DNA čipy (microarrays) a jejich využití v onkologické diagnostice

DNA čipy (microarrays) se stávají hojně používanou technologií, která nabízí širokou možnost využití i v onkologickém výzkumu. DNA čipy umožňují souběžné stanovení míry exprese tisíců až desetitisíců genů a detekci změn v expresi těchto genů mezi dvěma vzorky, například mezi nádorem a zdravou tkání, nádorem před a po terapii, dvěma stádii nádoru.
Základem metodiky DNA čipů je semikvantitativní stanovení hladiny mRNA, která specificky hybridizuje se sondami (reprezentativními sekvencemi) nukleových kyselin navázanými na solidní nosič. Měření množství navázané RNA je umožněno jejím označením, a to fluorescenčně nebo radioaktivně. Schopnost rozlišit mezi mRNA jednotlivých genů je dána fyzickým oddělením specifických sond na nosiči.
Byly vyvinuty různé technologie microarrays lišící se v mnoha paramatrech, ale jejich základní princip zůstává zachován. Jako sondy jsou užívány cDNA nebo oligonukleotidy, nosičem může být speciálně ošetřené sklo nebo syntetická membrána, sondy mohou být na nosič nanášeny nebo na něm přímo syntetizovány ve formě oligonukleotidů. Použití fluorescenčního značení dovoluje porovnání dvou příp. více vzorků na jednom čipu, při značení radionuklidy jsou porovnávány množství RNA hybridizované na dva čipy.
Stejně jako jsou různé metody přípravy microarrays, jsou různé i postupy přípravy vzorku. RNA z tkáně je možno označit přímo nebo po přepisu do cDNA. V případě limitovaného množství RNA lze využít metodiky s amplifikací RNA, což umožň uje použít microarrays i pro vyšetření malých vzorků, např. získaných laserovou mikrodisekcí nebo sortováním pomocí průtokové cytometrie.
Možnost stanovení změn v expresi genů nabízí uplatnění v experimentální i klinické onkologii. Microarrays mohou být využity pro vyhledávání nových molekulárních markerů onemocnění, např. u kolorektálního karcinomu (DePrimo et al., 2003) nebo pro vyhledávání potenciálních cílů terapie, a to genové i klasické, např. u folikulárního lymfomu (Elenitoba-Johnson et al., 2003). V klinické onkologii se nabízí použití v upřesnění diagnostiky nádorů charakterizací jejich expresního profilu, kterým je možné rozlišit subtypy tumorů jinak neodlišitelné a vyslovit přesnější prognózu onemocnění. Metody DNA čipů byly takto použity například pro klasifikaci karcinomů prsu (Sřrlie et al., 1998) nebo karcinomů ledvin (Takahashi et al., 2001). Microarrays lze také použít ke sledování účinnosti terapie a posouzení vývoje nemoci, např. u karcinomu prsu (Sotiriou et al., 2002).

Potenciál využití DNA čipů v onkologii je obrovský, především v oblasti výzkumné, ale se stále větším rozšířením této technologie a snižujícími se náklady na její zavedení jistě brzy najdou své místo i v klinických aplikacích.

Literatura

1. DePrimo SE, Wong LM, Khatry DB, Nicholas SL, Manning WC, Smolich BD, O'Farrell AM, Cherrington JM.: Expression profiling of blood samples from an SU5416 Phase III metastatic colorectal cancer clinical trial: a novel strategy for biomarker identification. BMC Cancer 2003 Feb 07;3(1):3.
   
2. Elenitoba-Johnson KS, Jenson SD, Abbott RT, Palais RA, Bohling SD, Lin Z, Tripp S, Shami PJ, Wang LY, Coupland RW, Buckstein R, Perez-Ordonez B, Perkins SL, Dube ID, Lim MS.: Involvement of multiple signaling pathways in follicular lymphoma transformation: p38-mitogen-activated protein kinase as a target for therapy. Proc Natl Acad Sci U S A 2003 Jun 10;100(12):7259-64.
   
3. Sorlie T, Perou CM, Tibshirani R, Aas T, Geisler S, Johnsen H, Hastie T, Eisen MB, van de Rijn M, Jeffrey SS, Thorsen T, Quist H, Matese JC, Brown PO, Botstein D, Eystein Lonning P, Borresen-Dale AL.: Gene expression patterns of breast carcinomas distinguish tumor subclasses with clinical implications. Proc Natl Acad Sci U S A 2001 Sep 11;98(19):10869-74.
   
4. Takahashi M, Rhodes DR, Furge KA, Kanayama H, Kagawa S, Haab BB, Teh BT.: Gene expression profiling of clear cell renal cell carcinoma: gene identification and prognostic classification. Proc Natl Acad Sci U S A 2001 Aug 14;98(17):9754-9.
   
5. Sotiriou C, Powles TJ, Dowsett M, Jazaeri AA, Feldman AL, Assersohn L, Gadisetti C, Libutti SK, Liu ET.: Gene expression profiles derived from fine needle aspiration correlate with response to systemic chemotherapy in breast cancer. Breast Cancer Res. 2002;4(3):R3.

Práce byla podporována grantem MŠMT 1K04017C a výzkumným záměrem MZ 000 65 26 97 05.