Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Микроаррей – қатты тіректе орналасқан сынамалардың кішкентай, екі өлшемді массиві.
Small scale two dimensional array of samples on a solid support
Микроаррей – чиптегі көп өлшемді зертхана. Оның мақсаты – мыңдаған биологиялық өзара әрекеттесудің экспрессиясын бір мезгілде анықтау. Бұл әдетте шыны слайд немесе кремнийден жасалған жұқа пленкалық жасуша болатын қатты субстраттағы екі өлшемді массив, ол жоғары өнімділіктегі скринингтің миниатюрленген, мультиплекстелген және параллель өңдеу және анықтау әдістерін қолдана отырып, үлкен көлемдегі биологиялық материалды зерттейді (тексеріп қарастырады). Микроаррейлердің түсінігі мен әдістемесі алғаш рет 1983 жылы Цзе Вэнь Чанның ғылыми жарияланымдарында және патенттерінде антиденелік микроаррейлер (антиденелік матрица деп те аталады) арқылы ұсынылып, көрсетілді. "Гендік чип" индустриясы 1995 жылы Стэнфорд университетінің Рон Дэвис және Пэт Браун зертханаларының "Science Magazine" журналындағы мақаласынан кейін айтарлықтай дами бастады. Affymetrix, Agilent, Applied Microarrays, Arrayjet, Illumina және басқалар сияқты компаниялардың құрылуымен ДНК микроаррейлері технологиясы ең жетілген және ең көп қолданылатын технологияға айналды, ал белок, пептид және көмірсутек микроаррейлерін қолдану кеңейе түсті. Микроаррейлердің түрлері: ДНК микроаррейлері, мысалы, cDNA микроаррейлері, олигонуклеотид микроаррейлері, BAC микроаррейлері және SNP микроаррейлері; микроРНК популяцияларын бақылауға арналған MMChips; белок микроаррейлері; белок-белок өзара әрекеттесуін егжей-тегжейлі талдау немесе оңтайландыру үшін пептид микроаррейлері; тіндік микроаррейлер; жасушалық микроаррейлер (трансфекциялық микроаррейлер деп те аталады); химиялық қосылыстар микроаррейлері; антидене микроаррейлері; гликан массивтері (көмірсулар массивтері); фенотип микроаррейлері; кері фазадағы ақуыз лизаты микроаррейлері, лизаттар микроаррейлері немесе сарысу; интерферометрлік бейнелеу сенсоры (IRIS).
A microarray is a multiplex lab on a chip. Its purpose is to simultaneously detect the expression of thousands of biological interactions. It is a two dimensional array on a solid substrate—usually a glass slide or silicon thin film cell—that assays (tests) large amounts of biological material using high throughput screening miniaturized, multiplexed and parallel processing and detection methods. The concept and methodology of microarrays was first introduced and illustrated in antibody microarrays (also referred to as antibody matrix) by Tse Wen Chang in 1983 in a scientific publication and a series of patents. The "gene chip" industry started to grow significantly after the 1995 Science Magazine article by the Ron Davis and Pat Brown labs at Stanford University. With the establishment of companies, such as Affymetrix, Agilent, Applied Microarrays, Arrayjet, Illumina, and others, the technology of DNA microarrays has become the most sophisticated and the most widely used, while the use of protein, peptide and carbohydrate microarrays is expanding. Types of microarrays include:
DNA microarrays, such as cDNA microarrays, oligonucleotide microarrays, BAC microarrays and SNP microarrays
MMChips, for surveillance of microRNA populations
Protein microarrays
Peptide microarrays, for detailed analyses or optimization of protein–protein interactions
Tissue microarrays
Cellular microarrays (also called transfection microarrays)
Chemical compound microarrays
Antibody microarrays
Glycan arrays (carbohydrate arrays)
Phenotype microarrays
Reverse phase protein lysate microarrays, microarrays of lysates or serum
Interferometric reflectance imaging sensor (IRIS)
CMOS биотехнологиясы саласындағы мамандар микроаррейлердің жаңа түрлерін жасап дамытуда. Магниттік нанобөлшектермен қоректендірілген жеке жасушаларды магниттік орамдардың микромассивінде тәуелсіз және бір мезгілде жылжытуға болады. Ядролық магниттік резонанстық микроорамдардың микромассиві әзірленуде.
