Hva er DNA-mikroarray? Teknologi for genomvid analyse

Definisjon

En DNA-mikroarray (DNA chip, genchip) er en fast underlag (glass, silicium, nylon) med tusenvis av mikroskopiske prikker (spots), hver inneholdende en kjent DNA-sekvens (probe) som representerer et spesifikt gen. Den tillater samtidig måling av uttrykksnivå (mRNA) for tiotusener av gener i ett eksperiment.

Prinsipp – fra prøve til data

1. Proveinnsamling: Vevsbiopsi (tumor, blod, kultiverte celler).
2. RNA-isolasjon: Total RNA → mRNA (poly-A-seleksjon).
3. Omvendt transkripsjon & marking: mRNA → cDNA (eller cRNA) markert med fluoroforer (Cy3 grønn, Cy5 rød) – ofte to prøver (syk vs frisk) merkes med ulike farger.
4. Hybridisering: Merket cDNA hybriderer til komplementære prober på arrayet (over natten, kontrollert temperatur/fuktighet).
5. Vasking: Fjerner uhybridisert merket materiale.
6. Skanning: Laser skanner arrayet → fluoressensintensitet per spot måles.
7. Bildeanalyse & normalisering: Intensitet per spot → kvantifiserer relativt genuttrykk (ratio syk/frisk).
8. Bioinformatikk: Differensielt uttrykte gener (DEG), clustering, pathway analyse (KEGG, GO), klassifisering (kreftsubtyper).

Typer arrays

• cDNA-mikroarray (spotted) – lange PCR-produkter, to-farge kompetitiv hybridisering.
• Oligonukleotid-array (in situ syntetisert – Affymetrix, Agilent, Illumina) – korte (25–60 mer) sonder, høyere spesifisitet, reproduserbarhet.
• SNP-array / CGH-array – genotypisering, copy number variation (CNV).
• Protein-mikroarray, miRNA-array, metylasjonsarray – utvidet anvendelse.

Anvendelser i medisin og forskning

• Kreftklassifisering: Molekylære undertyper (f.eks. brystkreft: Luminal A/B, HER2+, Basal-like; lymfom: DLBCL subtyping).
• Prediksjon av respons: Gen-signaturer for kemoterapirespons (Oncotype DX, MammaPrint).
• Sykdomsmekanismer: Identifisere nøkkelgener i patofysiologi (hjertesykdom, fedme, diabetes, autoimmun).
• Toksikogenomikk: Legemiddelsikkerhet (levertoksisitet).
• Farmakogenomikk: Personlig medisinering.

Fordeler og begrensninger

Fordeler	Begrensninger
Høy gjennomstrømning (hele genom)	Krever stor mengde RNA (µg), mindre egnet for enkeltceller (scRNA-seq bedre)
Relativt lav kostnad per gen	Dynamisk område begrenset (satting ved høy/lav intensitet)
Etablerte protokoller, biobankkompatibel	Kun kjente gener/sekvenser (oppdager ikke nye transkript/isoformer)
God for validering av RNA-seq funn	Krysshybridisering, batch-effekter krever nøye normalisering

Fra mikroarray til sekvensering

RNA-sekvensering (RNA-seq) har i stor grad overtatt mikroarray for de novo oppdagelse, splicing, allel-spesifikt uttrykk, og lavere deteksjonsgrense. Mikroarray brukes fortsatt for store kohortstudier, validering, kliniske diagnostiske tester (f.eks. MammaPrint, Oncotype DX) der standardisering og regulatorisk godkjenning er avgjørende.