Grundlæggende teknologier til fremstilling af DNA-mikrochips. DNA-chips Referencer

) — en miniatureplade med fragmenter af en kendt sekvens påført i en bestemt rækkefølge til genetisk analyse.

Beskrivelse

En DNA-mikrochip er en enhed, der er skabt i analogi med elektroniske mikrokredsløb (chips), designet til samtidig at detektere mange specifikke DNA-sekvenser. DNA-mikroarray bruges til at studere genekspression og søge efter mutationer i biomedicinsk forskning. Mikrochippen er lavet af glas, silikone eller plastik. DNA påføres det ved hjælp af maskinel mikroprint og kemisk syning i form af mange ordnede prikker, som hver indeholder et lige så stort antal syntetiserede DNA-fragmenter med en unik sekvens. I andre teknologier til hybridiseringsanalyse af gener sys komplementære DNA-fragmenter til mikroskopiske perler. Moderne DNA-mikroarrays kan samtidig måle ekspressionen af titusindvis af gener hos mennesker og identificere omkring en million mutationer. Funktionsprincippet for en mikrochip til undersøgelse af genekspression er som følger. Et gens aktive arbejde i et givet væv udtrykkes i akkumuleringen af dets matrix (mRNA). Alle mRNA'er udvindes fra en vævsprøve, og ved hjælp af revers transkriptase-enzymet syntetiseres såkaldt komplementært DNA (cDNA), som er meget mere stabilt og lettere at arbejde med end mRNA. Det resulterende sæt af cDNA mærkes under anvendelse af fluorescerende eller radioisotopmærker.

Indholdet af individuelle cDNA'er i en prøve er direkte proportionalt med indholdet af deres mRNA-skabeloner og følgelig aktivitetsniveauet af de tilsvarende gener. cDNA-blandingen påføres en mikrochip, hvor der på hvert punkt sys DNA-fragmenter svarende til kodningssekvensen for et af generne. cDNA'er finder "deres" punkter og binder (hybridiserer) til dem i henhold til komplementaritetsprincippet. Jo mere cDNA fra en given art er i opløsningen, jo mere af det er knyttet til dets punkt. En speciel scanningsenhed bestemmer derefter cDNA-indholdet ved hvert punkt på mikrochippen, og programmet korrelerer det med navnet på genet repræsenteret af det punkt. Resultatet af en DNA-mikroarray-undersøgelse er en matrix af punkter, hvis intensitet er direkte proportional med aktiviteten af de tilsvarende gener.

Illustrationer

Forfattere

Naroditsky Boris Savelievich
Shirinsky Vladimir Pavlovich
Nesterenko Lyudmila Nikolaevna

Kilder

DNA Chip Technology / Office of Science Education and Outreach: Research Technique Fact Sheets URL: http://www.genome.gov/DIR/VIP/Learning_Tools/Fact_Sheets/dna_chip.html (tilganget 10/12/2009)
Ke Y., Stuart L., Yung C., Yan L., Hao Y. Selvsamlede vandopløselige nukleinsyreprobefliser til mærkefri RNA-hybridiseringsassays.// Science – No. 5860 (319), 2008 – P .180-183

Moderne bittesmå DNA-chips, der erstatter hele genetiske laboratorier, er i stand til at "gætte melodien", det vil sige identificere et gen, ud fra nogle få molekylære noter. For at gøre dette muligt var forskere nødt til at krydse halvlederteknologi med biokemi.

Den unge californiske virksomhed Affymetrix (startede sit arbejde i 1993) er en af markedslederne inden for instrumenter til genetisk forskning.

Virksomheden er kendt for sin revolutionerende kombination af teknologier fra halvleder- så at sige "chip"-industrien og biokemiske eksperimenter.

DNA-chips fra Affymetrix er meget brugt i forskellige laboratorier, der er involveret i genetisk analyse og genteknologi.

Men almindelige mennesker er meget mere interesserede i virksomhedens andet produkt. Det er en chip-lignende enhed, der kan identificere snesevis af DNA fra forskellige dyr i en menneskelig fødevareprøve.

bioMerieux FoodExpert-ID er faktisk en type såkaldt GeneChip.

