डीएनए माइक्रोएरे: प्रक्रिया और अनुप्रयोग - जीवविज्ञान - 2025

एक डीएनए माइक्रोएरे, जिसे डीएनए चिप या डीएनए माइक्रोएरे भी कहा जाता है, डीएनए सामग्री के एक श्रृंखला से बना होता है, जो कि प्लास्टिक या कांच के लिए चर सामग्री के भौतिक समर्थन के लिए होता है। डीएनए का प्रत्येक टुकड़ा एक विशिष्ट जीन के पूरक का प्रतिनिधित्व करता है।

माइक्रोएरे का मुख्य उद्देश्य ब्याज के कुछ जीनों की अभिव्यक्ति का तुलनात्मक अध्ययन है। उदाहरण के लिए, इस तकनीक को दो नमूनों पर लागू किया जाना सामान्य है - एक स्वस्थ परिस्थितियों में और एक रोगविज्ञान में - यह पहचानने के लिए कि कौन से जीन व्यक्त किए जा रहे हैं और जो स्थिति के साथ नमूने में नहीं हैं। कहा नमूना एक कोशिका या एक ऊतक हो सकता है।

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आम तौर पर जीन की अभिव्यक्ति का पता लगाया जा सकता है और फ्लोरोसेंट अणुओं के उपयोग के लिए धन्यवाद दिया जा सकता है। चिप्स के हेरफेर को ज्यादातर मामलों में रोबोट द्वारा किया जाता है और बड़ी संख्या में जीन का एक साथ विश्लेषण किया जा सकता है।

यह उपन्यास तकनीक मेडिकल डायग्नोस्टिक्स से लेकर प्रोटिओमिक्स और जीनोमिक्स के क्षेत्र में विभिन्न आणविक जीव विज्ञान के अध्ययनों की विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयोगी है।

इसमें क्या शामिल होता है?

डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) माइक्रोएरेस ठोस मैट्रिक्स से जुड़े विशिष्ट डीएनए खंडों का एक समूह है। ये क्रम उन जीनों के पूरक हैं जो अध्ययन करना चाहते हैं और प्रति सेमी ² तक 10,000 जीन हो सकते हैं ।

ये विशेषताएँ एक जीव की जीन अभिव्यक्ति के व्यवस्थित और बड़े पैमाने पर अध्ययन की अनुमति देती हैं।

एक सेल को कार्य करने के लिए आवश्यक जानकारी "जीन" नामक इकाइयों में एन्कोडेड है। कुछ जीन में आवश्यक जैविक अणु बनाने के लिए निर्देश होते हैं जिन्हें प्रोटीन कहा जाता है।

एक जीन को व्यक्त किया जाता है यदि इसका डीएनए एक मध्यवर्ती दूत आरएनए अणु में स्थानांतरित किया जाता है और डीएनए के इस खंड के प्रतिलेखन के स्तर के आधार पर जीन की अभिव्यक्ति भिन्न हो सकती है। कुछ मामलों में, अभिव्यक्ति में बदलाव बीमारियों का संकेत हो सकता है।

संकरण का सिद्धांत सूक्ष्मतरंगों के संचालन को संभव बनाता है। डीएनए एक अणु है जो चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड से बना होता है: एडेनिन, थाइमिन, गुआनाइन और साइटोसिन।

डबल हेलिक्स संरचना बनाने के लिए, थाइमिन के साथ एडेनिन समूह और गनीन के साथ साइटोसिन। इस प्रकार, दो पूरक श्रृंखलाओं को हाइड्रोजन बांड द्वारा जोड़ा जा सकता है।

माइक्रोएरे के प्रकार

माइक्रोएरे की संरचना के संदर्भ में, दो भिन्नताएं हैं: अनुकूलित पूरक डीएनए या ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड यौगिक, और वाणिज्यिक कंपनियों द्वारा निर्मित व्यावसायिक उच्च घनत्व वाले माइक्रोएरे, जैसे कि एफिमेट्रिक्स जीनशिप।

पहले प्रकार का माइक्रोएरे एक चिप पर दो अलग-अलग नमूनों से आरएनए के विश्लेषण की अनुमति देता है, जबकि दूसरा भिन्नता वाणिज्यिक प्रकार की है और इसमें बड़ी संख्या में जीन हैं (उदाहरण के लिए, एफिमेट्रिक्स जीनशिप में लगभग 12,000 मानव जीन हैं) विश्लेषण करने की अनुमति देते हैं। एक एकल नमूना।

प्रक्रिया

आरएनए अलगाव

माइक्रोएरे तकनीक का उपयोग करके एक प्रयोग करने में पहला कदम आरएनए अणुओं का अलगाव और शुद्धिकरण है (यह दूत आरएनए या अन्य प्रकार के आरएनए हो सकते हैं)।

