Cos'è microarray?

Microarray: Un'analisi approfondita

Un microarray (conosciuto anche come DNA chip o gene chip) è una tecnologia utilizzata in biologia molecolare per misurare i livelli di espressione di un gran numero di geni simultaneamente, o per genotipizzare regioni multiple di un genoma. In sostanza, è un array ordinato di spot microscopici di DNA, ciascuno contenente una sequenza di DNA specifica nota come "probe". Questi probe sono fissati su una superficie solida, che può essere una vetrino di vetro, una membrana di nylon o un chip di silicio.

Come Funziona:

1. Preparazione del Campione: L'RNA viene estratto dal campione di interesse e convertito in cDNA (DNA complementare) tramite trascrittasi inversa. Questo cDNA viene spesso marcato con fluorocromi fluorescenti (ad esempio Cy3 e Cy5).

2. Ibridazione: Il cDNA marcato viene ibridizzato al microarray. Durante l'ibridazione, il cDNA si lega (si ibrida) alle probe complementari sul microarray. L'affinità di legame dipende dalla complementarietà tra la sequenza del cDNA e quella della probe.

3. Scansione e Analisi: Il microarray viene scansionato con un lettore di microarray, che misura l'intensità della fluorescenza di ogni spot. L'intensità della fluorescenza è proporzionale alla quantità di cDNA che si è legato a quel determinato spot. Questi dati vengono poi analizzati per determinare i livelli di espressione genica.

Tipi di Microarray:

• Microarray di Espressione Genica: Misurano i livelli di mRNA (e quindi l'espressione genica) per un gran numero di geni. Sono utili per studiare le differenze nell'espressione genica tra diversi campioni (ad esempio, cellule tumorali vs. cellule sane).

• CGH Array (Comparative Genomic Hybridization): Utilizzati per rilevare variazioni nel numero di copie di DNA (ad esempio, delezioni e amplificazioni) nel genoma. Importante per lo studio del cancro e delle anomalie cromosomiche.

• SNP Array (Single Nucleotide Polymorphism): Utilizzati per genotipizzare SNP (polimorfismi a singolo nucleotide), che sono variazioni di DNA che possono predisporre a determinate malattie.

Applicazioni:

I microarray hanno una vasta gamma di applicazioni nella ricerca e nella diagnostica, tra cui:

• Scoperta di farmaci: Identificare target farmacologici e monitorare la risposta ai farmaci.
• Diagnosi e prognosi di malattie: Identificare biomarcatori per la diagnosi precoce e per predire l'andamento di una malattia.
• Ricerca sul cancro: Studiare le alterazioni genetiche e l'espressione genica nelle cellule tumorali.
• Genomica comparativa: Confrontare i genomi di diverse specie o individui.
• Toxicogenomica: Valutare l'effetto tossico di sostanze chimiche sull'espressione genica.

Vantaggi:

• Alto rendimento (High-throughput): Permette di analizzare migliaia di geni simultaneamente.
• Relativamente economico: Rispetto ad altre tecniche di analisi genica.
• Ampia gamma di applicazioni: Utilizzabile in diversi campi della biologia e della medicina.

Limitazioni:

• Ibridazione crociata: Possibilità di legame non specifico del cDNA alle probe.
• Sensibilità: Difficoltà nel rilevare geni espressi a bassi livelli.
• Validazione: Necessità di validare i risultati con altre tecniche, come la "RT-qPCR".
• Bias nell'ibridazione: Possono essere introdotti bias durante l'ibridazione che influenzano le intensità del segnale.

In sintesi, i microarray sono strumenti potenti per lo studio dell'espressione genica e della variazione genetica. Nonostante alcune limitazioni, rimangono una tecnologia importante nella ricerca biologica e medica. L'avvento di tecnologie più recenti, come il "Next Generation Sequencing (NGS)", ha in parte soppiantato i microarray, ma questi ultimi rimangono rilevanti per alcune applicazioni specifiche e per analisi a basso costo.