Enheden kan identificere biologiske spor i mad fra 12 arter af pattedyr, 5 arter af fjerkræ og 16 arter af fisk.

Det giver dig således mulighed for at finde ud af, om den gåsepostej, som køberen er mistænksom over, faktisk indeholder gåselever og ikke andet.

En DNA-chip er skabt ved hjælp af teknologier, der ligner computere, men det er ikke et elektronisk, men et biologisk objekt (illustration fra hjemmesiden affymetrix.com).

Og for eksempel kan muslimer tjekke, om skruppelløse producenter har puttet svinekød i "okse"-koteletter.

Alt dette fungerer dog kun med brug af yderligere laboratoriefunktioner, så en simpel forbruger vil ikke være i stand til at bruge chippen i sin "nøgne" form på knæet.

For at forstå, hvordan FoodExpert-ID virker, skal du huske en lille smule genetik: dobbelte helixer af DNA, deres bestanddele - adenin, guanin, thymin og cytosin, og også det faktum, at de kun kan forbindes i par, som nøgler og låse.

DNA-chippen indeholder myriader og myriader af "halverede" fragmenter af DNA-koden.

Et fragment af en chipoverflade med nøglemolekyler (illustration fra affymetrix.com).

Den fingerneglestore chips overflade er opdelt i 97.000 firkanter kaldet "funktioner".

Hver "funktion", cirka 26 mikrometer på tværs, indeholder kun én DNA-kode. Mere præcist, mange, mange identiske molekyler.

Og de tilhører tydeligvis alle et af de 33 dyr.

Længden af hvert fragment er 17 baser. Dette er nok til pålidelig identifikation, ligesom 17 toner taget i træk hvor som helst er nok til at identificere enhver melodi fra den eksisterende database.

Eksperimentører udvinder en hel spredning af knækkede stykker DNA fra en fødevareprøve. Hvad er der ikke? Og hvad?

"Forkerte" fragmenter af genetiske koder vaskes væk, og matchende fragmenter fikseres på chippen. Røde kugler er fluorescerende molekyler (illustration fra affymetrix.com).

Lad os tilføje molekyler af et fluorescerende stof til de molekyler, der udgør den genetiske kode. Lad os påføre denne blanding på FoodExpert-ID overfladen. Der er lidt tilbage at gøre.

Alle matchende kodefragmenter vil blive forbundet til deres "native" sekvenser i en eller anden "funktion".

Nu kan chippen vaskes med vand - alt overskydende forsvinder. Chippen placeres under en laserstråle, og firkanterne, der indeholder det opfangede materiale, vil lyse klart. Tilbage er blot at tjekke chipkortet for at finde ud af, hvilket DNA der er blevet identificeret.

Og baseret på glødens intensitet kan vi lave en indirekte konklusion om proportionerne af svine- og oksekød i vores hypotetiske kotelet.

Som du kan se, er det relativt enkelt at bruge chippen, og det giver laboratorier med et meget simpelt sæt udstyr mulighed for at udføre genetiske analyser.

Men hvor genial er spånproduktion? For at skabe sådanne biokemiske mesterværker automatisk og i masseskala kombinerede Affymetrix principperne for fotolitografi og kombinatorisk kemi.

De farvede firkanter er "funktioner", der er ansvarlige for at identificere en bestemt DNA-kode (illustration fra affymetrix.com).

Det oprindelige produkt - en kvartsplade - er belagt med et specielt reagens, silan, som fast kombineres med kvarts og danner en strengt periodisk molekylær matrix (med ensartet overfladedensitet), klar til at acceptere nukleotider.

I kæderne i den fremtidige kode går baserne lodret opad, og de påføres samtidigt på hele overfladen, lag for lag.

Hver gang et bestemt stof leveres til chippen, og for at sikre, at det kun er fastgjort i visse "funktioner", de samme mikronfirkanter, bruges der naturligvis masker, svarende til dem, der er nødvendige til produktion af mikrokredsløb.

