Генетска анализа

 

Генетската анализа била целокупниот процес на проучување и истражување во областите на науката кои вклучувале генетика и молекуларна биологија. Постоеле голем број на апликации кои биле развиени од ова истражување, а тие исто така се сметале за делови од процесот. Основниот систем на анализа се вртел околу општата генетика. Основните студии вклучувале идентификација на гени и наследни нарушувања. Ова истражување се спроведувало со векови и на физичко набљудување од големи размери и на повеќе микроскопски размери. Генетската анализа можела да се користи генерално за да се опишеле методите кои се користеле и произлегувале од науките за генетика и молекуларната биологија, или за апликации кои произлегувале од ова истражување.

Можела да се направи генетска анализа за да се идентификувале генетските/наследни нарушувања и, исто така, да се направела диференцијална дијагноза кај одредени соматски болести како што бил ракот. Генетските анализи на ракот вклучувале откривање на мутации, фузиони гени и промени во бројот на копии на ДНК.

Микробиолог од ФДА подготвувал ДНК примероци за анализа на гел електрофореза

Историја на генетска анализа

Голем дел од истражувањата кои ја поставиле основата на генетската анализа започнале во праисторијата. Раните луѓе откриле дека можеле да практикувале селективно одгледување за да ги подобреле културите и животните. Тие, исто така, идентификувале наследни особини кај луѓето кои биле елиминирани со текот на годините. Многуте генетски анализи постепено еволуирале со текот на времето.

Менделово истражување

Главна статија: Polymerase chain reaction

Модерната генетска анализа започнала во средината на 1800-тите со истражување спроведено од Грегор Мендел. Мендел, кој бил познат како „татко на модерната генетика“, бил инспириран да ги проучувал варијациите кај растенијата. Помеѓу 1856 и 1863 година, Мендел одгледувал и тестирал околу 29.000 растенија од грашок (т.е. Pisum sativum). Оваа студија покажала дека едно од четири растенија на грашок имало чистокрвни рецесивни алели, две од четири биле хибридни и едно од четири биле доминантни во чистокрвни. Неговите експерименти го наведоле да направи две генерализации, Законот за сегрегација и Законот за независен асортиман, кој подоцна станал познат како Менделови закони за наследување. Немајќи основно разбирање за наследноста, Мендел набљудувал различни организми и прво користел генетска анализа за да откриел дека особините биле наследени од родителите и тие особини можеле да варираат помеѓу децата. Подоцна, било откриено дека единиците во секоја клетка биле одговорни за овие особини. Овие единици се нарекувале гени. Секој ген бил дефиниран со серија на амино киселини кои создавале протеини одговорни за генетските особини.

Различни видови на генетска анализа

Генетските анализи вклучувале молекуларни технологии како што биле PCR, RT-PCR, секвенционирање на ДНК и ДНК микронизи, и цитогенетски методи како што биле кариотипизација и флуоресценција in situ хибридизација.

Апарат за електрофореза

Секвенционирање на ДНК

Секвенционирањето на ДНК било од суштинско значење за примената на генетската анализа. Овој процес се користел за одредување на редоследот на нуклеотидните бази. Секоја молекула на ДНК била направена од аденин, гванин, цитозин и тимин, кои одредувале каква функција ќе имале гените. Ова за прв пат било откриено во текот на 1970-тите. Секвенционирањето на ДНК опфаќало биохемиски методи за одредување на редот на нуклеотидните бази, аденин, гванин, цитозин и тимин, во ДНК олигонуклеотид. Со генерирање на ДНК секвенца за одреден организам, вие ги одредувате моделите што ги сочинувале генетските особини и во некои случаи однесувањето.

