導入
DNA チップは、ガラス、シリコン、プラスチックなどの小さな表面に整然と並んで取り付けられた DNA 分子の集合です。この最近のバイオテクノロジーにより、細胞、組織、器官、有機体、さらには複雑な混合物における、特定の時間および特定の状態のサンプルに関する遺伝子の発現レベル（転写）を分析することが可能になります。参照。
DNA チップは、遺伝子チップ、バイオチップ、または英語の用語「 DNA チップ、DNA マイクロアレイ、バイオチップ」とも呼ばれます。 DNA マイクロアレイおよび DNA マイクロアレイというフランス語の用語は、フランス言語庁によって推奨されています。
DNAチップの原理は、変性したDNAが相補鎖と対面すると自発的に二重らせんを再形成する性質（ハイブリダイゼーション反応）に基づいています。 DNA の 4 つの窒素含有塩基 (A、G、C、T) は、水素結合によってペアで結合するという特殊性を持っています (A = T および T = A、G ≡ C および C ≡ G)。患者が疾患を患っている場合、患者の RNA から抽出された (そして DNA に逆転写された) 鎖は、その疾患を代表する合成 DNA 鎖とハイブリダイズします。
原理
具体的には、遺伝子発現を標準と比較したい細胞からトータルRNAを抽出し、増幅することで実験に十分な量の遺伝物質を得ることができます。次に、これらの mRNA は逆転写技術によって相補 DNA (cDNA) に変換され、色素(シアニン 3 (緑色蛍光色素) またはシアニン 5 (赤色蛍光色素) のいずれか) でマークされます。得られたcDNAは、標準cDNAと同時にDNA断片を含むチップに入れられます。チップの各点（またはスポット）は、シアニン 3、次にシアニン 5 の励起波長で、非常に高解像度のスキャナーによって個別に分析されます。スキャンされた画像はグレースケールに変換されます。次に、緑と赤の信号強度を比較します。信号強度に応じて、チップ上の各ポイントのピクセル数が増減します。各ポイント (またはスポット) には、「標準」 DNA に関して正規化された強度値が割り当てられます。つまり、スパイクについて話します。それぞれの値はバイオインフォマティクス技術によって分析でき、遺伝子の発現強度をある程度の精度で推定することが可能になります。分子生物学の技術によれば、cDNA のビオチンマーキングは可能ですが、この場合、2 つの集団または 2 つの組織を比較するには、条件ごとにチップをハイブリダイズする必要があります (競合する同じチップ上の 2 つのマーキングではありません)。
たとえば、患者の相補的 DNA を緑色、治療を受けた者の相補的 DNA を赤色、または対照の相補的 DNA を赤色、治療を受けた者の相補的 DNA を緑色でマークすることができます。このマーキングは通常、mRNA を増幅し、最適なマーキングのためにシアニンを組み込む T7ポリメラーゼという酵素を使用して行われます。マークが付けられると、これらの相補的 DNA はスライドガラス上に堆積され、スライドガラス自体の表面にはヒトゲノムの断片が付着し、細胞内に存在するすべての遺伝子をカバーします。
スライドに付着した DNA 分子はプローブと呼ばれますが、命名法は異なる場合があります。何万ものプローブを同じチップに取り付けることができます。これにより、同じスライド上で異なる細胞培養をテストしたり、複製を作成したりすることが可能になります (これは下流の生物統計分析に強く推奨されます)。この技術は、断片化された DNA を支持体に固定し、その後 cRNA とハイブリダイズさせるノーザン ブロットを応用したものです。 DNA チップによる遺伝子発現の測定は、治療法、疾患、さらには発達段階の研究など、生物学や医学の多くの分野に適用されます。