People in the field of CMOS biotechnology are developing new kinds of microarrays. Once fed magnetic nanoparticles, individual cells can be moved independently and simultaneously on a microarray of magnetic coils. A microarray of nuclear magnetic resonance microcoils is under development.
Микроаррелерді жасау және пайдалану
Микромассивтік платформаның негізінде көптеген технологиялар жатыр, оның ішінде материалдық субстраттар, биомолекулалық массивтерді орналастыру және массивтердің микрофлюидтік қаптамасы. Микромассивтерді массивтің әр элементін физикалық түрде оқшаулау тәсілі бойынша жіктеуге болады: нүктелеу (кішкентай физикалық ұңғымалар жасау), чиптегі синтез (массивке тікелей жабысқан мақсатты ДНК зондтарын синтездеу) немесе будақтарға негізделген (массив бойынша кездейсоқ таратылған штрихкодталған будақтарға үлгілерді жабыстыру).
A large number of technologies underlie the microarray platform, including the material substrates, spotting of biomolecular arrays, and the microfluidic packaging of the arrays. Microarrays can be categorized by how they physically isolate each element of the array, by spotting (making small physical wells), on chip synthesis (synthesizing the target DNA probes adhered directly on the array), or bead based (adhering samples to barcoded beads randomly distributed across the array).
Өндіріс процесі
Микроаррейлерді өндіру туралы алғашқы жарияланым 1995 жылға дейін соқталады, онда бір өсімдіктің 48 кДНК-сы жарық микроскопиясы үшін әдетте қолданылатын шыны слайдқа басылды. Ал қазіргі заманғы микроаррейлер мыңдаған зондтарды және әртүрлі жабындармен жабдықталған тасымалдаушыларды қамтиды. Микроаррейлерді жасау үшін биологиялық және физикалық ақпарат, соның ішінде үлгілер кітапханасы, принтерлер және слайд субстраттары қажет. Дегенмен, барлық процедуралар мен ерітінділер қолданылатын өндіріс әдісіне байланысты. Микроаррейдің негізгі принципі – әртүрлі зонд түрлерін қамтитын ерітінділердің кішкентай тамшыларын слайдқа бірнеше мың рет басып шығару. Қазіргі заманғы принтерлер HEPA сүзгісімен жабдықталған және 25°C, 50% ылғалдылық деңгейіндегі бақыланатын ылғалдылық және температура жағдайында жұмыс істейді. Алғашқы микроаррейлер тікелей бетке басылды, принтер штырьлары пайдаланушы анықтаған үлгі бойынша үлгілерді слайдқа орналастырды. Қазіргі заманғы әдістер жылдамырақ, аз мөлшерде қиылыс ластануын тудырады және жақсы нүктелік морфологияны қамтамасыз етеді. Жоғары тығыздықты микроаррейлер үшін зондтар басылатын бет таза, шаңсыз және гидрофобты болуы керек. Слайд жабындары поли L лизин, аминосилан, эпоксид және басқаларын, соның ішінде өндірушілердің ерітінділерін қамтиды және қолданылатын үлгі түріне сәйкес таңдалады. Микроаррей технологиясын жетілдіруге бағытталған жұмыстар біркелкі, тығыз массивтер құруға, қажетті ерітінді көлемін азайтуға және ластану немесе зақымдануды болдырмауға бағытталған. Өндіріс процесі үшін барлық қажетті ақпаратты қамтитын үлгілер кітапханасы қажет. Микроаррей технологиясының бастапқы кезеңдерінде ДНК ғана үлгі ретінде қолданылды, ол әдетте қол жетімді клондар кітапханасынан алынып, бактериялық векторлар арқылы ДНК күшейту арқылы иеленілді. Қазіргі таңдағы тәсілдер ДНК-ны ғана емес, сонымен қатар ақуыздарды, антиденелерді, антигендерді, гликанды, жасуша лизаттарын және басқа да кіші молекулаларды да қамтиды. Барлық үлгілер алдын ала синтезделген, жүйелі түрде жаңартылады және оларды сақтау оңай. Массив жасау әдістеріне контактілік басып шығару, литография, контактісіз және жасушасыз басып шығару кіреді.