Et skud med høj forstørrelse af den reagerede chip. Hvide, røde, gule firkanter er områder med en høj koncentration af fluorescerende stof. Grøn, blå, sort - henholdsvis med mere og mere lav (illustration fra webstedet affymetrix.com).

Hver gang er det kun de baser, der er belyst gennem hullerne i masken med ultraviolet lys, der klæber til bunden af chippen.

I denne proces med sekventiel syntese er det vigtigste at anvende en ny maske hver gang med mikronpræcision, ellers vil alle de genetiske koder på pladen blive blandet.

Så trin for trin (der er 17 af dem i fødevarechippen, op til 24 i andre modeller af virksomheden), dannes lodrette kolonner af nukleotidkæder, som skaber genanalysatornøgler.

Denne teknologi tjener selvfølgelig ikke kun til så morsomme (måske ved første øjekast) applikationer som at identificere svinekød i gåsepostej, men også til ret seriøs videnskabelig forskning.

Trods alt kan teoretisk set fragmenter af enhver genetisk koder påføres på overfladen af chippen.

Affymetrix' arbejde er et yderligere bevis på, at de mest interessante og lovende opdagelser sker i skæringspunkterne mellem videnskaber og discipliner.

Svarende til den biologiske mangfoldighed i naturen frembragt ved blanding af gener. Er det ikke?

En DNA-mikrochip er normalt en lille poleret siliciumwafer med specielle DNA-sonder knyttet til overfladen. Det er proberne, der er ansvarlige for DNA-genkendelse. En sonde er et lille kunstigt syntetiseret stykke DNA, der har til formål at identificere en enkelt mutation. Der er fra flere hundrede til flere millioner prober på chips fra forskellige producenter, og hver repræsenterer en unik mutation.

Inden analyse på en chip isoleres DNA for eksempel fra spyt, renses for fremmede stoffer og skæres i små fragmenter.

Derefter påføres opløsningen med disse fragmenter på chippen og efterlades et stykke tid. Dette stadie kaldes inkubation. I løbet af denne tid trænger fragmenter af det undersøgte DNA ind mellem proberne på chippen, og så kan processen tage to veje. I et tilfælde, hvis sekvensen af DNA-fragmentet er et spejlbillede (komplementært) til DNA-sekvensen af proben, vil der forekomme klumpning (hybridisering), fordi de komplementære sektioner af DNA passer sammen som kanterne på en lynlås. Hvis fragmentet kun delvis ligner proben eller slet ikke ligner, vil hybridisering ikke forekomme, og det vil fortsætte med at flyde frit mellem proberne.

Efter inkubation begynder et vasketrin for at fjerne ubundne fragmenter fra chippen. I dette tilfælde fjernes ikke kun frie fragmenter, men også dem, der kun er delvist hybridiseret. Hvis hybridisering sker delvist, betyder det, at fragmentet ikke passede fuldstændigt ind i proben og skal fjernes. Fuldt komplementære DNA-fragmenter klæber så godt til proben, at de ikke vaskes væk på dette stadium.

Efter vask forbliver prober forbundet med humane DNA-regioner og frie prober på chippen.

På det sidste stadie sker identifikation af de prober, hvortil fragmenterne af det undersøgte DNA er bundet. Her er tilgangene forskellige. For eksempel påføres et særligt lysende mærke på chippen, som kun er fast forbundet med "udløste" sonder. De ubundne mærker vaskes af igen, og derefter fotograferes chippen under et mikroskop. Resultatet er et gitter af mange flerfarvede prikker med forskellige lysstyrker. Ved at vide, på hvilket tidspunkt hvilken sonde er placeret, kan du forstå præcis, hvilke DNA-sekvenser en person har, det vil sige hvilke mutationer han har.

DNA'et, der undersøges, skæres med specielle enzymer, restriktionsenzymer, som genkender særlige kombinationer i nukleotidsekvensen og skæres efter dem. Disse specielle kombinationer af nukleotider er spredt nogenlunde jævnt i hele DNA'et, så fragmenterne er ret ensartede i længden.