यदि आप दो नमूनों (स्वस्थ बनाम बीमार, नियंत्रण बनाम उपचार, दूसरों के बीच) की तुलना करना चाहते हैं, तो दोनों ऊतकों में अणु का अलगाव किया जाना चाहिए।

सीडीएनए का उत्पादन और लेबलिंग

इसके बाद, आरएनए को लेबल न्यूक्लियोटाइड्स की उपस्थिति में एक रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन प्रक्रिया के अधीन किया जाता है और इस प्रकार पूरक डीएनए या सीडीएनए प्राप्त किया जाएगा।

लेबल फ्लोरोसेंट हो सकता है और विश्लेषण किए जाने वाले दो ऊतकों के बीच अंतर होना चाहिए। पारंपरिक तरीके से, फ्लोरोसेंट यौगिकों Cy3 और Cy5 का उपयोग किया जाता है, क्योंकि वे विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर प्रतिदीप्ति का उत्सर्जन करते हैं। Cy3 के मामले में, यह लाल रंग के करीब है और Cy5 नारंगी और पीले रंग के बीच के स्पेक्ट्रम से मेल खाता है।

संकरण

सीडीएनए को डीएनए के माइक्रोएरे में मिश्रित और ऊष्मायन किया जाता है ताकि माइक्रोएरे की ठोस सतह पर स्थिर डीएनए के हिस्से के साथ दोनों नमूनों से सीडीएनए के संकरण (यानी, बंधन होता है) हो सके।

माइक्रोएरे में जांच के साथ संकरण का एक उच्च प्रतिशत इसी mRNA के एक उच्च ऊतक अभिव्यक्ति के रूप में व्याख्या किया गया है।

सिस्टम रीडिंग

अभिव्यक्ति की मात्रा का ठहराव एक पाठक प्रणाली को शामिल करके किया जाता है जो प्रत्येक सीडीएनए द्वारा उत्सर्जित प्रतिदीप्ति की मात्रा को एक रंग कोड प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, यदि लाल का उपयोग पैथोलॉजिकल स्थिति को चिह्नित करने के लिए किया जाता है और यह उच्च अनुपात में संकरण करता है, तो लाल घटक प्रमुख होगा।

इस प्रणाली के साथ, दोनों चयनित स्थितियों में विश्लेषण किए गए प्रत्येक जीन के ओवरएक्प्रेशन या दमन को जाना जा सकता है। दूसरे शब्दों में, प्रयोग में मूल्यांकन किए गए नमूनों के प्रतिलेख को जाना जा सकता है।

लार्सनसन, विकिमीडिया कॉमन्स से

अनुप्रयोग

वर्तमान में, चिकित्सा क्षेत्र में माइक्रोएरे को बहुत शक्तिशाली उपकरण माना जाता है। यह नई तकनीक रोगों के निदान की अनुमति देती है और विभिन्न चिकित्सा स्थितियों के तहत जीन अभिव्यक्ति को कैसे संशोधित किया जाता है इसकी बेहतर समझ है।

इसके अलावा, यह एक संभव चिकित्सा उपचार के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए एक नियंत्रण ऊतक और एक निश्चित दवा के साथ इलाज किए गए ऊतक की तुलना करने की अनुमति देता है।

ऐसा करने के लिए, सामान्य राज्य और बीमार राज्य की तुलना दवा के प्रशासन से पहले और बाद में की जाती है। विवो में जीनोम पर दवा के प्रभाव का अध्ययन करके, हमारे पास इसकी कार्रवाई के तंत्र का बेहतर अवलोकन है। साथ ही, यह समझा जा सकता है कि कुछ विशेष दवाएं अवांछित दुष्प्रभावों का कारण क्यों बनती हैं।

कैंसर

डीएनए माइक्रोएरे से अध्ययन की गई बीमारियों की सूची में कैंसर सबसे ऊपर है। इस पद्धति का उपयोग रोग के वर्गीकरण और रोग के निदान के लिए किया गया है, विशेषकर ल्यूकेमिया के मामलों में।

इस स्थिति के अनुसंधान क्षेत्र में जीन अभिव्यक्ति के पैटर्न का पता लगाने के लिए कैंसर कोशिकाओं के आणविक आधारों का संपीड़न और लक्षण वर्णन शामिल है जो कोशिका चक्र के नियमन में विफलताओं और कोशिका मृत्यु (या एपोप्टोसिस) की प्रक्रियाओं में शामिल है।

अन्य रोग

माइक्रोएरे के उपयोग के माध्यम से एलर्जी, प्राथमिक इम्यूनोडेफिशिएंसी, ऑटोइम्यून रोग (जैसे संधिशोथ) और संक्रामक रोगों की चिकित्सा स्थितियों में जीन की विभेदक अभिव्यक्ति प्रोफाइल को स्पष्ट करना संभव हो गया है।

संदर्भ

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