Появление возможности одновременно определять уровень экспрессии тысяч генов изменило многие стороны исследования в области онкологии, позволив оценить характер функционирования всего генома.
Кроме того, эта технология может использоваться для классификации опухолей в зависимости от экспрессии генов. Технология ДНК-биочипов на твердой подложке основана на одновременном исследовании множества фрагментов ДНК, многие из которых получают с помощью обратной транскриптазы из мРНК; их называют комплементарными ДНК, или кДНК.
Обычно исследование экспрессии генов начинают с тех, которые наиболее важны в патогенезе конкретного заболевания.
Разработано много методик, полезных для исследования экспрессии генов. Вычитательная (субтрактивная) гибридизация основана на создании библиотек кДНК для выявления РНК, имеющихся в одних образцах, но отсутствующих в других. Другие новые методики, такие как супрессивная вычитательная гибридизация и репрезентативный дифференциальный анализ экспрессии генов, позволяют исследовать малые образцы.
Вычитательные методы использовали для выявления многих генов, связанных с биологией злокачественных опухолей. Эта технология требует попарного сравнения образцов и значительных затрат времени на клонирование, что делает невозможным ее поточное применение. Дифференциальный дисплей — новая техника, для которой сначала нарабатывают набор фрагментов кДНК из двух идентично приготовленных образцов РНК. Эти фрагменты затем переносят в гель, проводят электрофорез и полученные результаты сравнивают.
Преимущество этого исследования заключается в возможности его выполнения в любой лаборатории, однако для точного определения гена его необходимо выделить и ссквенировать. Это требует много времени, сил и специального оборудования. Также существуют методики исследования более крупных фрагментов ДНК, основанные на технологиях, разработанных Edwin Southern.
Широкомасштабное секвенирование библиотек кДНК изначально было предложено для исследования транскрибируемых регионов человеческого генома. Транскрибируемые последовательности, расшифрованные в результате секвенирования кДНК, стали известны как маркерные экспрессирующиеся последовательности (EST — expressed sequence tags).
Один из первых крупных проектов в этой области был осуществлен при сотрудничестве компании Merck и Washington University. Исследование транскриптов этим методом очень точное, но дорогостоящее и требует больших затрат труда. Структура маркерных экспрессирующихся последовательностей доступна на интернет-сайтах.
Серийный анализ экспрессии генов разработан для эффективного подсчета больших количеств мРНК-транскриптов. Это преимущественно автоматизированная технология, ее эффективность позволяет сделать стоимость секвенирования относительно невысокой.
