النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
Biochips and Microarrays for Drug Discovery
المؤلف:
John M Walker and Ralph Rapley
المصدر:
Molecular Biology and Biotechnology 5th Edition
الجزء والصفحة:
21-12-2020
1391
Biochips and Microarrays for Drug Discovery
Biochip is a broad term indicating the use of microchip technology in molecular biology and can be defined as arrays of selected biomolecules immobilised on a surface. DNA microarray is a rapid method of sequencing and analysing genes. An array is an orderly arrangement of samples. The sample spot sizes in microarray are usually less than 200 mm in diameter. It is comprised of DNA probes formatted on a microscale (biochips) plus the instruments needed to handle samples (automated robotics), read the reporter molecules (scanners) and analyse the data (bioinformatic tools).
1. Finding Lead Compounds
With an emphasis on functional genomics rather than sequencing, drug discovery programmes are using custom chips to find lead compounds. It has already been shown that it is possible to treat cells with compounds and compare the resulting patterns of gene expression with patterns previously obtained when treating cells in known ways, thereby identifying which proteins or targets the compound is altering. Such in vitro target identification should greatly improve the inefficient conventional methods of developing drugs. Because animal testing of compounds is
expensive, time consuming and has other negative aspects, DNA microarrays are likely to improve the efficiency of drug discovery by supplementing the information obtained by traditional animal testing.
2. High-throughput cDNA Microarrays
High-throughput gene expression analysis is playing an important part in the drug discovery process in a genomic-oriented atmosphere. This requires an ability to survey and compare rapidly gene expression levels between reference and test samples. In this setting, microarray technology is exploiting collections of known sequences to pinpoint drug targets.
Assay miniaturisation and microfluidics have shown promise in highthroughput screening. Microfluidic lab-on-a-chip technology has been widely used to provide small volumes and fluid connections and could eventually outperform conventionally used robotic fluid handling.8
3. Use of Gene Expression Data to Find New Drug Targets
Comprehensive gene expression analysis data and powerful computational methods coupled with appropriate genetically modified organisms can be used to decipher the function of previously uncharacterised genes.
Comprehensive gene expression profiles of cells have been used to generate databases with a wide variety of phenotypes and following different chemical treatments through the accurate and systematic analysis of gene expression en masse. Such compendia of gene expression profiles were used as a pattern matching tool to identify novel gene functions and to understand the biochemical basis of drug action. This approach can be applied for drug discovery and development. Gene expression data highlight meaningful differences between normal and disease-related genes and document the effects of drugs on gene function.
Gene expression analysis is the first new technology to be applied for many steps in the drug development process. Microarrays are being used
Table . Role of microarrays in drug discovery.
for genome-wide expression monitoring, large-scale polymorphism screening and mapping. These technologies permit the measurement of gene expression components of disease and the identification of promising new drug targets. Drug target validation and identification of secondary drug target effects can be facilitated by using DNA microarrays.
Gene chip technology also provides a method of predicting sideeffects of drugs and choosing those for development that have minimal or no adverse effects. Several ways in which microarray analysis is likely to affect drug discovery are listed in Table .
Gene expression analysis has an important application in analysis of signalling pathways of relevance to cancer and inflammation for drug target evaluation. Since activation of signalling pathways leads to mRNA expression, parallel measurement of mRNA expression is the most practical method of determining if a gene is expressed or not.
4. Investigation of the Mechanism of Drug Action
Analysis of genes can contribute to determination of the mechanism of action of a drug. Several events are triggered by the initial action of a drug. The ability to screen thousands of genes simultaneously may help in the identification of potential drug effectors. This allows the formulation of sound hypotheses of mechanism of action of drugs to be formed and tested in subsequent investigations.