CENTRO RICERCHE SCIENTIFICHE DOTT. DINO PALADIN ADVANCED BIOTECHNOLOGIES www.abnanotec.com CRS EDUCATIONAL: CRS MICROARRAYS 1 I MICROARRAYS E LO STUDIO DELLA FARMACORESISTENZA NEL CASO DEL TUMORE ALLA MAMMELLA La tecnologia dei microarrays può trovare applicazione nella ricerca genomica funzionale: permette di analizzare simultaneamente migliaia di geni e di quantificarne i livelli di espressione relativa. Nell’ambito della salute umana e della terapia, le conoscenze che derivano da questo tipo di studi possono aiutare a definire le cause e le conseguenze di una particolare patologia, a capire come i farmaci agiscono nelle cellule e nell’organismo e quali prodotti genici potrebbero essere utilizzati come agenti terapeutici: i microarray trovano diretta applicazione per gli studi sulla resistenza ai farmaci antitumorali. La farmacoresistenza è la causa più frequente del fallimento della chemioterapia in pazienti oncologici. Finora la ricerca ha permesso di identificare numerosi geni coinvolti nello sviluppo del fenotipo resistente, di definire il loro meccanismo d’azione e di regolazione nei tessuti normali e tumorali. Gli studi di espressione di tali geni hanno un significato prognostico e predittivo sull’efficacia della chemioterapia. Lo studio dei meccanismi che inducono la resistenza permette all’oncologo di conoscere se il tumore è resistente e quali forme di resistenza sono eventualmente presenti; tale conoscenza consente di procedere ad un miglioramento dei protocolli terapeutici. Il microarray ad oligonucleotidi (ad elevata densità) è il sistema d'indagine qui proposto per lo studio della farmacoresistenza in campioni clinici di tumore mammario. Consente l’analisi quantitativa dell'espressione genica di un elevato numero di geni (da 5.000 a 10.000). Dall'analisi del profilo di espressione di queste popolazioni è possibile identificare un sottogruppo di geni, marcatori della farmacoresistenza, caratteristici per quel tipo tumorale; tali marker vengono poi studiati mediante l’analisi statistica per valutare il loro valore predittivo nella risposta alla chemioterapia. DURANTE L’ESERCITAZIONE LO STUDENTE HA L’OPPORTUNITA’ DI COMPRENDERE: • Cos’è un microarray e come si studiano geni differenzialmente espressi nel caso specifico del tumore alla mammella • Le singole fasi per la preparazione del campione biologico (biopsia di tumore mammario) per l’analisi al microarray La presentazione, mediante un approccio sperimentale semplice, facilita la didattica delle scienze, in particolare negli aspetti riguardanti le biotecnologie e le applicazioni nell’ambito della ricerca medica. Sede Operativa: C.R.S. Centro Ricerche Scientifiche Laboratorio: Via Svizzera 16 -35127 PADOVA Via IV Novembre, 68 Tel 049-760191 - Fax 049-8709510 31045 Motta di Livenza (TV) Distribuito da AB ANALITICA srl – www. abanalitica.it ST CRSMicroarray1 190405.doc CRS EDUCATIONAL: CRS MICROARRAYS 1 DESCRIZIONE DEL PRODOTTO Viene fornito ai docenti e agli studenti un CD ROM con una presentazione che spieghi in maniera semplice ed esaustiva cos’è un microarray, come si procede per la sintesi di un chip/microarray, le possibili applicazioni di tale tecnologia nell’ambito della ricerca medica ed in particolare nello studio di geni differenzialmente espressi nella farmacoresistenza nel caso del tumore alla mammella. Vengono spiegate in maniera dettagliata tutte le fasi di preparazione del campione da analizzare con il microarray, la strumentazione necessaria per tale analisi e come si procede all’analisi finale dei dati ottenuti con un