発現解析を発展させる技術！（マイクロアレイ編）（１／６）

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前項で解説したように、マイクロアレイは複数の遺伝子を同時に、網羅的に解析できるアレイテクノロジーです。手法とともに製品との関連を見ていきます。

マイクロアレイのTOPIX
・マイクロアレイの原理
・マイクロアレイの作成法（フォトリグラフ法・スタンフォード法・3次元アレイ）
・マイクロアレイのアプリケーション
・機器選定のポイント
・励起光源に各種ランプを用いる機器 / 励起光源にレーザーを用いる機器
・マイクロアレイヤー（ピンタイプマイクロアレイヤー / ノズルタイプマイクロアレイヤー）
・自動ハイブリダイゼーション装置

DNAマイクロアレイ

DNAマイクロアレイでは、目的遺伝子の増減をプローブとのハイブリダイゼーションの有無とその量で検出します。調べたい遺伝子（群）と相補性のある配列の一部をスライド・メンブラン上にスポットし、それに対してサンプルの蛍光標識（マクロアレイの場合一部放射線同位体標識）したmRNA（cDNA）をハイブリダイズさせ、シグナルの有無・増減を検出器で検出するという方法です（図６）。

解析したい遺伝子配列と相補な配列（プローブ）をアレイ基盤上に配置し、そこへ蛍光・放射線標識したサンプルのmRNA（cDNA）をハイブリダイゼーションさせる。コントロールと比べてmRNA発現量の変化が見られる遺伝子については、シグナル強度の増減の形で検出することができます。単色法は、図のように特定遺伝子の経時的発現量の変化などを解析する場合に有効な手段です。

解析したい遺伝子配列と相補な配列（プローブ）をアレイ基盤上に配置し、そこへ蛍光標識したサンプルのmRNA(cDNA)をハイブリダイゼーションさせる。コントロールサンプルと比べてmRNA発現量の変化が見られる遺伝子については、蛍光強度の増減と色調の変化の形で検出することができます。2色法は、遺伝子発現の量的変化とともに質的変化も同時に捕らえることが出来るので、一度に大量のデータを得ることが出来ます。

DNA/DNA、DNA/RNAのハイブリダイゼーションでは、適切な条件下においては１塩基の違いも許さない非常に精度の高い塩基認識が行われるため、複数遺伝子に対して同時に、精度の高い発現解析が可能となります。

ただ、コントロールとサンプルとで、実験操作や条件の違いにより得られるmRNA（cDNA）の量や、ハイブリダイゼーション効率が変化する場合があります。

そのため、実験精度を上げるためにコントロールとサンプルで、発現量が変わらない遺伝子や蛍光色素をスタンダードとして、mRNAの回収率・ハイブリダイゼーション精度を修正することが必須となります。

修正した値を加味し、コントロールとの発現量の増減をグラフ化すると（図７）のようなデータが得られます。

SNPsタイピングの場合も発現解析と同様に、アレイ上に存在するプローブをそれぞれのSNPsに対応するようデザインし、サンプルに対してハイブリダイゼーションさせます。プローブの種類を増やすことにより、１回で大量のSNPsを解析できるのも、アレイを用いたSNPs解析のメリットです。

それぞれの遺伝子で、蛍光色素の種類によるシグナル強度差を修正した値を用いてグラフを作製します。コントロールとサンプルで、シグナル強度の変化の閾値を設定し、その中でも有意な差がある遺伝子について発現量の変化が見られたと見なします。

なお、タンパク質やRNAをスポットしたアレイもマイクロアレイと呼ばれることがあります。ここではこれらのアレイとの誤用を防ぐため、DNAマイクロアレイ（もしくはDNAチップ）と表記していきます。また、この特集上であつかうアレイは、特別な表記がない限りDNAマイクロアレイのことを指しています。

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