Ensartet påføring på chippen opnås ved at påføre fragmenterne i form af en opløsning. Og i den fordeler den termiske (brownske) bevægelse molekylerne jævnt. Tilbage er kun at påføre en dråbe af opløsningen på det sted på chippen, hvor proberne er placeret. Og dette er ikke svært - normalt har et sådant vindue på en chip dimensioner på højst 10x10 mm.

Svar

Kommentar

På det seneste er der aktivt blevet udviklet DNA-teknologier, som gør det muligt ikke kun at bestemme en egenskab, men også samtidig at udføre differentiel sekventering, dvs. bestemmelse af punktmutationer eller polymorfismer i kendte områder af genomet. Disse teknologier har betydelige fordele i forhold til traditionelle molekylærbiologiske metoder, fordi de gør det muligt at miniaturisere testprøven og analysatoren, hvilket væsentligt reducerer analysens omkostninger og dens tid, samt bestemmer samtidig forskellige parametre for testprøven uden at miste følsomheden af amplifikationsmetoder. Den største fordel ved metoder baseret på brugen af chips med oligonukleotider af alle mulige nukleotidsekvenser af en given længde er deres alsidighed. Tilstedeværelsen af et oligonukleotid af en hvilken som helst sekvens på chippen gør det muligt at analysere enhver sekvens under undersøgelse. Brugen af mikrochips er baseret på princippet om hurtigt at bestemme vekselvirkningerne af visse ligander med mange forskellige prober samtidigt. Faktisk er biologiske mikrochips et eller andet fast underlag, hvorpå der påføres enten visse fragmenter af nukleinsyrer eller proteiner eller kulhydrater eller andre probemolekyler, der kan genkendes eller udvise biologisk aktivitet. Antallet af forskellige prober på et substrat kan nå op på hundredtusindvis, og chips af hver type er strengt identiske og kan med eksisterende teknologier replikeres i hundredtusindvis og millioner af kopier aflejret på et substrat.

DNA mikroarrays

Der er protein, DNA, kulhydrat og vævschips. DNA-chips fortjener særlig opmærksomhed. De repræsenterer et unikt analytisk værktøj, der giver dig mulighed for at bestemme tilstedeværelsen af specificerede DNA-sekvenser i en analyseret prøve (normalt af biologisk oprindelse) (såkaldt hybridiseringsanalyse). At udføre analyse ved hjælp af DNA-chips er flere gange billigere end at bruge alternative teknologier (elektroforese, real-time PCR) og tillader med en simpel detektor arbejde uden for laboratoriet.

DNA-chips blev første gang brugt i forskning i slutningen af 80'erne af forrige århundrede. Denne nu udbredte metode, som muliggør simultan analyse af ekspressionen af mange gener, er baseret på princippet om genkendelse af mRNA- eller cDNA-mål gennem deres hybridisering med enkeltstrengede DNA-fragmenter immobiliseret på en mikrochip.

En DNA-chip er et fast underlag, hvorpå enkeltstrengede DNA-fragmenter af forskellig længde er immobiliseret (normalt kovalent): korte - 15-25 nukleotider, lange - 25-60 nukleotider og cDNA-fragmenter - fra 100 til 3000 nukleotider. Glas, silicium, forskellige polymerer, hydrogeler (for eksempel baseret på polyacrylamid) og endda guld bruges som substratmaterialer.

Hybridisering er grundlaget for teknologi

Grundlaget for alle moderne DNA-teknologier er hybridisering. Som et resultat af hybridisering er nukleinsyremolekyler i stand til at danne stabile dobbeltstrengede strukturer på grund af bindingerne mellem elementerne i molekylerne - nukleotider. Nukleotidet adenin (A) er komplementært til thymin (T), guanin (G) er komplementært til cytosin (C). Som et resultat vil den enkeltstrengede nukleotidsekvens ATGC danne en stabil association, en dobbeltstrenget struktur, med et enkeltstrenget DNA-molekyle af sammensætningen TACG.

….. ATGC….

| | | |

….. TACG….

