Serviço de Microarranjos de Perfil de Expressão Génica

A CD genomics oferece serviços de alta qualidade para estudos de transcriptoma baseados em microarranjos a um preço muito acessível.

O que é um Microarray para Perfilagem de Expressão Génica?

Os microarrays de expressão génica representam um avanço tecnológico notável, permitindo que os cientistas meçam os níveis de expressão de milhares de genes de uma só vez. Originando-se em meados da década de 1990, esta inovação transformou drasticamente a nossa compreensão da expressão génica ao permitir uma análise vasta, em escala genómica.

Um microarray assemelha-se a uma tela sólida, seja um slide de vidro ou um chip de silício, meticulosamente organizado com milhares de sondas de DNA. Estas sondas de DNA estão estruturadas para hibridizar com sequências de mRNA complementares extraídas de uma amostra. Consequentemente, isso facilita a deteção e quantificação dos níveis de expressão génica com precisão.

O processo de utilização microarranjo A tecnologia na caracterização da expressão génica envolve a hibridação de amostras de cDNA ou RNA marcadas a uma matriz estabelecida de sondas oligonucleotídicas. A intensidade do sinal de cada sonda correlaciona-se diretamente com a abundância do mRNA específico presente na amostra, fornecendo assim uma medida quantitativa da expressão génica.

Esta técnica capacita os investigadores a dissecarem a expressão génica em diversas condições, tratamentos ou estágios de desenvolvimento. Ao fazê-lo, revela profundas percepções sobre os mecanismos moleculares que impulsionam vários processos biológicos. O âmbito das aplicações é extenso, variando desde o estudo dos mecanismos da doença até à exploração da biologia do desenvolvimento.

Introdução ao Serviço de Microarray de Expressão Génica

A tecnologia de microarrays de expressão génica oferece uma abordagem robusta para dissecção e quantificação do transcriptoma—o conjunto completo de moléculas de RNA expressas por um organismo sob certas condições. Entre as principais plataformas para perfilagem de expressão génica estão os sistemas Affymetrix GeneChip e Illumina BeadArray. Estas plataformas fornecem aos investigadores a capacidade de avaliar padrões de expressão génica em uma escala genómica.

Affymetrix GeneChip

O sistema Affymetrix GeneChip utiliza uma série de microarrays projetados para o perfilamento de expressão em todo o genoma. O Clariom S Array facilita uma análise abrangente que abrange a expressão de mRNA, lncRNA e miRNA. Entretanto, o Clariom D Array oferece um exame mais detalhado, focando em isoformas alternativas e deleções genómicas. Graças às suas capacidades de alta resolução, os microarrays Affymetrix são particularmente habilidosos em desvendar perfis complexos de expressão génica.

Illumina BeadArray

Em contraste, a plataforma Illumina BeadArray utiliza esferas revestidas com sondas de oligonucleotídeos para capturar e medir a expressão génica. Este sistema adaptável suporta tanto matrizes personalizadas como pré-projetadas, atendendo a uma gama de aplicações de investigação — desde estudos de escala moderada até extensas sondagens genómicas. A tecnologia Illumina é conhecida pela sua alta capacidade de processamento e excepcional reprodutibilidade, tornando-a um ativo vital para iniciativas de investigação em grande escala.

Gerar perfis de expressão abrangentes é fundamental para entender tanto as funções biológicas normais como os mecanismos da doença. Na CD Genomics, utilizamos escaneamento de alta resolução e automação para aumentar significativamente a eficiência dos estudos de expressão genética. A nossa experiência abrange o processamento de microarrays de vários fornecedores, incluindo Illumina Infinium, Affymetrix GeneChip e Agilent SureSelect, entre outros, todos utilizando formatos de lâmina padrão.

Esses microarrays diversos são meticulosamente projetados com base no conteúdo genómico mais recente, facilitando a geração de perfis de expressão a nível do genoma para humanos, organismos modelo, plantas e animais. Para atender a diversos objetivos de pesquisa, oferecemos uma gama completa de arrays que cobrem análises a nível de todo o transcriptoma, gene, exon e RNA não codificante curto (sncRNA).

As nossas matrizes são compatíveis com um amplo espectro de tipos de amostras e podem acomodar entradas de RNA baixas, garantindo flexibilidade em vários arranjos experimentais. Além disso, disponibilizamos tanto cartuchos de matriz de amostra única como placas de matriz de múltiplas amostras para atender a diferentes requisitos de rendimento, satisfazendo uma vasta gama de necessidades de investigação.

