ماهية المصفوفة المجهرية What is a microarray

يتوافر في الوقت الحاضر برنامجين رئيسيين يستخدمان لأغراض التحليل للتعبير الجيني هما الرقاقة chip والمصفوفة المجهرية microarray وقد سبق وان قدمنا شرحا وافياً للرقاقات في الفصل السادس ، اما بالنسبة للمصفوفة المجهرية فقد تم تطويرها من قبل الباحثين الرواد (Schena) و (Shalon) و (Brown) في عام 1995 وتتمثل المصفوفة عدد كبير من الجينات المتموضعة على سطح شريحة زجاجية ذات ابعاد 76.20 مليميتر للطول و 25.40 مليميتر للعرض (الشكل 1) تستخدم هذه الشرائح في تفاعلات متعددة الظفائر multiplex reaction وبشكل اساسي " بصمة النقطة " " dot blot " على نطاق واسع ، والاحماض النووية الدنا DNA والرنا RNA والتي توصم او تنقط spotted في ترتيب شبكة من الاعمدة المتصالبة rigid وعلى وسط ساند صلب solid support مثل الشرائح الزجاجية او اغشية النايلون nylon membrane والمصفوفة المجهرية سوف تعمل كهدف للتهجين hybridization target للدنا المكملة C-DNA المستخلصة من الانسجة او متحلل الخلايا cell – lysates (الشكل 2) والرنا المرسال M-RNA من النماذج المطلوب مقارنة مستوى التعبير الجيني فيها يتم استسلخها عسكيا revers transcriptase  وتضخيمها باستخدام تفاعل PCR ، حيث تتم عملية الوسم حالما يرتبط المجس الممثل للدنا المكملة C-DNA بالصبغة التفلورية ولكونها تمثل اشرطة مفردة من الدنا فإن لها القابلية على الارتباط مع الدنا المتممة لها والموجودة في المصفوفة للمجس وغير النوعية وغير المرتبطة بالصبغة التفلورية فإنه يمكن اجراء عملية للمسخ للاستدلال على البقع المتفلورة الممثلة للمجس مع الدنا الهدف ، والتباين في لون الصبغة يمكن ان يفسر على اساس فعالية التعبير الجيني .

اما التقنية الثانية المتاحة فتتكون من مصفوفة قليلات النيوكليوتيد oligonucleotide Array والتي يمكن تخليقها في الموضع او النسيج (in situ) على ركيزة substrate صلبة (الزجاج عادة) جاهزة التحضير من مجموعة من الشركات المصنعة لها ومنها :

1. NEN Life Science- Boston, Massachusett U.S.A.

2. Clonetech (Palo Alto, California, U.S.A.

تتمثل المقاربة (المنهاج) approach الاكثر مرونة في تأسيس مؤسسات لإنتاج المصفوفات محليا او ما يعرف بالـ in house production facilities حيث بلغت كلفة فبركة fabricating او انتاج كل مصفوفة بحدود 50 باوند استرليني أي حوالي 60 دولار في عام 2001 .

تعد المصفوفة المجهري كنظام مغلق (Closed system) والذي يسمح بالتحري والبحث عن والقدرة التعبير لجينات معروفة او محددة مسبقاً والتي يتم وضعها او تنقيطها (Spotted) على سطح المصفوفة .

الشكل (1) : يبين الشريحة المجهرية المستخدمة كمصفوفة وابعادها بالملمتر ، يمكن لهذه الشريحة ان تقييد ما بين 5000-1000 تعاقب من الـ DNA او من الجينات وعلى سطح شريحة زجاجية واحدة

الشكل (2) : تقنية المصفوفات المجهرية

تبدأ التقنية بأعداد مجس الدنا المكملة cDNA probe (في هذه الحالة لكل من الرنا المرسال للخلايا الورمية والخلايا الطبيعية) ثم يخضع النموذج في التفاعل التسلسلي لانزيم بلمرؤة الدنا ذو الاستنساخ العكسي RT/PCR ثم يوسم الدنا للخلايا الورمية بصبغة تفلورية خاصة تختلف عن تلك العائدة للخلايا الطبيعية بعدها يتم اعداد المصفوفة المجهرية واجراء عملية التهجين ثم عملية المسح SCAN

ولغرض التعرف على جينات جديدة او غير مدروسة سابقاً ودراسة تعبيرها الجيني ضمن الرنا المرسال (m-RNA) الكلي وهو ما يطلق عليه بالنظام المفتوح (Open system) والذي يتضمن بدور الآتي :

1. التحليل المتسلسل للتعبير الجيني .(Serial analysis of gene expression "SAGE")

2. التحليل السريع للتعبير الجيني .(Rapid analysis of gene expression "RAGE")

تعتمد القدرة على الاستنباط والحصول على نتائج كمية من تحليلات المصفوفات على الخصوصية او النوعية (Specifies) للنظام ضمن ظروف الاختبار والتهجين الصارمة والقاسية وفي هذه الحالة فإن الجينات ذات نسبة التماثل والتشابه العالية high homology هي التي ترتبط مع الهدف في البقع المنقطة على سطح الرقاقة .

ان الفائدة الرئيسية للمصفوفات المجهرية والتي تميزها عن غيرها من اساليب التنميط الاستنساخي transcript profiling هي في قدرتها على قياس اكثر من 100 جين وبصورة مستمرة وفي ان واحد . وعندما تكون القدرة والسعة والقابلية للتعامل مع وادارة تحليل حجوم واسعة من المعطيات متوفرة فإن تقنية المصفوفات المجهرية ستضل تشكل الاداة الفعالة والسريعة في مجال تحليل التعبير الجيني .