En sådan komplementaritet fører til, at to DNA-molekyler "klæber sammen", hvoraf det ene kan fikseres på substratet og danne et element i DNA-chippen. Jo flere molekyler, der er komplementære til chippens elementer, der er indeholdt i prøven, jo flere af dem vil binde sig til chippen, og jo højere vil intensiteten af signalet, der opfattes fra dette element, være. I fig. Figur 1 viser funktionsprincippet for en DNA-celle eller oligonukleotidbiochip baseret på komplementære interaktioner af adeninbasen ( EN) med thymin ( T) og guanin ( G) med cytosin ( MED) i to DNA-strenge. Hvis sekvensen af baser i en streng af DNA (eller oligonukleotid) er fuldstændig komplementær til sekvensen af den anden streng, så dannes en stabil perfekt dobbeltstrenget helix - en dupleks. Men tilstedeværelsen af selv et forkert par i duplexen, f.eks G-G, forhindrer dupleksdannelse. Hvis du immobiliserer specifikt enkeltstrenget DNA eller f.eks. et 20-mer oligonukleotid (probe) i et af elementerne i mikrochippen, så føjes DNA-fragmenter mærket med fluorescerende farvestoffer, for eksempel det menneskelige genom, til mikrochippen, deres meget specifikke interaktion vil forekomme. Et givet oligonukleotidelement i en biochip vil specifikt kun binde én komplementær sekvens ud af 420 =1,09x1012 af alle mulige sekvenser af denne længde i DNA. Som et resultat observeres fluorescerende glød kun på dette komplementære element i biochippen. Således producerer ét element af en biochip én prøve ud fra cirka en billion mulige muligheder, i modsætning til et element i en elektronisk chip, hvor binær prøvetagning finder sted: JA eller INGEN.

Ris. 1. Skema for dannelsen af en DNA-dobbelthelix på en biochip. Oligonukleotidet er fikseret på et af elementerne i biochippen og binder selektivt kun det komplementære fra mange fluorescensmærkede DNA-fragmenter. Som et resultat begynder kun dette element at gløde. Dette sker på grund af meget specifikke interaktioner mellem komplementære nukleotidpar EN Med T Og G Med MED. Tilstedeværelsen af et ikke-komplementært par, f.eks. G-G, forhindrer interaktion og efterlader mikrochipelementet mørkt.

De anordninger, der bruges til at bestemme hybridiseringsparametre, gør det muligt at registrere ikke kun det endelige resultat, men også kinetikken for association og dissociation af komplementære kæder. Disse teknologier, ved at muliggøre multi-parameter analyse af prøver, kan give en stor mængde information. Resultaterne af hybridisering afhænger af længden af DNA-prøven, den kemiske sammensætning af det mærkede mål-DNA, temperaturen ved hvilken hybridisering udføres, sammensætningen af hybridiseringsblandingen og typen af fluorescerende mærke. Det skal her bemærkes, at DNA-chips hovedsageligt anvender passiv hybridisering, dvs. interaktionen af mål-DNA med en immobiliseret prøve er en probabilistisk proces og afhænger af forskellige forhold.

Anvendelser af DNA-chips

At vurdere tilstanden og identificere alle generne i den organisme, der undersøges, er en af de vigtigste opgaver, der stilles for udviklerne af DNA-chips. Løsningen på dette problem kan realiseres i immobiliseringen af alle kroppens gener på en biologisk chip, hvilket vil muliggøre en omfattende vurdering af genernes tilstand og genomet som helhed. Biogenetiske databaser, der indeholder al information (systematiseret) om gener og genomer fra forskellige organismer, giver forskere enorme muligheder i design af DNA-chips.

Hovedårsagerne til den udbredte brug af biochipforskning omfatter høj følsomhed, specificitet og reproducerbarhed, enkelhed i implementeringsproceduren, muligheden for samtidig analyse af mange parametre og de relativt lave omkostninger ved arbejde. De samme grunde får os til at betragte biochips som et lovende værktøj på forskellige områder af den nationale økonomi.