Tabela 1. O nosso microarray de expressão génica disponível

Aplicações do Serviço de Microarray de Profilagem de Expressão Génica

• Compreender os Mecanismos da DoençaAo examinar alterações na expressão génica, microarranjos podem desvendar os fundamentos moleculares de várias doenças, incluindo cancro, distúrbios cardiovasculares e condições neurodegenerativas. Esses conhecimentos são cruciais para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.
• Identificar BiomarcadoresOs microarrays são fundamentais na descoberta de biomarcadores. Estas assinaturas moleculares são essenciais para um diagnóstico preciso da doença, avaliação do prognóstico e monitorização das respostas ao tratamento.
• Explorar Processos de DesenvolvimentoOs investigadores utilizam perfis de expressão genética para estudar diferentes estágios de desenvolvimento e diferenciação em vários organismos. Esta pesquisa ilumina os complexos processos biológicos que regem o crescimento e a maturação.
• Avaliar Respostas a Medicamentos: Utilizando microarrays, os cientistas podem avaliar o impacto de diferentes fármacos na expressão génica. Esta aplicação é particularmente valiosa em desenvolvimento de medicamentos e o campo da medicina personalizada, onde compreender as respostas individuais ao tratamento é fundamental.
• Investigar Efeitos AmbientaisOs microarrays também são utilizados para investigar como fatores ambientais, como toxinas e modificações na dieta, influenciam a expressão génica. Esta pesquisa melhora a nossa compreensão da interação entre as condições externas e os sistemas biológicos.

Vantagens do Serviço de Microarray de Profiling de Expressão Génica

• Análise de expressão precisa e simultânea de todo o transcriptoma
• Soluções flexíveis e personalizadas para qualquer projeto
• Disponível para muitas espécies
• Análise de custo-eficácia utilizando o catálogo padrão ou matrizes personalizadas
• Design de estudo excecional, opções de análise de dados e apoio
• Tranquilidade com rastreamento completo de amostras e garantia de qualidade.
• Entrega rápida de resultados de alta qualidade através de processamento automatizado de amostras.

Fluxo de Trabalho de Perfilagem de Expressão Génica com Microarranjos

O fluxo de trabalho geral para microarrays de expressão génica está delineado abaixo. Temos três bem reconhecidos genotipagem plataformas juntamente com diferentes conjuntos, cobrindo diferentes espécies. A nossa equipa de especialistas altamente experientes executa a gestão da qualidade, seguindo todos os procedimentos para garantir resultados confiantes e imparciais.

Especificações do Serviço

	Requisitos de Amostra Mais de 100 ng de RNA total como entrada para a preparação de amostras de microarray. Podemos trabalhar com menos se necessário, e serão aplicadas cobranças adicionais. Nota: Os montantes de amostra são apresentados apenas para referência. Para informações detalhadas, por favor contacte-nos com os seus pedidos personalizados.
Clique	Estratégia de Sequenciamento Uma ampla gama de arrays está disponível para humanos, plantas e animais, ou painéis de arrays de genotipagem personalizados podem ser criados para atender plenamente às suas necessidades específicas. instrumento GeneTitan Scanner GeneChip Illumina iScan A precisão e a fiabilidade dos ensaios são geralmente superiores a 99,5%.
	Análise Bioinformática Fornecemos múltiplas análises de bioinformática personalizadas: Alinhamento e quantificação baseada em TPM/RPKM/FPKM Análise de expressão Estatísticas de SNPs/Indels Análise de splicing alternativo anotação GO e KEGG ...e mais Nota: Os dados recomendados e os conteúdos de análise apresentados são apenas para referência. Para informações detalhadas, por favor contacte-nos com os seus pedidos personalizados.

Pipeline de Análise

Entregáveis

• Dados brutos
• Resultados experimentais
• Relatório de análise de dados

O nosso serviço completo abrange todo o processo, desde o controlo de qualidade das amostras iniciais até à análise de dados abrangente. Além disso, a CD Genomics oferece a flexibilidade de desenhar soluções personalizadas. microarranjos adaptado para atender a requisitos específicos do projeto. Se tiver mais requisitos ou perguntas, não hesite em contactar-nos.

Os resultados parciais estão mostrados abaixo:

1. Como é que a análise da expressão génica se compara a Sequenciação de RNA (RNA-seq)?

Os microarrays de expressão génica oferecem uma abordagem bem estabelecida e rentável para analisar a expressão génica em muitos genes. Em contraste, o RNA-seq oferece um conjunto de dados mais abrangente, com a capacidade adicional de detectar transcritos e isoformas novos. No entanto, o RNA-seq apresenta custos e complexidade aumentados em comparação com a análise de microarrays.

2. Quais são os principais desafios associados aos microarrays de expressão génica?

Um grande desafio com microarrays de expressão génica é a especificidade das sondas, que pode afetar a precisão dos resultados. Além disso, uma preparação cuidadosa das amostras é crucial para prevenir artefatos técnicos que poderiam comprometer a qualidade e a integridade dos dados.

3. Podem os dados de microarray ser integrados com outros dados ómicos?

Sim, microarray os dados podem ser integrados de forma contínua com outros conjuntos de dados ómicos, como a proteómica e a metabolómica. Esta integração facilita uma visão mais holística e abrangente dos sistemas biológicos, aumentando a nossa compreensão da sua complexidade e interconexão.

4. Como podemos garantir que as amostras utilizadas para a hibridação se ligam adequadamente às sondas no microarray? Existe preocupação com a sobre-saturação?

