基因芯片的应用

基因芯片基本原理基因芯片即DNA芯片的原理是基于核酸分子碱基互补配对的原则，利用信息技术、微电子、精密机械和光电子等技术将DNA分子片段排列在支持物表面构成微点阵，标记的样品分子与微点阵上的DNA分子杂交后，可以高通量大规模地分析检测样品中多个基因的表达状况或特定基因的存在。谀取光密度EST分析0.01O2G4外,6彳除订，制隹芯片OO基因芯片的制作技术基因芯片的整个分析过程主要可以分为四个步骤，即芯片点阵的构建、样品的制备、生物分子反应和信号检测与分析。1、芯片点阵的构建：制备芯片主要采用表面化学的方法处理载体，然后使探针分子按照特定的排列顺序排列在载体上。基因芯片根据探针制备及固定方法的不同又可以分为寡核甘酸芯片和cDNA芯片，其中寡核甘酸的制演方法根据是否需要事先合成寡核甘酸分为原位合成和合成后微点样两大技术，而原位合成法又分为光导化学合成法、分子印章法、原位喷印合成法等；2、样品的制备与标记：生物样品往往是非常复杂的生物分子混合体，一般不能直接与芯片反应，必须进行生物处理，并进行体外扩增，然后加以标记才能使目标基因杂交后有足够强度的信号，供检测用；3、生物分子反应：芯片上生物分子之间的反应时检测的关键一步，靶标样品核酸与探针之间发生选择性反应，反应双方中一方固定在芯片上，而另一方则在标记后加样至芯片上；4、信号的检测与分析：固定在芯片上的探针与芯片标记的目标DNA或RNA杂交后，必须通过芯片扫描仪将芯片测定结果转变成可供分析处理的图像数据。原位光导合成法原理示意图撞模板OOOOOTT OOO化学耦联MOMOOOO载体掩模板TT CCO载体T TOOOC AT A T AGCTG TTCCG $外外分子印章法合成原理示意图一循环二循环三循环施日 Kus TCCA Tn二一 TnlfaJTH r i chhb 。二 rmc 一 cna一 c c . 一 .四循环BIORAD芯片点样仪(versArroyChipWdterPro)探铲长度4合成反应出敝144种模昔场可能的探针效目832256665361040104857615601073741824三基因芯片在医学方面的应用基因芯片是生物芯片技术中研究最深入、实用性最强、最先投入应用的技术之一，基因芯片技术作为一种先进的、大规模、高通量的检测技术，既可以应用于表达差异基因的筛选和寻找新基因、基因测序等方面；也可以对来源于不同个体组织细胞周期发育阶段分化阶段病变下的细胞内的mRNA或逆转录产物cDNA进行检测；还能够进行整个基因组范围的基因表达分析，利用基因表达谱分析，结合代谢组学和蛋白组学研究，阐明植物抗逆机制和发掘植物逆境胁迫响应相关基因方面。一、杨若松等学者建立了4种猪群常见病毒基因芯片检测方法并对方法进行了推广应用；二、栾德琴等利用基因芯片技术研究隐性白鸡不同时期肌肉组织的相关差异表达基因；三、贾少丹等运用基因芯片技术进行了哮喘病人相关基因的筛选和分析；四、马娟等利用基因芯片技术分析血管紧张素原基因多态性与冠心病的关系；五、时伟红等研究了基因芯片筛选胃癌及肿瘤球细胞差异表达基因；六、彭贤慧等建立可视化基因芯片技术检测肠道病毒方法；七、宋桂芹等进行了实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠模型的基因芯片研究；>EBY10结论和展望从上面提到的以及很多未提到的基因芯片的应用实例中，我们可以看出基因芯片技术可以自动快速地检测出成千上万个基因的表达情况，可以对临床病例进行快速、准确的诊断分析,指导临床用药和疾病的预防,减少疾病带来的经济损失。虽然目前该领域仍存在许多技术问题有待解决和改进，如芯片检测的特异性、重复性、灵敏度、定量化、芯片产品质量的标准化、数据处理及实验操作的标准化、芯片的稳定性等，还有在提高信号检测的灵敏度，高度集成化样品的制备，检测仪器的研制、开发及微型化等方面尚有众多问题未得到理想的解决，但我们已经看到，在短短十几年的时间内，基因芯片技术在生物学、医学、农业、环保、食品等领域已经取得了丰硕的成果。在今后的研究发展中，生物芯片将会围绕还存在的问题进行研究，提高芯片的特异性、简化性、准确性，实现集成化、微型化和便携化。作为一项新兴的技术，基因芯片技术理所当然得到了我国以及全世界的高度重视，我国政府斥巨资进行基因芯片研究，而且基因芯片已在上海进入了产业化阶段，而纵观全世界，很多国家的生物芯片的研究和开发已进入产业化的初级阶段。MADEBY前伟