Mikrodizin türleri

• Iki temel mikrodizin teknolojisi vardır

– cDNA mikrodizileri (Stanford)

– Oligonükleotid dizileri (Affymetrix)

cDNA çipi (DNA mikrodizisi, iki kanallı dizi)

• İlk olarak Stanford Üniversitesi’nde geliştirilmiştir.

• İki adet floresan boya kullanılır (cy3, cy5)

cDNA arrays Animation

• (Courtesy: Dr. A. Malcolm Campbell, Davidson College, NC)

(www.bio.davidson.edu/courses/genomics/chip/chi p.html

)

Oligonükleotid dizileri

• Öncülüğünü Affymetrix yapmıştır (GeneChip®)

• DNA prob sekansları 25-mer uzunluğundadır

• Fotolitografi tekniği kullanılarak cam üzerinde sentezlenmektedir

• Tek floresan boya kullanılmaktadır

• Her bir sekans bir prob kümesi ile ifade edilir.

• 1 prob kümesi = 16 prob çifti

• Herbir prob çifti = 1 Perfect Match (PM) prob ve 1 MisMatch (MM) prob

• Perfect match (PM, reference seq) ATG…C…TGC (20- 25 bases)

• Mismatch (MM, one base change) ATG…T…TGC

• Bir genin ifadesi PM ve MM sinyallerinin ortalama farkları alınarak hesaplanır.

Oligonükleotid dizileri