Unia EuropejskaPodobnie do mikromacierzy DNA i proteomiki, które umożliwiają jednoczesną analizę tysięcy genów lub białek, mikromacierze fenotypowe PMM (ang. Phenotype MicroArraysTM for Mammalian Cells) firmy BIOLOG pozwalają na ilościową analizę ponad tysiąca cech fenotypowych komórek ssaczych w trakcie jednego badania.
Metody biologii molekularnej pozwalają ustalać między innymi zmiany w profilach ekspresji genów i białek, które mogą korelować np. z poszczególnymi stanami chorobowymi. Jednakże, opierając się wyłącznie na wynikach badań molekularnych nie można mieć całkowitej pewności, że zmiany te są faktycznie istotne na poziomie komórkowym. Dlatego też, mikromacierze fenotypowe stanowią doskonałe uzupełnienie metod stosowanych w biologii molekularnej. Dodatkową ich zaletą jest to, iż umożliwiają one prowadzenie badań w czasie rzeczywistym, na żywych komórkach. Procedura wykonania badania jest prosta i obejmuje standardowe czynności, powszechnie stosowane w pracy z komórkami ssaczymi (pierwotnymi, unieśmiertelnionymi, nowotworowymi lub macierzystymi).
Mikromacierze fenotypowe PMM to zestaw 12 96-dołkowych mikropłytek. W zależności od rodzaju płytki, określają one zarówno zdolność komórek ssaczych do wykorzystania różnorodnych źródeł węgla lub azotu jako źródeł energii, jak również wpływ poszczególnych substancji (w tym jonów, hormonów, cytokin i związków przeciwnowotworowych) na ich metabolizm energetyczny. Omawiana technologia wykorzystuje sole tetrazoliowe, które jako akceptory elektronów są przekształcane przez żywe, metabolizujące komórki do kolorowych związków OmniLog PMM nr kat. 96162 formazanowych. A zatem, jeśli fenotyp jest „pozytywny” wówczas w studzience obserwujemy pojawienie się wyraźnego, fioletowego zabarwienia. Jeśli natomiast fenotyp jest „negatywny” studzienka pozostaje bezbarwna.
Płytki PMM można odczytywać przy użyciu standardowego czytnika mikropłytek lub wykorzystać w tym celu oferowane przez firmę Biolog systemy: OmniLog PMM, OmniLog Combo ID lub OmniLog Combo Plus ID. Aparaty OmniLog nie tylko zapewniają pełną automatyzację procesów odczytu i interpretacji wyników, ale również pozwalają na tworzenie wykresów kinetycznych (a więc zależności zmian intensywności zabarwienia w czasie) oraz porównywanie fenotypów między sobą. Ponadto, zastosowane oprogramowanie łączy każdą studzienkę płytki PMM z KEGG, czyli zbiorem dostępnych w internecie, bioinformatycznych baz danych, które zawierają informacje na temat genomów i genów, szlaków metabolicznych oraz metabolitów, co znacznie ułatwia pozyskiwanie interesujących użytkownika informacji.
Mikromacierze fenotypowe PMM znajdują szerokie zastosowanie. Mogą one być niezwykle pomocne np. przy optymalizacji warunków hodowli, kiedy wybór odpowiednich składników odżywczych i stymulujących wzrost komórek ssaczych stanowi kluczowy problem. Płytki PMM stanowią interesujące narzędzie pracy dla osób zaangażowanych w badania nad modyfikacjami genetycznymi. Przy ich pomocy można bowiem identyfikować mutanty i mutacje. Ponadto, można je wykorzystać do poszukiwania genów kodujących i określania ich funkcji, jak również do testowania stabilności fenotypowej komórek ssaczych oraz w pracach nad pozyskiwaniem linii o pożądanych cechach fenotypowych. Jednocześnie, zastosowanie mikromacierzy fenotypowych PMM umożliwia nie tylko bezpośrednią ocenę odpowiedzi na dokonaną zmianę genetyczną, ale także na działanie czynników środowiskowych, określonych substancji chemicznych, bądź leków. Jest to niezwykle użyteczne przy prowadzeniu badań toksykologicznych oraz poszukiwaniu nowych leków (np. przy określaniu celów terapeutycznych).
Przykłady szczegółowych zastosowań mikromacierzy fenotypowych PMM:
- Monitorowanie stabilności linii komórkowych:
- Identyfikacja wcześniej nie wykrytych fenotypów;
- Wykrywanie zmienności fenotypowej komórek, która może wpływać na powtarzalność wyników prowadzonych badań.
- Wykorzystanie mikromacierzy PMM jako narzędzia do zrozumienia funkcji genów;
- Porównywanie linii komórkowych o znanych różnicach na poziomie genomu (weryfikowanie w jaki sposób zmienia się fenotyp po wprowadzeniu odpowiednich zmian w genomie);
- Porównywanie linii komórkowych w badaniach podstawowych i w procesie opracowywania nowych leków:
- Porównywanie komórek „normalnych” z komórkami zmienionymi na drodze procesu chorobowego lub wykazującymi wszelkiego rodzaju anomalie;
- Komórki nowotworowe versus komórki „zdrowe”;
- Porównywanie komórek zainfekowanych wirusem z komórkami „zdrowymi”;
- Porównywanie komórek pochodzących z różnych tkanek;
- Porównywanie komórek na różnych etapach różnicowania i rozwoju;
- Określanie zmian zachodzących w komórkach ulegających starzeniu;
- Określanie właściwości metabolicznych komórek;
- Optymalizacja warunków hodowli;
- Określanie warunków powodujących lub hamujących różnicowanie komórek.
- Wykorzystanie mikromacierzy fenotypowych PMM do testowania potencjalnych leków:
- Ustalanie mechanizmu działania potencjalnego leku;
- Określanie wtórnych i ubocznych efektów działania badanych substancji;
- Testy na synergizm lub antagonizm poszczególnych substancji;
- Optymalizacja i usprawnianie bioprocesów.
Konkretne przykłady zastosowań płytek PMM opisuje szereg prac naukowych opublikowanych przez użytkowników technologii i systemów firmy BIOLOG. Odwiedź naszą bibliografię.
Mikromacierze PM-M - instrukcja użytkowania
Mikromacierze PM-M - opis technologii
