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Für die parallele Analyse einer geringen Menge biologischen Probenmaterials wird in der Genomanalyse und Diagnostik auf sogenannte Microarrays zurückgegriffen, die die simultane Auswertung von mehreren tausend Einzelnachweisen (Assays) erlauben. Diese Microarrays sind in DNA-Microarrays und Protein-Microarrays unterteilbar.

Im Falle der DNA-Microarrays kann zwischen Spotted-Microarrays und Oligonukleotid-Microarrays unterschieden werden, die beide dem mRNA- beziehungsweise rRNA-Nachweis dienen. Werden als Sonden Nukleinsäuren genommen, die der mRNA gleichkommen (z.B. cDNA, Oligonukleotide oder PCR-Fragmente), so spricht man von Spotted Microarrays. Handelt es sich bei den verwendeten Sonden um Oligonukelotide, die künstlich hergestellt wurden, wird der Name Oligonukleotid-Microarrays verwendet. Diese Sonden werden auf einem Trägermaterial (z.B. einem Glasträger) an festgelegten Raster-Positionen immobilisiert. Protein Microarrays dienen dem Nachweis von Protein-Protein Interaktionen, der als charakteristischer „Spot“ auf dem Microarray nach einem erfolgtem Waschschritt zu sehen ist. Als Sonde dient hierbei eine geringe Menge Protein, die an dem Trägermaterial immobilisiert wird und nach der Zugabe des zu untersuchenden, aufgereinigten Proteins mit dem Analyt interagiert. Mittels Protein-Microarrays kann allerdings nicht nur unterschieden werden, ob zwei Proteine miteinander interagieren, sondern auch eine quantitative Auswertung der detektierten Spots ist möglich.

Je nach Interaktionstyp können Protein-Microarrays in Reverse Phase Protein Microarrays (Lysat Microarray), Antikörper Microarrays, Antigen Microarrays und Proteindomänen Microarrays unterteilt werden. Reverse Phase Protein Microarrays werden für den Antigen-Nachweis in Zelllysaten oder Proteinfraktionen verwendet. Für die letztendliche Detektion nutzt man meist einen Fluoreszenz- oder Enzym- konjugierten Zweitantikörper (z.B. die Meerrettichperoxidase), dessen Fluoreszenzemission nach seiner Anregung beziehungsweise dessen Katalyse durch Farbumschlag gemessen werden kann. Antikörper Microarrays nutzen als Sonde für die Detektion eines Antigens spezifische Antikörper (Fängerantikörper), die wiederum selbst zwecks Detektion ein Konjugat tragen, oder sie werden mittels einen zweiten Detektionsantikörpers detektiert (ähnlich wie bei Enzyme Linked Immunosorbent Assays, kurz ELISA). Antigen Microarrays verwenden verschiedene Antigene als Sonden und weisen somit spezifische Antikörper in Blutseren nach. Auch hier wird nach der Inkubation ein konjugierter Detektionsantikörper hinzugegeben. Rekombinante Proteine erfüllen die Rolle der Sonde bei den sogenannten Proteindomänen Microarrays, und ermöglichen so den spezifischen Nachweis der Interaktion einer Proteinprobe mit der zu untersuchenden Proteindomäne, die über ein nicht-bindenden Teil am Trägermaterial fixiert wurde.

Transfektions-Microarrays dienen der Untersuchung von unterschiedlichen Zelllinien, die in jeder Testfläche, mit der Hilfe eines Transfektions-Reagens, mit einer spezifischen DNA transfiziert werden. So ist die Auswirkung von unterschiedlichen Genen auf den Phänotyp von Zellen parallel detektierbar.

Die immunhistologische Untersuchung von zylindrischen Gewebeproben (ausgestanzt aus Gewebe, Biopsie) auf einem Objektträger wird als Tissue-Microarrays bezeichnet. Hierbei kann mittels eines spezifischen Antikörpers zum Beispiel die Anwesenheit eines Tumors in verschiedenen Geweben parallel untersucht werden.

Heutzutage sind Microarrays aus dem Bereich der Biochemie, Genetik, Medizin, Molekularbiologie und Pharmazie nicht mehr weg zu denken.