Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
W. Stöcker und W. Schlumberger

Makroarray

Makroarray
Synonym(e)
DNA-Array; Filter-Array; Membran-Array; Peptid-Array; Protein-Array;
Englischer Begriff
macroarray
Definition
Flächiges Substrat für die parallele Analyse von bis zu 10.000 Parametern in einer Flüssigkeit (Multiparameteranalytik). Das Substrat enthält in einer definierten Anordnung (Array) bis zu 10.000 „spots“ oder „dots“ aus unterschiedlichen Testsubstanzen, z. B. Nukleinsäuren (DNA-Array) oder Proteinen (Proteinarray). Der Abstand zwischen benachbarten Spots beträgt bei Makroarrays in der Regel >500 μm, die Übergänge zum Mikroarray sind fließend.
Analyseprinzip
Das Makroarray wird mit einer Probenflüssigkeit inkubiert und anschließend zur Entfernung ungebundener Probenbestandteile gewaschen. Bei den meisten Anwendungen werden dann die gebundenen Reaktanden in einem zweiten Reaktionsschritt markiert, z. B. über eine chemische oder enzymatische Reaktion, oder nach dem Prinzip eines Sandwich-Assays (s. Sandwich-Assay) über einen markierten sekundären Antikörper. Im Ergebnis erhält man im positiven Fall Farbpräzipitate, Fluoreszenz- oder Lumineszenz-Signale, oder, bei Verwendung radioaktiver Isotope zur Markierung, die Schwärzung eines fotografischen Films. Die Reaktionen werden mit optischen Scannern erfasst. Die Intensität des Signals ist ein Maß für die Konzentration der betreffenden Substanz in der Probe.
Die Herstellung von Makroarrays erfolgt durch positionsdefiniertes Applizieren kleiner, die Testsubstanzen in gelöster Form enthaltender Tropfen von wenigen Nanolitern bis zu einem Mikroliter mit geeigneten Dispensier-Robotern auf ein Trägermaterial, in der Regel eine Membran.
Einsatzgebiete
Makroarrays werden für den parallelen Nachweis von bis zu 10.000 unterschiedlichen Nukleinsäuresequenzen, Peptiden, Proteinen oder Antikörpern eingesetzt, zum Beispiel um cDNA-Klon- sowie Proteinexpressionsbibliotheken zu durchsuchen.
Untersuchungsmaterial
Protein- oder Nukleinsäureisolate aus Geweben und Zellen, Plasma, Serum, Liquor, Urin; für Proteinarrays auch direkter Einsatz von Körperflüssigkeiten.
Ausrüstung
Zum Auslesen von Makroarrays werden in der Regel Chemolumineszenz- oder Fluoreszenz-Imager oder, bei kolorimetrischer Detektion, auch einfache Flachbettscanner eingesetzt.
Praktikabilität – Automatisierung – Kosten
Angesichts des Einsatzschwerpunkts in der Forschung ist eine standardisierte automatische Bearbeitung in der Regel nicht vorgesehen. Die Herstellung der Arrays ist vergleichsweise einfach, da im Gegensatz zum Mikroarray konventionelle Dispensiergeräte zur Arrayherstellung ausreichend sind.
Bewertung – Methodenhierarchie
Makroarray-Analysen sind insbesondere in der Forschung von Bedeutung, wenn es darum geht, mit einfachen Mitteln eine große Anzahl (100–10.000) Parameter in einer Vielzahl von Proben parallel zu bestimmen. Der Vorteil liegt in der Einfachheit der Arrayherstellung. Makroarrays sind in vielen Fällen Vorläufer der Mikroarrays, von denen sie aufgrund der Fortschritte in der Miniaturisierung zunehmend verdrängt werden. In der medizinischen Laboratoriumsdiagnostik ist der Einsatz von Makroarrays bisher kaum verbreitet.