DNA-chips

In de afgelopen paar jaar zijn de beloften van biotechnologie - nieuwe kennis van gezondheid en ziekte, betere diagnostiek en behandelingen - steeds dichterbij gekomen door een ongekende stortvloed aan biologische gegevens die uit onderzoekslaboratoria vloeien. Een van de belangrijkste technologieën die deze cruciale nieuwe schat aan informatie genereren, is een dia van glas of plastic ter grootte van een postzegel, een DNA-microarray of, in de volksmond, een DNA-chip.

DNA-chips maakten hun grote vlucht in 1996 toen het in Santa Clara, Californië gevestigde Affymetrix de eerste commerciële versie introduceerde, die het bedrijf GeneChip noemde. Affymetrix gebruikt lichtgevoelige chemische reacties om een ​​rasterpatroon van maar liefst 400.000 korte DNA-strengen, sondes genaamd, op een glazen wafel te laten groeien. Omdat elke sonde kan binden aan een andere gensequentie in een DNA-monster, stellen de chips onderzoekers in staat om wat ooit duizenden afzonderlijke experimenten tegelijkertijd zouden zijn geweest, uit te voeren. Onderzoekers op het gebied van biotechnologie, farmacie en het Human Genome Project stonden versteld van de mogelijkheden: nieuw begrip van de rol die genen spelen bij hartziekte of antibioticaresistentie, hulpmiddelen voor prenatale of infectiediagnose waarbij alle interessante genen op een enkele chip zijn verwerkt, massale schaal geautomatiseerde screening van potentiële medicijnen.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van januari 2001

• Zie de rest van het probleem
• Abonneren

Tegenwoordig bieden tientallen bedrijven DNA-chipproducten en -diensten aan. Met de ontwikkeling van nieuwe manieren om de chips te fabriceren, hebben onderzoekers nu de mogelijkheid om kant-en-klare chips te kopen of hun eigen aangepaste chips te bouwen in het laboratorium. En sommige van de vroegste verwachtingen over de technologie - met name dat het zou helpen de genetische onderbouwing van kanker te onthullen - vertonen al tekenen van vervulling. Vorig jaar bijvoorbeeld, gebruikten onderzoekers van de Stanford University School of Medicine DNA-chips om twee genetisch verschillende klassen van ziekten te ontdekken binnen een type lymfoom dat eerder als één kanker werd geclassificeerd; aangezien de overlevingskans van een patiënt in belangrijke mate afhangt van welke van de twee subtypes hij of zij heeft, zou het begrijpen van de verschillen tussen de twee kunnen leiden tot beter op maat gemaakte behandelingen.

Om te laten zien hoe DNA-chips werken, leidt TR u stap voor stap door een hypothetisch kankerexperiment.

1) Een belangrijke rol voor DNA-chips ligt in het blootleggen van de genetische verschillen tussen vergelijkbare kankers, bijvoorbeeld twee soorten leukemie. Om dat te doen, zou je beginnen met een groep patiënten, van wie sommigen het ene type kanker hebben en sommigen een andere.

2) Neem voor elke patiënt een monster van kankercellen en isoleer alle genen die in die cellen actief zijn. Maak kopieën van die genen, met daarin enkele speciale nucleotiden, of DNA-letters, waaraan een fluorescerende kleurstof is vastgemaakt.

3) Plaats de nieuwe genkopieën op een DNA-microarray, een chip bedekt met een raster van enkele duizenden probes - korte stukjes DNA die elk binden aan een unieke gensequentie.

4) Wanneer een sonde overeenkomt met een van de genen die actief zijn in de kankercellen, bindt het aan de kopie van dat gen. Zodra de binding plaatsvindt, wast u het extra vrij zwevende DNA weg.

5) Plaats de DNA-chip in de chipscanner. Daar schijnt een laser licht op de chip en laat de fluorescerende kleurstof gloeien, waardoor een patroon van lichte vlekken ontstaat waar gelabelde genkopieën zijn gebonden aan sondes en donkere vlekken waar er ongebonden sondes zijn. De scanner detecteert de fluorescentie en neemt een beeld op van het raster van licht en donker.

6) Met behulp van een computer die een kaart heeft gekregen van waar elke sonde zich op de microarray bevindt, kunt u bepalen welke genen in elk monster actief zijn. Een zorgvuldige analyse van deze resultaten kan u toelaten om kleine sets genen te lokaliseren die actief zijn in de ene kankersoort, maar niet in de andere. In de toekomst kunnen deze genen doelwitten worden voor nieuwe medicijnen, of de basis vormen voor nieuwe, zeer specifieke diagnostische tests.

Heb je een nieuwe technologie die je graag uitgelegd zou willen zien in Visualize? Stuur uw ideeën naar [email protected].

zich verstoppen