第八章 基因表达数据分析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 基因表达数据分析,Where?,Go?,生物信息学,和,基因芯片,是新内容,;,生物信息学,基因芯片,促进,丰富,提纲,一 基因芯片简介,(1),基因芯片的发展历史,(2),基因芯片的分类,(3),基因芯片的基本原理,(4),基因芯片的技术流程,(5),基因芯片的应用,二 生物信息学在基因芯片中的应用,(1),基因芯片数据流关系图,(2),生物信息学在基因芯片中的应用,一 基因芯片简介,1.,基因芯片的发展历史,Southern & Northern,Blot,Dot,Blot,Microarray,Microarray,高通量、,自动化、,灵敏度高,2.,基因芯片的分类,(,一,),按载体材料分类,玻璃芯片、硅芯片、陶瓷芯片。,(,二,),按点样方式分类,原位合成芯片、点样芯片。,(,三,),按基因芯片的使用功能,测序芯片、表达谱芯片、基因差异表达分析芯片,。,3.,基因芯片的基本原理,基因芯片（,gene chip,），又称,DNA,微阵列,（,microarray,），将大量探针以高密度固定于支持物上，然后与标记的核酸样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而判断样品中靶分子的数量。,基因芯片的基本原理,:,碱基互补匹配,。,基因芯片,荧光标记的样品,共聚焦显微镜,获取荧光图象,杂交结果分析,探 针 设 计,杂交,4.,基因芯片的技术流程,芯片制作、,样品制备、,分子杂交、,信号检测与结果分析,基因芯片,荧光标记的样品,共聚焦显微镜,获取荧光图象,杂交结果分析,探 针 设 计,杂交,芯片制作,样品准备,样品的分离纯化：,DNA , mRNA,扩增：,PCR, RTPCR,，固相,PCR,样品的标记：,荧光标记（常用,Cy3,、,Cy5,）,分子杂交,信号检测与结果分析,5.,基因芯片的应用,测序、,表达谱分析、,基因表达差异分析,基因芯片测序流程,基因芯片用于基因诊断,:,通过基因芯片诊断地中海贫血患者的血液细胞发现在,B-,珠蛋白基因中存在,3,个明确的突变位点,.,二、生物信息学在基因芯片中的应用,提取什么信息,如何提取信息,如何处理和利用信息,确定芯片检测目标,芯片设计,数据管理与分析,探针设计,解决杂交条件一致性问题,芯片优化,提高芯片制备效率,公共 数据库,专用 数据库,确定目标,选择待检测的目标序列,数据分析,分析杂交检测结果及可靠性,基因芯片 数据库,图像处理,数 据 库 查 询 序 列 分 析,生 物 信 息 学,数 据 挖 掘 数 据 可 视 化,杂交检测图像,基因芯片数据流图,1.,基因芯片数据流关系图,体现在三个方面,:,芯片设计,可靠性分析,数据分析,2.,生物信息学在基因芯片中的应用,(1),芯片设计的一般性原则,(1),互补性,(2),敏感性和特异性,(3),容错性,:,采用冗余探针,(4),可靠性,(5),可控性,:,设置质量控制探针,(6),可读性,:,通过探针布局,使杂交信号便于观察理解,基因芯片检测的根本原理,DNA,的变性和复性,.,因此探针如果在同一个芯片上与不同的点进行杂交,要求,杂交的温度要尽可能一致,.,Tm:,凡使,50%,杂交体分子发生变性分解的温度称为解链温度,即,Tm.,(1),芯片设计的一般性原则,一个理想的基因芯片图像具有以下几个性质：,（,1,）芯片单元的形状和尺寸相同；,（,2,）每个单元的中心位于象素点上；,（,3,）无灰尘等引起的噪声信号；,（,4,）最小和均匀的图像背景强度。,(2),可靠性分析,(3),数据分析,图象预处理,网格定位,背景滤除,荧光信号提取,归一化处理,网格定位结果,背景区域,背景滤除,荧光信号提取,Cluster,配合,TreeView,软件,红,:,正调节,绿,:,负调节,黑,:,不变化或参照,存在的问题,急需解决的问题,：,生物芯片的重复利用。,生物芯片的多重用途。,统一的行业标准。,定量分析。,降低检测生物芯片的仪器的价格。,