Hvordan påvise GMO med DNA-chip

Metoden går i korthet ut på å velge ut de mest interessante DNA-sekvensmotivene og feste disse på mikrochips. Deretter isoleres DNA fra prøven som skal analyseres, og dette DNAet merkes med fluoresens og hybridiseres til DNAet på mikrochipen.

Publisert

Siden DNA danner dobbelttrådet binding, vil DNA fra prøven binde seg til DNA på chipen, hvis de to DNAene passer til hverandre. Bundet DNA vil da gi signal, noe som vil sees som lysende prikker på chipen.

Siden hver prikk representerer en bestemt DNA sekvens vil man dermed kunne identifisere DNA-sekvensmotiver som finnes i prøvematerialet. Disse vil i neste omgang bli analysert videre, og vil kunne gi grunnlag for å benytte PCR-metodikk og sekvensering.

Dessuten vil man kunne gjøre direkte sammenligninger mot databaser med kjente sekvensmotiver, for å se om de påviste motivene er overrepresentert i bestemte organismegrupper, ligner på kjente gener med interessante funksjoner og så videre.

Bredt utgangspunkt

Utvelgelsen av interessante DNA-sekvensmotiver er kanskje den største utfordringen. I samarbeid med bioinformatikere fra Universitetet i Oslo har forskerne ved Veterinærinstituttet studert hvordan man best utfører utvelgelsen.

Man vet at DNA består av fire ulike baser, som danner basepar, slik at en A på den ene tråden alltid binder seg til en T på den motsatte tråden, og at en C på den ene tråden alltid binder seg til en G på den motsatte tråden.

Hvis et sekvensmotiv er N baser langt finnes det 4 opphøyd i N ulike DNA sekvensmotiver av denne lengden å velge blant. Etter hvert er også hele DNA sekvensen (genomet) til viktige arter av planter, dyr, sopp og bakterier blitt kjent.

Genomet hos for eksempel ris består av til sammen 430 millioner basepar. En del motiver er repetert i genomet. Antallet avhenger av hvor lange motiver vi snakker om - jo kortere, jo flere repetisjoner.

Avgrensing

Man starter med å generere en database med alle tenkelige kombinasjoner av baser av en gitt lengde N. Deretter fjernes alle motiver av lengde N som finnes i det normale genomet for den arten vi studerer.

Deretter fjerner man motiver som har egenskaper som gjør dem mindre interessante, for eksempel motiver som ligner veldig på motiver som finnes i det normale genomet, eller som består av hyppige korte repetisjoner.

Til slutt skal man sitte igjen med så få motiver at man klarer å få alle sammen syntetisert på en chip. Med dagens teknologi er det mulig å syntetisere inntil 6 millioner forskjellige sekvensmotiver på en chip, men dette antallet vokser jevnt. Da forskerne begynte arbeidet for fire år siden var antallet 1 million.

I prosjektet følger forskergruppen to ulike strategier, den ene, som er beskrevet over, leter etter helt ukjente sekvensmotiver. Den andre tar utgangspunkt i alle kjente kloningsvektorer og elementer som har vært benyttet i offentlig kjente genkonstrukter.

Disse sekvenselementene deles da opp i korte sekvensmotiver som syntetiseres på en chip. Dersom en analysert prøve gir signal for sekvensmotiver som man fra før vet er beslektet, så vil det gi raskere mulighet for å identifisere en mulig genmodifisering.

Siden man da ikke leter etter helt ukjente sekvenselementer, vil man lettere kunne vite når man står overfor en reell genmodifisering. Ulempen er at det kan være større risiko for å gå glipp av “kreative” genmodifiseringer.

Siden det kan være vanskelig å gjennomføre genmodifisering med bare ukjente sekvenselementer, forventes det at den siste strategien likevel vil ha stor sannsynlighet for å fange opp eventuelt ukjent genmodifisert materiale.

Lenker:

Les artikkelen av Nesvold med flere i Bioinformatics
Les mer om EU-prosjektet Co-Extra
Se Web-TV med DNA-chipen og GMO-påvisning