For at opsummere skal det bemærkes, at mikroarrays er en effektiv tilgang til samtidig identifikation af titusinder til tusindvis af gener og deres strukturelle analyse for at identificere specifikke nukleotidsekvenser og nukleotidvariationer i deres struktur. Men når gener er til stede i genomet i mængden af en eller flere kopier, som man konstant støder på i klinisk praksis, er deres foreløbige amplifikation påkrævet. Den mest effektive metode til DNA-amplifikation er polymerasekædereaktionen, hvor der er en eksponentiel stigning i antallet af DNA-molekyler fra flere til millioner eller flere kopier, og den største fordel ved denne type PCR, såsom Real Time, tillader endda en kvantitativ vurdering af den undersøgte matrix. Dette er vigtigt for at løse problemer i udviklingen af grundlæggende og integrerede videnskaber, samt optimere betingelserne for diagnostiske metoder.

Så to metoder, der allerede er blevet traditionelle for nogle områder af videnskab og anvendt teknologi, sammen med deres ulemper, har helt unikke fordele.

Realtids PCR:

· gør det muligt at estimere mængden af den oprindelige matrix;

· kræver ikke yderligere arbejdskrævende arbejdstrin;

· fraværet af et elektroforesetrin giver os mulighed for at minimere risikoen for kontaminering og dermed reducere antallet af falske positive resultater;

· brugen af matematiske analysemetoder giver mulighed for automatisk fortolkning af de opnåede resultater og eliminerer problemet med subjektiv vurdering af elektroferogrammer;

· stiller mindre strenge krav til organiseringen af PCR-laboratoriet og automatisk registrering og fortolkning af resultater;

· giver dig mulighed for at spare tid.

Biologiske mikrochips:

· tillade miniaturisering af prøven og analysatoren;

· sparer tid og omkostninger ved analyse;

· giver dig mulighed for samtidig at bestemme flere parametre i testprøven;

· har høj følsomhed for amplifikationsmetoder, specificitet og reproducerbarhed;

· Sikrer enkelhed i arbejdsproceduren.

Det er muligt, at kombinationen af disse metoder ved at konvertere polymerasekædereaktionen til et mikrochipformat vil gøre det muligt at skabe en ny generation af diagnosesystem, som vil være karakteriseret ved følgende kvaliteter: højere sensitivitet og hovedsageligt specificitet for bestemmelsen af nukleinsyrer, høj produktivitet til lave analyseomkostninger, generelt reduktion af antallet af manipulationer inden for hvert analysetrin.

Det unge californiske firma Affymetrix (startede sit arbejde i 1993) er en af markedslederne inden for enheder til genetisk forskning.

Virksomheden er kendt for sin revolutionerende kombination af halvleder, så at sige, "chip" industriteknologier og biokemiske tests.

DNA-chips fra Affymetrix er meget brugt i forskellige laboratorier, der er involveret i genetisk analyse og genteknologi.

Men almindelige mennesker er meget mere interesserede i virksomhedens andet produkt. Dette er en enhed, der ligner et mikrokredsløb, der giver dig mulighed for at identificere snesevis af DNA fra forskellige dyr i en prøve af menneskeføde.

bioMerieux FoodExpert-ID er praktisk talt en variation af den såkaldte GeneChip.

Enheden kan identificere biospor i mad fra 12 arter af pattedyr, 5 arter af fjerkræ og 16 arter af fisk.

På den måde giver det dig mulighed for at finde ud af, om gåsepostejet, som vækker mistanke hos køberen, virkelig indeholder gåselever og ikke andet.

En DNA-chip er skabt ved hjælp af teknologier, der ligner computere, men den er ikke et elektrisk, men et bioobjekt (illustration fra hjemmesiden affymetrix.com).

Og for eksempel kan muslimer tjekke, om skødesløse producenter har puttet svinekød i "oksekød" koteletter.

Alt dette fungerer dog kun med inddragelse af yderligere laboratoriekapaciteter, så en almindelig forbruger vil ikke være i stand til at bruge chippen i en "nøgen" form på knæet.

