Chips de DNA, a revolução na genética!

   Antes da definição real, é importante compreender que chips de DNA são um avanço significativo, porque eles podem conter um número muito grande de genes e por causa de seu pequeno tamanho. DNA microarrays são, portanto, úteis quando se quer fazer um levantamento de um grande número de genes rapidamente ou quando a amostra a ser estudada é pequena. Os chips podem ser utilizados para a expressão do gene dentro de uma única amostra ou para comparar a expressão gênica em dois tipos de células diferentes, ou amostras de tecido, como em tecidos saudáveis ​​e doentes.

   Chips de DNA também são conhecidos pelos nomes: microarranjos de cDNA, gene chips, biochip, gene array e DNA microarray. DNA microarrays são pequenos suportes sólidos sobre os quais as sequências de milhares de genes diferentes são imobilizadas. O suporte, em si, são lâminas de microscópio de vidro, do tamanho de dois dedos lado a lado, mas também podem ser chips de silício ou membranas de nylon. Trata-se de um microchip contendo milhares de segmentos de DNA imobilizados sobre a lâmina, os quais permitem análises simultâneas de milhares de sequências de cDNA (cópia do DNA, gerada a partir do RNAm) paralelamente através da hibridização.

   Hibridização é o pareamento complementar de um filamento de RNA e um de DNA ou de dois filamentos de DNA diferentes (reassociação). A hibridização é um método que utiliza a tendência natural que uma cadeia simples de DNA tem de se reassociar com sua cadeia complementar para formar a dupla hélice. Desta forma, um determinado fragmento de DNA pode ser localizado em uma mistura heterogênea, desde que se disponha de uma sequência complementar do fragmento, a sonda.

   Ao chip de DNA é adicionado RNAs ou DNAs fluorescentes, que se forem complementares a alguma sequência do chip, irão hibridizar e indicar aonde houve correspondência. Pode-se, portanto, comparar a célula de um pulmão animal sadio com a célula de um pulmão de um animal com asma, por exemplo. Desta forma torna-se possível perceber que no pulmão do animal com asma há uma série de genes que não são observados no pulmão normal. Pode-se concluir que esses genes devem estar relacionados com a patologia estudada.

   Existem duas grandes aplicações para a tecnologia de chips de DNA:

1)     identificação de sequências (gene/mutação de gene);

2)     determinação de nível de expressão (abundância) de genes.

   O uso mais frequente dos microarrays é na determinação da expressão gênica. A alta performance desta técnica é que pode-se determinar a expressão diferencial de milhares de genes num único experimento.

   A deposição dos cDNAs (de 500 a 5000 bases de comprimento) no chip é feita por meio de um robô capaz de imprimir milhares de pontos com diâmetro entre 50 e 100 mícrons. De maneira geral, em uma área de chip com 3,6 cm² podem ser depositadas cerca de 10.000 sequências curtas de cDNAs. Nota-se que cada ponto representará um segmento gênico em particular, portanto, quanto mais pontos no microarray, mais abrangente ele será em sua análise.

   Uma vez produzidos, os chips são hibridizados com sondas de RNAm, preparadas a partir de duas fontes distintas e marcadas com nucleotídeos que fluorescem em comprimentos de onda distintos. Em seguida, as sondas são misturadas e hibridizadas com os DNAs imobilizados no chip. O sinal fluorescente emitido por pontos de hibridização representa a intensidade do cDNA correspondente. A emissão da fluorescência é detectada por um scanner, que faz a varredura de todo o campo de distribuição dos microarranjos, produzindo uma imagem de pontos com diferentes intensidades de luz e cores. A imagem é processada pelo computador acoplado ao scanner, obtendo-se informações quantitativas da expressão gênica nas condições de estresse e controle.

   Resumindo: no “mapa” lido pelo biochip, os genes superexpressos e os fracamente expressos ficam representados em diferentes cores de destaque, enquanto os não diferentemente expressos aparecem numa coloração intermediária.

   Os pontos vermelhos implicam a expressão de um gene específico na amostra n º 1. Pontos verdes implicam a expressão do gene na amostra n º 2, e pontos amarelos implica que o gene é expresso em ambas as amostras.