Методите на секвенционирање еволуирале од релативно макотрпни процедури засновани на гел до модерни автоматизирани протоколи засновани на означување на боја и откривање во капиларна електрофореза што овозможувале брзо секвенционирање на геномите и транскриптомите во големи размери. Познавањето на ДНК секвенците на гените и другите делови од геномот на организмите станало неопходно за основните истражувања кои ги проучувале биолошките процеси, како и во применетите области како што биле дијагностички или форензички истражувања. Појавата на секвенционирање на ДНК значително го забрзало биолошкото истражување и откривање.

Цитогенетика

Цитогенетиката била гранка на генетиката која се занимавала со проучување на структурата и функцијата на клетката, особено на хромозомите. Полимеразна верижна реакција го проучувала засилувањето на ДНК. Поради блиската анализа на хромозомите во цитогенетиката, абнормалностите полесно се гледале и се дијагностицирале.

Кариотипизација

Кариотип бил бројот и изгледот на хромозомите во јадрото на еукариотската клетка. Терминот се користел и за комплетниот сет на хромозоми во еден вид или индивидуален организам.

Кариотип на хромозоми

Кариотиповите го опишувале бројот на хромозоми и како тие изгледале под светлосен микроскоп. Внимание се посветувало на нивната должина, положбата на центромерите, шемата на ленти, какви било разлики помеѓу половите хромозоми и сите други физички карактеристики. Кариотипизацијата користела систем на проучување на хромозомите за да се идентификувале генетските абнормалности и еволутивните промени во минатото.

ДНК микронизи

ДНК микрониза била збирка на микроскопски ДНК точки прикачени на цврста површина. Научниците користеле ДНК микронизи за мерење на нивоата на изразување на голем број гени истовремено или за генотипирање на повеќе региони на геномот. Кога генот се изразувал во клетка, тој генерирал гласник РНК (mRNA). Прекумерно изразените гени генерирале повеќе mRNA од недоволно изразените гени. Ова можело да се открие на микронизата. Бидејќи низата можела да содржи десетици илјади сонди, експериментот со микросреди можел да постигне многу генетски тестови паралелно. Затоа, низите драматично забрзале многу видови на истраги.

PCR

Полимеразната верижна реакција (PCR) била биохемиска технологија во молекуларната биологија за засилување на една или неколку копии од парче ДНК низ неколку реда на големина, генерирајќи илјадници до милиони копии од одредена ДНК секвенца. PCR сега била вообичаена и често незаменлива техника која се користела во медицинските и биолошките истражувачки лаборатории за различни апликации. Тие вклучувале клонирање на ДНК за секвенционирање, филогенеза базирана на ДНК или функционална анализа на гените; дијагноза на наследни болести; идентификација на генетски отпечатоци од прсти (кои се користеле во форензичките науки и тестовите за татковство); и откривање и дијагностицирање на заразни болести.

Практична примена

Пробив на ракот

Биле направени бројни практични достигнувања во областа на генетиката и молекуларната биологија преку процесите на генетска анализа. Еден од најраспространетите достигнувања во текот на доцниот 20-ти и почетокот на 21-от век било поголемото разбирање на поврзаноста на ракот со генетиката. Со идентификување кои гени во клетките на ракот работеле ненормално, лекарите можеле подобро да дијагностицирале и лекувале рак.

Можности

Ова истражување успеало да ги идентификува концептите на генетски мутации, фузиони гени и промени во бројот на копии на ДНК, а секој ден се постигнувало напредок на теренот. Голем дел од овие апликации довеле до нови видови на науки кои ги користеле основите на генетската анализа. Обратна генетика ги користела методите за да утврдела што недостасувало во генетскиот код или што можело да се додадело за да се променел тој код. Студиите за генетско поврзување ги анализирале просторните распореди на гените и хромозомите. Имало и студии за да се утврделе правните и социјалните и моралните ефекти од зголемувањето на генетската анализа. Можело да се направи генетска анализа за да се идентификувале генетските/наследни нарушувања и, исто така, да се направела диференцијална дијагноза кај одредени соматски болести како што бил ракот. Генетските анализи на ракот вклучувале откривање на мутации, фузиони гени и промени во бројот на копии на ДНК.