Para garantir que as amostras rotuladas utilizadas para hibridação se liguem adequadamente às sondas no microarray, é importante considerar as quantidades relativas de sondas e amostras rotuladas. Normalmente, a quantidade de sondas de hibridação correspondentes fixadas no microarray excede em muito a quantidade de amostras rotuladas, aliviando as preocupações sobre a possível saturação das sondas. Para microarrays de canal duplo, as sondas fixadas no chip podem garantir suficientemente que ambos os tipos de amostras rotuladas fluorescentemente se liguem completamente às suas respetivas sondas fixadas.

5. Qual é a quantidade de RNA necessária para analisar uma amostra utilizando microarrays de expressão génica?

Para analisar uma amostra com microarrays de expressão génica, diferentes plataformas têm requisitos específicos de quantidade de RNA. Os microarrays de expressão da Agilent necessitam de uma quantidade mínima total de RNA de 200 ng para organismos eucarióticos e procarióticos. Por outro lado, os microarrays da Affymetrix requerem pelo menos 250 ng de RNA total.

Comparação das Plataformas de Expressão Génica RNA-Seq e Microarray para a Avaliação Toxigenómica do Fígado em Estudos de Toxicidade de Curto Prazo em Ratos

Revista: Fronteiras em Genética
Fator de impacto: 4,772
Publicado: 22 de janeiro de 2019

Fundo

A toxicogenómica utiliza o perfil de expressão génica para avaliar a toxicidade, inicialmente com microarrays e agora cada vez mais com RNA-SeqA RNA-Seq fornece uma visão mais detalhada ao sequenciar todo o transcriptoma, mas possui arquivos de dados maiores e uma análise mais complexa em comparação com microarrays. Apesar das suas vantagens, há uma comparação limitada entre RNA-Seq e microarrays em estudos de toxicidade, o que suscita a necessidade de mais investigação sobre a sua eficácia relativa.

Materiais e Métodos

Resultados

Histopatologia: A administração de ANIT, MDA e CCl4 levou à hepatotoxicidade esperada, caracterizada pelo aumento das enzimas hepáticas séricas e alterações histopatológicas hepáticas correspondentes. O APAP e o DCLF não mostraram patologia hepática significativa.

Análise de Componentes Principais (PCA): A PCA de dados de RNA-Seq e microarrays revelou uma clara separação das amostras ANIT, MDA e CCl4 em relação aos controlos, enquanto as amostras tratadas com APAP não se separaram, refletindo mudanças mínimas na expressão génica.

Figura 1. (A) Análise de componentes principais (PCA) do conjunto de dados de RNA-seq e microarray para 26 amostras de fígado.

Concordância Absoluta da Expressão Génica: Os coeficientes de correlação de Spearman mostraram uma alta concordância entre as plataformas de RNA-Seq e microarray para ANIT, MDA e CCl4. No entanto, APAP e DCLF mostraram correlações mais fracas, indicando a sensibilidade do RNA-Seq a genes de baixa expressão.

Concordância de DEGs: A RNA-Seq identificou mais DEGs em comparação com microarrays, demonstrando maior sensibilidade e melhor desempenho na captura de alterações na expressão génica, especialmente para genes de baixa expressão e altamente desregulados.

Figura 2. Gráfico de correlação de Spearman para DEGs determinados por RNA-Seq e microarray.

Deteção de DEGs Únicos: A RNA-Seq identificou pelo menos 10 vezes mais DEGs únicos codificadores de proteínas em comparação com microarrays para todos os hepatotóxicos testados, destacando a maior sensibilidade da RNA-Seq.

Figura 3. Genes (colunas) e amostras (linhas) agrupados hierarquicamente com dendrogramas e clusters (barras coloridas de azul).

Caminhos Canónicos: Tanto o RNA-Seq como os microarrays identificaram caminhos relacionados com a toxicidade hepática semelhantes, mas o RNA-Seq detetou caminhos adicionais. Ambas as plataformas revelaram caminhos distintos associados ao fígado para cada hepatotóxico.

Reguladores a Montante: Ambas as plataformas identificaram reguladores a montante sobrepostos e únicos, com a RNA-Seq a revelar reguladores adicionais não encontrados por microarrays.

DEGs não codificantes: A RNA-Seq também detetou uma ampla gama de RNAs não codificantes, com regulação significativa observada em várias categorias. As lncRNAs diferencialmente expressas mostraram potenciais correlações com genes codificadores de proteínas próximos, fornecendo insights sobre os seus papéis biológicos.

Figura 4. Gráfico de vulcão resumindo os DEGs não codificantes específicos de RNA-Seq.

Conclusão

O RNA-Seq supera os microarrays na deteção de toxicidade hepática ao identificar mais genes expressos diferencialmente (DEGs) e vias relevantes, incluindo genes não codificantes. A sua maior sensibilidade e precisão tornam-no uma ferramenta valiosa, embora sejam necessárias bases de dados de RNA-Seq melhoradas para uma melhor integração de dados.

Referência

1. Rao MS, Van Vleet TR, Ciurlionis R, et al. Comparação das plataformas de expressão génica RNA-Seq e microarray para a avaliação toxigenómica do fígado em estudos de toxicidade a curto prazo em ratos. Fronteiras em genética. 2019, 9:636.