microarray. E E S T R A Z O N E d R N A ES ST TR RA AZ ZIIIO ON NE Ed deeellllll’’’R RN NA A T T O T A L E d m p o n TO OT TA AL LE Ed daaalll cccaaam mp piiio on neee D m D mpppiiiooonnniii tttiiissssssuuutttaaallliii Daaa cccaaam B B Biiiooopppsssiiiaaa iiinnnccciiisssiiiooonnnaaallleee ooo ppprrreeellliiieeevvvooo TTTrrruuu cccuuuttt))) A A N A L A A S Q U A L T A T V Q U A N T T A T V AN NA AL LIIIS SIII Q A///Q QU A QU UA AL LIIIT TA AT TIIIV VA UA AN NT TIIIT TA AT TIIIV VA d e l l ’ R N A e s t r a t t o d e l l ’ R N A e s t r a t t o dell’RNA estratto D m D R N A O A E RN meeedddiiiaaannnttteee NA OTTTA E,,, m Daaa R A TTTO ALLLE tttrrraaassscccrrriiizzziiiooonnneee iiinnn vvviiitttrrrooo cccooonnn lllaaa TTT777 R m A N R meeerrraaasssiii sssiii ooottttttiiieeennneee A pppooollliiim NA RN R R N N S E N S O R N A A A RN NA AA AN NTTTIIIS SE EN NS SO O (((aaaR RN NA A))) A A M P L F C A Z O N E d R N A AM MP PL LIIIF FIIIC CA AZ ZIIIO ON NE Ed deeellllll’’’R RN NA A eee p p o d u o n d R N A A N T S E N S O od du uzzziiio on neee d diii R RN NA AA AN NT TIIIS SE EN NS SO O prrro M M A R C A T U R A d R N A o n MA AR RC CA AT TU UR RA Ad deeellllll’’’aaaR RN NA A ccco on n aaaaaaU U T P C Y C Y UT TP P---C CY Y333///C CY Y555 FFFllluuuooorrrooofffooorrriii uuutttiiillliiizzzzzzaaatttiii::: C Y Y C C CY CY Y333 eee C Y555 IIIB O N E u A R R A Y B R D A Z d NE E sssu uA AR RR RA AY Yd BR RIIID DA AZ ZIIIO ON diii O O L G O N U C L E O T D O D N A OL LIIIG GO ON NU UC CL LE EO OT TIIID DIII O O cccD DN NA A A A C Q U S Z O N E d m m g n AC CQ QU UIIIS SIIIZ ZIIIO ON NE Ed deeellllll’’’iiim mm maaag giiin neee,,, Q U A N T I F I C A Z I O N E d e l s e g n Q QU UA AN NT TIIF FIIC CA AZ ZIIO ON NE Ed deell sseeg gn naaallleee d i f l u o r e s c e n z a d i f l u o r e s c e n z a di fluorescenza A A N A L S S T A T S T C A D E D A T AN NA AL LIIIS SIII S ST TA AT TIIIS ST TIIIC CA AD DE EIII D DA AT TIII LLLaaa fffaaassseee dddiii iiibbbrrriiidddaaazzziiiooonnneee aaavvvvvviiieeennneee m m meeedddiiiaaannnttteee iiibbbrrriiidddaaatttooorrreee aaauuutttooom m maaatttiiicccooo (((H y b r i d i z a t H b i d i z a t S y r Hybridizatiiiooonnn S Stttaaatttiiiooonnn))) E E S C A N N E R SC CA NE ER R::: Esss... dddiii S AN NN m m miiicccrrrooossscccooopppiiiooo cccooonnnfffooocccaaallleee iiinnn gggrrraaadddooo dddiii eeecccccciiitttaaarrreee iii ddduuueee fffllluuuooorrrooofffooorrriii eee dddiii rrriiillleeevvvaaarrreee lllaaa fffllluuuooorrreeesssccceeennnzzzaaa eeem m meeessssssaaa Sede Operativa: C.R.S. Centro Ricerche Scientifiche Laboratorio: Via Svizzera 16 -35127 PADOVA Via IV Novembre, 68 Tel 049-760191 - Fax 049-8709510 31045 Motta di Livenza (TV) Distribuito da AB ANALITICA srl – www. abanalitica.it ST CRSMicroarray1 190405.doc CRS EDUCATIONAL: CRS MICROARRAYS 1 CARATTERISTICHE DEL PRODOTTO ► I prodotti della linea CRS EDUCATIONAL sono rivolti a docenti e studenti universitari, per la formazione universitaria, post-universitaria e per l’aggiornamento professionale. ► Obiettivi dell’esperienza: conoscenza della tecnica dei microarrays e dello studio dell’espressione genica e possibili applicazioni nell’ambito della ricerca medica. ► Il prodotto è costituito da: un CD ROM per l’insegnante e lo studente: una presentazione che funge da vera e propria traccia per una lezione teorica e per una eventuale esercitazione pratica sperimentale. Saranno mostrati dei link dinamici relativi ad alcune fasi dell’allestimento di un esperimento di microarray, con i protocolli relativi ai diversi step per la sintesi di un chip/microarray e la preparazione del campione da analizzare; sarà inoltre data ampia spiegazione sugli strumenti utilizzati per tale analisi. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI M. J. van de Vijer et al., A gene expression signature as a predictor of survival in breast cancer; The New England Journal of medicine, vol. 347, n° 25, December 19, 2002, pp. 1999-2009 M. West et al., Predicting the clinical status of human breast cancer by using gene expression profiles; PNAS, September 25,2001, vol. 98, n° 20, pp. 11462-11467 J. J. W. Chen, R. Wu et al., Profiling expression patterns and isolating differentially expressed genes by cDNA microarray system with colorimetric detection; Genomics, vol. 51, pp. 313-324, 1998 J. Khan, L. H. Saal et al., Expression profiling in cancer using cDNA microarray; Electrophoresis, vol. 20, pp. 223-229, 1999 K. Nooter, G. B. Riviere et al., The prognostic significance of expression of the multidrug resistance-associated protein (MRP) in primary breast cancer; British Journal of Cancer, vol. 76 (4), pp. 486-493, 1997 J. Robert, Resistance to anticancer drugs: are we ready to use biological information for the treatment of patients with cancer?; Therapeutic Drug Monitoring, vol. 20, pp. 581-587, 1998 Sede Operativa: C.R.S. Centro Ricerche Scientifiche Laboratorio: Via Svizzera 16 -35127 PADOVA Via IV Novembre, 68 Tel 049-760191 - Fax 049-8709510 31045 Motta di Livenza (TV) Distribuito da AB ANALITICA srl – www. abanalitica.it ST CRSMicroarray1 190405.doc CRS EDUCATIONAL: CRS MICROARRAYS 1 IL FUTURO DELLA RICERCA PER MIGLIORARE IL NOSTRO DOMANI “La scienza non può stabilire dei fini e tanto meno inculcarli negli esseri umani; la scienza, al più, può fornire i mezzi con i quali raggiungere certi fini. Ma i fini stessi sono concepiti da persone con alti ideali etici.” Albert Einstein, Pensieri degli anni difficili I prodotti CRS EDUCATIONAL rappresentano una risposta alle esigenze delle strutture di formazione che dovendo operare con numerosi allievi, non sempre hanno a disposizione risorse di personale e di tempo per confezionare il materiale necessario per ogni studente. La linea CRS EDUCATIONAL consente di toccare con mano la realtà dell’innovazione tecnologica relativamente alle scienze biologiche. Pensati e studiati da persone con consolidata esperienza nell’ambito della ricerca e della diagnostica molecolare, i kit rappresentano per lo studente una concreta chiave interpretativa di una teoria spesso considerata lontana e astratta. Il nostro obiettivo è fornire ai docenti degli strumenti utili a stimolare negli studenti capacità critica e curiosità metodologiche verso le tematiche proposte in classe. Gli esperimenti proposti permetteranno agli studenti di valutare le implicazioni nella vita e nelle attività umane, dei più moderni metodi d’indagine scientifica legati alla diagnostica medica e alle biotecnologie. CODICE PRODOTTO FORMATO DEL KIT DESCRIZIONE 23-01 CRS REAL TIME 1 Quantificazione di un gene housekeeping 20-30 STUDENTI 23-02 CRS GENETICA 1 Determinazione della predisposizione genetica alla celiachia 20-30 STUDENTI 23-03 CRS GENETICA 2 Typing molecolare ed ereditarietà 20-30 STUDENTI 23-04-CD CRS MICROARRAYS 1 I microarrays e lo studio della farmacoresistenza nel caso del tumore alla mammella Sede Operativa: C.R.S. Centro Ricerche Scientifiche Laboratorio: Via Svizzera 16 -35127 PADOVA Via IV Novembre, 68 Tel 049-760191 - Fax 049-8709510 31045 Motta di Livenza (TV) CD Distribuito da AB ANALITICA srl – www. abanalitica.it ST CRSMicroarray1 190405.doc