For at forstå, hvordan FoodExpert-ID virker, skal du huske en lille smule genetik: dobbeltspiraler af DNA, deres molekyler - adenin, guanin, thymin og cytosin, og det faktum, at de kun kan forbindes i par, som nøgler og låse.

DNA-chippen indeholder myriader og myriader af "halverede" fragmenter af DNA-koden.

Et stykke chipoverflade med nøglemolekyler (illustration fra affymetrix.com hjemmeside).

Overfladen af chippen, på størrelse med en fingernegl, er opdelt i 97 tusinde firkanter kaldet "funktioner".

Enhver "funktion" på ca. 26 mikron på tværs indeholder kun én DNA-kode. Mere præcist, mange, mange lignende molekyler.

Og de tilhører bestemt alle et af de 33 dyr.

Længden af hvert stykke er 17 baser. Dette er nok til pålidelig identifikation, ligesom 17 toner taget i rækkefølge hvor som helst er nok til at finde enhver melodi fra den eksisterende database.

Eksperimentører isolerer en hel spredning af knækkede stykker DNA fra en fødevarestandard. Hvad er der ikke? Og hvad?

"Forkerte" stykker af genetiske koder vaskes af, og matchende stykker fikseres på chippen. De rødlige kugler er fluorescerende molekyler (illustration fra hjemmesiden affymetrix.com).

Lad os tilføje molekyler af et fluorescerende stof til de molekyler, der udgør den genetiske kode. Lad os påføre denne blanding på FoodExpert-ID overfladen. Der er lidt tilbage at gøre.

Alle matchende stykker kode vil blive kombineret med deres "native" sekvenser i en eller anden "funktion".

Og baseret på glødens intensitet kan vi lave en indirekte konklusion om proportionerne af svine- og oksekød i vores hypotetiske kotelet.

Som vi ser, er implementeringen af chippen relativt let, og den giver laboratorier med et meget almindeligt sæt udstyr mulighed for at udføre genetiske analyser.

Men hvor genialt er skabelsen af en chip. For at skabe sådanne biokemiske mesterværker automatisk og i masseskala kombinerede Affymetrix principperne for fotolitografi og kombinatorisk kemi.

Farvede firkanter er "funktioner", der er ansvarlige for at identificere en eller anden DNA-kode (illustration fra webstedet affymetrix.com).

I kæderne i den fremtidige kode går baserne lodret opad, og de påføres hele overfladen på én gang, lag for lag.

Det er klart, at hver gang et bestemt stof tilføres chippen, og således at det udelukkende er fastgjort i visse "funktioner", bruges disse mikronfirkanter, masker, svarende til dem, der er nødvendige til fremstilling af mikrokredsløb.

Et skud af den reagerede chip med et kæmpe boost. Snehvide, rødlige, gule firkanter er områder med den højeste koncentration af fluorescerende stof. Grøn, blå, sort - henholdsvis med mere og mere lav (illustration fra hjemmesiden affymetrix.com).

Hver gang er det kun de baser, der er belyst gennem hullerne i masken med ultraviolet lys, der klæber til bunden af chippen.

I denne proces med alternerende syntese er det vigtigste at anvende den nyeste maske med mikronpræcision hver gang, ellers vil alle de genetiske koder på pladen blive blandet.

Så trin for trin (der er 17 af dem i madchippen, op til 24 i andre modeller af virksomheden), dannes lodrette kolonner af nukleotidkæder, som laver genanalysatornøgler.

Denne udvikling tjener naturligvis ikke kun til så sjove (måske ved første øjekast) implementeringsområder som at identificere svinekød i gåsepostej, men også til helt seriøs forskning.

Når alt kommer til alt, på overfladen af chippen, på et teoretisk niveau, kan stykker af enhver genetisk koder påføres.

Affymetrix' arbejde er et rigeligt bevis på, at de mest bemærkelsesværdige og lovende opdagelser sker i krydsfeltet mellem videnskaber og discipliner.

Svarende til bio-overflod i naturen, opnået ved at blande gener. Er det ikke?

Grundlæggende teknologier til fremstilling af DNA-mikrochips. DNA-chips Referencer