DNA微陣列

DNA 微陣列是附著在固體表面的微觀 DNA 點的集合。 科學家使用 DNA 微陣列同時測量大量基因的表達水平或對基因組的多個區域進行基因分型。 每個 DNA 點包含特定 DNA 序列的皮摩爾（10-12 摩爾），稱為探針（或記者或寡核苷酸）。 這些可以是用于在高嚴格條件下雜交 cDNA 或 cRNA（也稱為反義 RNA）樣品（稱為目標）的基因或其他 DNA 元件的一小部分。 探針-目標雜交通常通過檢測熒光團、銀或化學發光標記的目標來檢測和量化，以確定目標中核酸序列的相對豐度。

微陣列背后的核心原理是兩條 DNA 鏈之間的雜交，即互補核酸序列通過在互補核苷酸堿基對之間形成氫鍵而相互特異性配對的特性。 核苷酸序列中的大量互補堿基對意味著兩條鏈之間更緊密的非共價鍵合。 洗掉非特異性鍵合序列后，只有強配對的鏈會保持雜交狀態。 與探針序列結合的熒光標記的靶序列產生的信號取決于雜交條件（例如溫度）和雜交后的洗滌。 來自一個點（特征）的信號的總強度取決于與該點上存在的探針結合的目標樣本的量。 微陣列使用相對定量，其中將特征的強度與不同條件下的相同特征的強度進行比較，并且特征的身份通過其位置已知。

存在許多類型的陣列，最廣泛的區別在于它們是在空間上排列在表面上還是編碼珠上：

• 傳統的固相陣列是一組有序的微觀點，稱為特征，每個點都有數千個相同且特定的探針附著在固體表面，例如玻璃、塑料或硅生物芯片（通常稱為基因組芯片， DNA 芯片或基因陣列）。 數以千計的這些特征可以放置在單個 DNA 微陣列上的已知位置。
• 另一種微珠陣列是聚苯乙烯微珠的集合，每個微珠都有一個特定的探針和兩種或多種染料的比例，不會干擾目標序列上使用的熒光染料。

DNA 微陣列可用于檢測 DNA（如比較基因組雜交），或檢測可能會或可能不會翻譯成蛋白質的 RNA（最常見的是逆轉錄后的 cDNA）。 通過 cDNA 測量基因表達的過程稱為表達分析或表達譜分析。

應用包括：

針對特定作物量身定制的專用陣列在分子育種應用中越來越受歡迎。 將來，它們可用于在早期階段篩選幼苗，以減少在育種操作中試驗的不需要的幼苗數量。

微陣列可以用不同的方式制造，這取決于被檢查的探針數量、成本、定制要求和所提出的科學問題的類型。 來自商業供應商的陣列可能只有 10 個探針或多達 500 萬個或更多的微米級探針。

可以使用多種技術制造微陣列，包括在載玻片上使用尖頭針印刷、使用預制掩模的光刻、使用動態微鏡設備的光刻、噴墨印刷或微電極陣列上的電化學。

在斑點微陣列中，探針是寡核苷酸、cDNA 或與 mRNA 相對應的 PCR 產物的小片段。 探針在沉積在陣列表面之前合成，然后點在玻璃上。 一種常見的方法是利用由機械臂控制的一系列細針或針，機械臂浸入含有 DNA 探針的孔中，然后將每個探針放置在陣列表面的指定位置。 由此產生的探針網格代表準備好的探針的核酸圖譜，并準備好接收來自實驗或臨床樣本的互補 cDNA 或 cRNA 靶標。世界各地的研究科學家使用這種技術在他們的內部生產打印微陣列 自己的實驗室。