DNAマイクロアレイ
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
DNAマイクロアレイは細胞内の遺伝子発現量を測定するために、DNA断片を高密度に配置したプラスチックまたはガラスからなる実験器具のこと。DNAチップとも言われる。
目次 |
[編集] DNAマイクロアレイとは
DNAマイクロアレイ（DNAチップ）とは、数万から数十万に区切られたスライドガラス、またはシリコン基盤の上にDNAの部分配列を高密度に配置し固定したものである。この実験器具を用いることにより、数万から数十万の遺伝子発現を一度に調べることが可能である。例えば、ヒトの遺伝子数は3万～4万といわれているが、これらのすべての遺伝子断片が一つのガラス基板上に固定されており、この遺伝子断片（プローブ）と、ヒトの細胞から抽出したmRNA（メッセンジャーRNA)を逆転写酵素でcDNAに変換したもの（ターゲット）とをハイブリダイゼーションすることによって、ヒト細胞内で発現している遺伝子情報を網羅的に検出することが可能である。マウスの遺伝子断片を使った物も存在し、基礎研究や薬物試験（発がん性試験）等に用いられる。 近年では、CGH解析や転写因子解析などをDNAマイクロアレイで網羅的に解析する技術が開発され、遺伝子発現以外での利用が拡大している。
[編集] 二種類のDNAマイクロアレイ
大きくわけてDNAマイクロアレイは二種類のタイプが存在する。それはAffymetrix社が開発したGeneChipとStanford大学のBrown研究室で開発されたcDNAマイクロアレイ（スタンフォード型）である。
[編集] Affymetrix社製のGeneChip
GeneChipは数十万個のオリゴヌクレオチドプローブをフォトリソグラフィーと固相反応化学技術により、基板上で20～25merのオリゴヌクレオチドを人工的に合成することにより作成される。このオリゴヌクレオチドは、予め遺伝子の特異的な塩基配列を特定するためにコンピュータを用いて位置や長さなどがデザインされている。
特に、ある遺伝子と完全に相補的になるようデザインされたプローブパーフェクトマッチ（PM）だけでなく、ミスマッチ（MM)と呼ばれる非特異的な塩基配列もプローブとして配置することによって、非特異的なクロスハイブリダイゼーションの定量値をシグナル値から減算できるのも大きな特徴である。
このマイクロアレイを利用する場合、1種類のサンプルからmRNAを抽出し、逆転写によって合成したcDNAをビオチン標識して、基板上のDNAとハイブリダイゼーションを行い、Affymetrix社製の専用スキャナーで蛍光強度を読み取る。この蛍光色素に特有の波長を持つ光を照射し、発光量の割合を測定することで、mRNAの発現量を観測することができる。
Affymetrix社ではハイブリダイゼーション反応を行うオーブン、洗浄装置、スキャナー装置、制御用ソフトウェアが一つのシステムとして提供されている。
[編集] Stanford型のDNAマイクロアレイ
スタンフォード型のDNAマイクロアレイは、予め調製されたcDNA断片を数10μ～数100μの大きさで、スライドガラス上の決まった位置に定量的に、スポッターを用いて打ち付けることによって作成される。
スポット方法にはピン先端の固相への機械的な接触によるピン方式、インクジェットプリンタの原理を利用したインクジェット方式、スポッター内に加熱によって泡を生じさせ、その圧力を利用してサンプルを噴出させるバブルジェット方式、毛細管によるキャピラリー方式などがある。
近年は、cDNA断片を打ち付けるタイプよりも、Affymetrixタイプと同様にコンピュータ上で遺伝子の特異的な配列をデザインした25mer～60merのオリゴヌクレオチドを高密度に配置したタイプが主流となっている。代表的なものとして、Agilent technologies社のDNAマイクロアレイ、DNAチップ研究所のAceGene、タカラバイオ社のIntelliGeneなどがある。
このマイクロアレイを利用する場合、2種類の異なるサンプルからmRNAを抽出し、逆転写によって合成したcDNAを、それぞれ異なる蛍光色素で標識することによってターゲットを調製する。蛍光色素は通常、Cy3（緑）、Cy5（赤）が利用されており、この二つの試料をガラス基板上で競合的にプローブとハイブリダイゼーションすることで、スキャナー装置で検出する。
また、GEヘルスケアバイオサイエンス社のCodeLink Bioarrayのように、ガラス基板の作成はスタンフォード型であるが、用意する試料は1種類で1色の蛍光色素を使って検出するタイプもある。
[編集] マスクレス光合成のDNAマイクロアレイ
米国NimbleGen社が考案したin Situのプローブ作製技術であるが、その最大の特徴はマスクレスでの光合成。 具体的にはオリゴをスライドグラス上で合成する際にUVライトのON-OFFを78万個の鏡で制御するために、マスクと言われる板状のシートを作製するコスト・手間が省け、カスタムのアレイが低コストで短時間に作製できる。 また、光の乱反射など物理的な障害が発生せず、ロングmerのプローブ作製が可能である。 現在国内では、「なんでもアレイ」の名称でジーンフロンティアがサービスを提供している。
