211service.com
DNA-chips
I de sidste par år er løfterne om bioteknologi - ny viden om sundhed og sygdom, bedre diagnostik og behandlinger - blevet drevet stadig tættere på udmøntning af en hidtil uset strøm af biologiske data, der strømmer fra forskningslaboratorier. En af nøgleteknologierne, der genererer denne kritiske nye rigdom af information, er en frimærkestørrelse af glas eller plastik kaldet et DNA-mikroarray eller mere i daglig tale en DNA-chip.
DNA-chips gjorde deres store sprøjt i 1996, da Santa Clara, Californien-baserede Affymetrix introducerede den første kommercielle version, som virksomheden døbte GeneChip. Affymetrix bruger lysfølsomme kemiske reaktioner til at dyrke et gitterlignende mønster af så mange som 400.000 korte DNA-strenge, kaldet prober, på en glaswafer. Da hver sonde kan binde til en anden gensekvens i en prøve af DNA, giver chipsene forskere mulighed for at udføre, hvad der engang ville have været tusindvis af separate eksperimenter på samme tid. Forskere inden for bioteknologi, lægemidler og Human Genome Project var forbløffet over mulighederne: ny forståelse af den rolle, gener spiller i hjertesygdomme eller antibiotikaresistens, værktøjer til prænatal diagnose eller infektionsdiagnose, der inkorporerer alle generne af interesse på en enkelt chip, massiv- skala automatisk screening af potentielle lægemidler.
Denne historie var en del af vores januar 2001-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
I dag leverer snesevis af virksomheder DNA-chip produkter og tjenester. Med udviklingen af nye måder at fremstille chipsene på, har forskerne nu mulighed for at købe færdige chips eller bygge deres egne skræddersyede chips direkte i laboratoriet. Og nogle af de tidligste forhåbninger om teknologien - især at den ville hjælpe med at afsløre den genetiske underbygning af kræft - viser allerede tegn på opfyldelse. Sidste år brugte forskere ved Stanford University School of Medicine for eksempel DNA-chips til at opdage to genetisk adskilte sygdomsklasser inden for en type lymfom, der tidligere var klassificeret som én cancer; da en patients chance for overlevelse afhænger væsentligt af, hvilken af de to undertyper han eller hun har, kan forståelse af forskellene mellem de to føre til bedre skræddersyede behandlinger.
For at vise, hvordan DNA-chips virker, leder TR dig gennem et hypotetisk kræfteksperiment, trin for trin.
1) En vigtig rolle for DNA-chips ligger i at afdække de genetiske forskelle mellem lignende kræftformer - for eksempel to typer leukæmi. For at gøre det, ville du starte med en gruppe patienter, hvoraf nogle har én type kræft, og nogle har en anden.
2) Tag en prøve af kræftceller for hver patient og isoler alle de gener, der er aktive i disse celler. Lav kopier af disse gener, inkorporer nogle specielle nukleotider eller DNA-bogstaver, der har et fluorescerende farvestof knyttet til sig.
3) Sæt de nye genkopier på et DNA-mikroarray, en chip dækket med et gitter af flere tusinde prober - korte strækninger af DNA, der hver binder til en unik gensekvens.
4) Når en sonde matcher et af de gener, der er aktive i kræftcellerne, binder den sig til kopien af det gen. Når bindingen finder sted, vaskes det ekstra fritsvævende DNA væk.
5) Sæt DNA-chippen i chipscanneren. Der skinner en laser lys på chippen og får det fluorescerende farvestof til at gløde, hvilket danner et mønster af lyse pletter, hvor mærkede genkopier er bundet til prober og mørke pletter, hvor der er ubundne prober. Scanneren registrerer fluorescensen og optager et billede af gitteret af lys og mørke.
6) Ved hjælp af en computer, der er blevet fodret med et kort over, hvor hver probe er på mikroarrayet, kan du bestemme, hvilke gener der er aktive i hver prøve. Omhyggelig analyse af disse resultater kan give dig mulighed for at lokalisere små sæt gener, der er aktive i den ene cancer, men ikke den anden. I fremtiden kan disse gener blive mål for nye lægemidler eller kan danne grundlag for nye, meget specifikke diagnostiske tests.
Har du en ny teknologi, du gerne vil se forklaret i Visualize? Send dine ideer til visualize@technologyreview.com.