Array Assays

Übersicht

Microarrays

Als Microarrays werden Assays bezeichnet, die eine parallele Untersuchung von über tausend Einzelnachweisen erlauben.

Besonders hilfreich ist dabei, dass bereits sehr geringe Menge von biologischen Proben ausreichen, um diese Analyse durchzuführen.

DNA Microarrays

DNA Microarrays erlauben den Nachweis von DNA.

Hierdurch können Genexpressionslevel innerhalb von biologischen Proben untersucht werden.

Die Transkription von Genen erfolgt zunächst in mRNA. Bei einem DNA Microarray wird die Reverse Transkriptase dafür genutz, die zelluläre RNA nun in cDNA umzuschreiben. Im Anschluss kann diese cDNA eine DNA-DNA-Hybridbindung mit DNA-Sonden, die auf der Trägeroberfläche immobilisiert wurden, eingehen.

Hinsichtlich dieser Sonden kann ein DNA Microarray noch genauer eingeteilt werden: Während bei "Spotted Microarrays" volllängen cDNA, oder PCR-Produkt-Fragmente verwendet werden, nutz man bei "Oligonucleotide Microarrays" kurze Oligonukleotid-Sequenzen.

Protein Microarrays

Im Gegensatz zu DNA Microarrays werden bei einem Protein Microarray geringe Mengen eines Proteins auf dem trägermaterial immobilisiert.

Antikörper Microarrays

Bei Antikörper Microarrays handelt es sich um eine besondere Form der Protein Microarrays.

Ähnlich wie bei einem ELISA, wird hier ein Detektionsantikörper auf dem Trägermaterial fixiert.

Nach erfolgreicher Inkubation mit der biologischen Probe, kann die Interaktion zwischen dem fixierten Antiköper und den dem Zielantigen innerhalb der zu untersuchenden Probe detektiert werden.

Während ein DNA Microarray die Genexpression untersucht, kann mittels eines Antikörper Microarrays die Proteinexpression analysiert werden.

Ein Zytokin-Array ist eine besondere Form des Antikörper Microarrays, bei dem die zu detektierenden Analyten alle aus der Gruppe der Zytokine stammen.

Zytokin Microarrays

Mithilfe eines Zytokin-Array-Assays kann in einer kleinen Probenmenge mit nur einem Experiment das Expressionslevel von bis zu 200 verschiedenen Zytokinen bestimmt werden.

Zytokine sind eine Gruppe von Proteinen mit einer wichtigen Funktion bei immunologischen Reaktionen. Sie wirken unter anderem regulierend auf das Wachstum und die Differenzierung von Zellen. Zytokine werden in fünf verschiedene Hauptgruppen eingeteilt: Chemokine, Tumornekrosisfaktoren, Interleukine, Interferone und Kolonie stimulierende Faktoren.

Bedeutung von Zytokinen in der biomedizinischen Forschung

Viele biologische Prozesse wie zum Beispiel Apoptose, Entzündungen, die Neubildung von Blutgefäßen (Angiogenese) und Immunantworten können das Expressionslevel von Zytokinen beeinflussen. Des Weiteren zeigt sich bei verschiedenen Krankheiten wie Krebs, Arthritis, Arteriosklerose, Fettsucht, Diabetes und Infektionen ein verändertes Zytokinprofil. Der quantitativen Bestimmung von Zytokinen und somit den Zytokin-Array-Assays wird deshalb eine wichtige Rolle in der biomedizinischen Forschung, der Arzneimittel- und Biomarker-Forschung zuteil.

Während das globale Expressionslevel von Genen mithilfe von cDNA-Mikroarrays vergleichsweise einfach zu messen ist, war dies bei Proteinen bisher sehr kompliziert, kostenintensiv und zeitaufwendig. Durch das Zytokin-Array-Assay-System wird nun auch für Proteine eine simultane Messung der Expressionslevel von Proteinen innerhalb weniger Stunden und mit geringen Kosten ermöglicht.

Funktionsweise eines Zytokin-Array-Assays

Die Technologie der Zytokin-Array-Assays basiert auf dem Prinzip eines „Sandwich-ELISA“ (siehe Abbildung).

Spezifische Antikörper, die der Detektion von Zytokinen dienen, sind auf einer Membran in verschiedenen kreisförmigen Feldern (Spots) befestigt. Diese immobilisierten Antikörper bilden die feste Phase des Assays.

Durch Inkubation der Membran mit der zu untersuchenden Probe werden die darin enthaltenen Zytokine von den entsprechenden Antikörpern gebunden und somit auf der Membran fixiert.

Im nächsten Schritt wird mithilfe eines Biotin-gekoppelten zweiten Antikörpers der Antikörper-Zytokin-Komplex auf der Membran markiert, wodurch der so genannte „Sandwich-Komplex“ aus Erstantikörper-Zytokin-Zweitantikörper entsteht.

Über Biotin können verschiedene Markermoleküle an den Komplex gebunden werden, die anschließend mittels Chemilumineszenz, Kolorimetrie oder Infrarot-Fluoreszenz sichtbar gemacht werden können, sodass die Daten analysiert und ausgewertet werden können.

Zytokin-Array Assays von Raybiotech

Über die korrekte Anwendung jedes Array-Assays, erfahren Sie mehr in der anhängenden Arbeitsanleitung des jeweiligen Produktes.

 In dem Video von Raybiotech erfahren Sie mehr über die Funktionsweise von Array Assays.

Multiplex Bead Array Assays

Multiplex Bead Array Assays sind einem Microarray sehr ähnlich.

Allerdings werden bei einem Multiplex Assay magnetische Beads für die parallele Detektion von Analyten eingesetzt. Diese sind, anders als bei einem Microarray, nicht auf dem Trägermaterial immobilisert. An diesen Beads befinden sich die Detektionsantikörper.

Dabei können z.B. Beads mit unterschiedlichem Durchmesser genutzt und diese mit unterschiedlichen Detektionsantikörper gekopplet werden.

Das hat den nützlichen Vorteil, dass die durch die Antikörper-gekoppelten Bead gebundenen Proteine innerhalb eines Durchflusszytometers analysiert werden können.

Häufig gestellte Fragen

Was ist Array-basierte Sequenzierung?

Die Array-basierte Sequenzierung kombiniert die Array-basierte Sequenzerfassung mit der Next-Generation-Sequenzierung. Mit der Hilfe eines DNA-Microarrays können so die Ergebnisse von spezifischen Genexpressionen aufgetrennt und anschließend sequenziert werden.

Wie funktionieren Microarrays?

Ein Microarray basiert auf der Bindung zwischen einer fixierten DNA-Sonde und einem DNA-Fragment innerhalb der Probe. Hierbei findet eine DNA-DNA-Hybridisierung statt. So werden bestimmte DNA-Fragmente festgehalten und können mittels Fluoreszenz sichtbar gemacht werden.

Ist ELISA ein Microarray?

Ein ELISA ist kein Microarray, allerdings beruhen Antikörper-Microarrays auf dem gleichen Prinzip. Beide verwenden einen Detektionsantikörper mit den spezifische Analyten gebunden werden können.

Was ist ein Genarray?

Ein Genarray hilft bei der Detektion von bestimmten Genen. Hierfür werden Nukleinsäuren auf dem Trägermaterial fixiert, die mit einer Nukleinsäure-haltigen Proben hybridisieren und somit deren Detektion erlauben.