The initial publication on microarray production process dates back to 1995, when 48 cDNAs of a plant were printed on glass slide typically used for light microscopy, modern microarrays on the other hand include now thousands of probes and different carriers with coatings. The fabrication of the microarray requires both biological and physical information, including sample libraries, printers, and slide substrates. Though all procedures and solutions always dependent on the fabrication technique employed. The basic principle of the microarray is the printing of small stains of solutions containing different species of the probe on a slide several thousand times. Modern printers are HEPA filtered and have controlled humidity and temperature surroundings, which is typically around 25°C, 50% humidity. Early microarrays were directly printed onto the surface by using printer pins which deposit the samples in a user defined pattern on the slide. Modern methods are faster, generate less cross contamination, and produce better spot morphology. The surface to which the probes are printed must be clean, dust free and hydrophobic, for high density microarrays. Slide coatings include poly L lysine, amino silane, epoxy and others, including manufacturers solutions and are chosen based on the type of sample used. Ongoing efforts to advance microarray technology aim to create uniform, dense arrays while reducing the necessary volume of solution and minimizing contamination or damage. For the manufacturing process, a sample library which contains all relevant information is needed. In the early stages of microarray technology, the sole sample used was DNA, obtained from commonly available clone libraries and acquired through DNA amplification via bacterial vectors. Modern approaches do not include just DNA as a sample anymore, but also proteins, antibodies, antigens, glycans, cell lysates and other small molecules. All samples used are presynthesized, regularly updated, and more straightforward to maintain. Array fabrication techniques include contact printing, lithography, non contact and cell free printing.
Литографиялық
Литография фотолитография, интерференциялық литография, лазерлік жазу, электрондық сәуле және Dip қаламы сияқты әртүрлі әдістерді біріктіреді. Ең көп қолданылатын және зерттелген әдіс – фотолитография, онда фотолитографиялық маскалар нақты нуклеотидтерді бетке бағыттау үшін пайдаланылады. Ультракүлгін сәуле химиялық қорғалған микромассивтің бетінен өтеді, маска сүзгі ретінде әрекет етеді, сәулені өткізеді немесе тоқтатады. Егер ультракүлгін сәуле тоқтатылса, сол аймақ нуклеотидтер қосылуынан қорғалады, ал сәулеге ұшыраған аймақтарда қосымша нуклеотидтер қосылуы мүмкін. Осы әдіс арқылы аз қозғалмалы бөліктері бар ықшам құрылғыны пайдаланып, жоғары сапалы және жоғары тығыздықтағы ДНК элементтерінен тұратын жеке массивтер жасауға болады.
Lithography combines various methods like Photolithography, Interference lithography, laser writing, electron beam and Dip pen. The most widely used and researched method remains Photolithography, in which photolithographic masks are used to target specific nucleotides to the surface. UV light is passed through the mask that acts as a filter to either transmit or block the light from the chemically protected microarray surface. If the UV light has been blocked, the area will remain protected from the addition of nucleotides, whereas in areas which were exposed to UV light, further nucleotides can be added. With this method high quality custom arrays can be produced with a very high density of DNA features by using a compact device with few moving parts.
Байланыссыз
Контактісіз басып шығару әдістері фотохимиялық басып шығару, электро басып шығару және тамшылап тарату сияқты түрлерге бөлінеді. Басқа әдістерден өзгешелігі, контактісіз басып шығару кезінде беткей мен мөр, ине немесе басқа қолданылатын тарату құралының тікелей жанасуы болмайды. Бұл әдістің басты артықшылықтары – ластанудың азаюы, тазалау жұмыстарының қарапайымдылығы және өнімділіктің үнемі артуы. Көптеген әдістер зерттеу тілімдерін (пробтарды) параллель түрде жүктеуге мүмкіндік береді, соның арқасында бірнеше массивтерді бір уақытта жасауға болады.
Non contact printing methods vary from Photochemistry based printing, Electro printing and droplet dispensing. In contrast to the other methods, non contact printing does not involve contact between the surface and the stamp, pin, or other used dispenser. The main advantages are reduced contamination, lesser cleaning and higher throughput which increases steadily. Many of the methods are able to load the probes in parallel, allowing multiple arrays to be produced simultaneously.