Functional genomics and DNA array techniques in atherosclerosis research

Journal 소개

이 논문은 1999년 Current Opinion in Lipidology에 게재된 논문으로 초창기 동맥경화(atherosclerosis)에 관한 연구를 DNA array와 접목, 소개함
Support by Kuopio University Hospital Uropean Union Biomed Program 


DNA array

- 발병 기전에서 전사 단계에서 일어나는 기작들을 탐지하는 도구 (ex, atherosclerosis)
- 외가닥의 DNA가 nitrocellulose membrane에 강하게 결합, 상보적인 RNA와 hybridization
- 처음으로 고체 표면에 기초한 hybridization을 시도한 것은 DNA를 gel 상에서 분리한 Southern Blot임
- 작은 면적에 (micro) 수백 개의 oligonucleotide나 cDNA로 된 유전자 조각 (gene fragment)을 고밀도로 배열 (array)한 것을 의미. 즉, 유전자 검색을 위해 엄청나게 많은 종류의 DNA를 고밀도로 특정한 고형물 (주로 glass)에 붙여 놓은 것 
- 응용 분야
   1) 유전자 발굴(gene discovery), 암 분류(tumor classification), 유전자 발현 형태에 따른 질병 위험도 평가(risk assesment)
   2) 질병 예후 진단(prognosis prediction), 질병진단(disease diagnosis), 신약 개발(drug discovery). 독성학연구(toxicological research)
   3) 식품 안전성 평가, 유전병 연구 등

Fundamental basis of DNA microarray (complementary binding)

Southern Blots vs Northern Blots

DNA array = Massively parallel version of Southern & Northern blotting 
 
Difference
 -  Southern, Northern Blot
      ; Distribute the oligonucleotide probes over a gel
        Radioactively labeled oligonucleotide
        "one gene, one messenger "
 - DNA array
      ; Oligonucleotide probes are immobilized on a surface  at micrometer distance
        Sample is usually labeled with a fluorescent dye
       " many genes, many messenger "

DNA microarray 종류 및 제작 방법

- 붙이는 유전 물질의 크기에 따라
  1) Oligonucleotide microarray
      - 보통 15~25개의 염기들로 이루어진 nucleotide가 microarray 구성
      - 종류 : Affymetrix - photosynthesis를 통해 DNA microarray substrate, 즉 고형물 위에 직접 oligonucleotide 합성
                   Nanogen -  oligonucleotide 합성한 후, 전기장을 이용해서 microarray 위의 특정 위치에 배열

   2) cDNA microarray
      - 최소한 500bp 이상의 유전자 조각이 붙여져 있음
      - Stanford 대학에서 처음 개발됨, 주로 pin spotting과 inkjet 방식으로 만듬