第14講 微陣列技術(shù)

1、高通量、微型化和自動化高通量、微型化和自動化 Southern blot可以被看作是生物芯片的雛形 一塊指甲大小一塊指甲大小POI，protein of interesthybridization conditionshybridization conditions！The sample has a duplication.點樣芯片：多用于大片段點樣芯片：多用于大片段DNADNANatural DNA (PCR Products)Natural DNA (PCR Products)gene expressiongenomic DNA detection光蝕刻原位合成法：適用于寡核苷酸光蝕刻原位

2、合成法：適用于寡核苷酸Artificial DNA (oligonucleotideArtificial DNA (oligonucleotide，30nt30nt左右左右) )gene expressionSNP genotypinggene mutationgene mutationon-chip on-chip SynthesisSynthesis（in situ synthesisin situ synthesis）spottingspotting光源光源遮蔽板遮蔽板芯片芯片array probesA 33 arrayCGACGACACGAGCGAGCNucleotide Deposi

3、tion Sequence ACGA Mask 1AAAAAarray probesA 33 arrayCGACGACACGAGCGAGCNucleotide Deposition Sequence ACGC Mask 2CCCCCCAAAAAA 33 arrayCGACGACACGAGCGAGCG Mask 3CCCCCCAAAAAGGGGGGCGACGACGAGCGAGCAC完成的芯片完成的芯片Nucleotide Deposition Sequence ACG樣品制備樣品制備 雜交雜交 熒光標記雜交信號的檢測方法熒光標記雜交信號的檢測方法 生物素標記方法中的雜交信號探測生物素標記方法中的

4、雜交信號探測 熒光標記雜交信號的檢測方法熒光標記雜交信號的檢測方法激光掃描熒光顯微鏡激光掃描熒光顯微鏡: :將雜交后的芯片經(jīng)處理后固定在計算機將雜交后的芯片經(jīng)處理后固定在計算機控制的二維傳動平臺上，并將一物鏡置于其上方，由氬離子控制的二維傳動平臺上，并將一物鏡置于其上方，由氬離子激光器產(chǎn)生激發(fā)光經(jīng)濾波后通過物鏡聚焦到芯片表面，激發(fā)激光器產(chǎn)生激發(fā)光經(jīng)濾波后通過物鏡聚焦到芯片表面，激發(fā)熒光標記物產(chǎn)生熒光，光斑半徑約為熒光標記物產(chǎn)生熒光，光斑半徑約為5 510m10m。同時通過同。同時通過同一物鏡收集熒光信號經(jīng)另一濾波片濾波后，由冷卻的光電倍一物鏡收集熒光信號經(jīng)另一濾波片濾波后，由冷卻的光電倍增管探

5、測，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。通過計算機控制增管探測，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。通過計算機控制傳動平臺傳動平臺X XY Y方向上步進平移，方向上步進平移，DNADNA芯片被逐點照射，所采芯片被逐點照射，所采集熒光信號構(gòu)成雜交信號譜型，送計算機分析處理，最后形集熒光信號構(gòu)成雜交信號譜型，送計算機分析處理，最后形成成20m20m象素的圖像。象素的圖像。這種方法分辨率高、圖像質(zhì)量較好。這種方法分辨率高、圖像質(zhì)量較好。采用了采用了CCD相機的熒光顯微鏡相機的熒光顯微鏡這種探測裝置與以上的掃描方這種探測裝置與以上的掃描方法都是基于熒光顯微鏡，但是以法都是基于熒光顯微鏡，但是以CCDCCD相機作為信號

6、接收器而相機作為信號接收器而不是光電倍增管，因而無須掃描傳動平臺。由于采用了不是光電倍增管，因而無須掃描傳動平臺。由于采用了CCDCCD相機，因而大大提高了獲取熒光圖像的速度，曝光時間可縮相機，因而大大提高了獲取熒光圖像的速度，曝光時間可縮短至零點幾秒至十幾秒。其特點是掃描時間短，靈敏度和分短至零點幾秒至十幾秒。其特點是掃描時間短，靈敏度和分辨率較低，比較適合臨床診斷用辨率較低，比較適合臨床診斷用 生物素標記方法中的雜交信號探測生物素標記方法中的雜交信號探測 5.5.基因芯片的應(yīng)用基因芯片的應(yīng)用p基因功能分析研究基因功能分析研究p檢測與疾病相關(guān)的基因檢測與疾病相關(guān)的基因, , 進而用于疾病診斷

7、進而用于疾病診斷p藥物篩選藥物篩選, , p檢測基因突變檢測基因突變p其他其他( (環(huán)境化學(xué)毒物的環(huán)境化學(xué)毒物的篩選篩選 體質(zhì)醫(yī)學(xué)的研究 )基因功能分析研究基因功能分析研究 將成千上萬個我們克隆到的特異性靶基因固定在一塊芯片上，將成千上萬個我們克隆到的特異性靶基因固定在一塊芯片上，對來源于不同個體不同組織不同細胞周期不同發(fā)育階段不同分對來源于不同個體不同組織不同細胞周期不同發(fā)育階段不同分化階段不同病變不同刺激（包括不同誘導(dǎo)不同治療手段）下細化階段不同病變不同刺激（包括不同誘導(dǎo)不同治療手段）下細胞內(nèi)的胞內(nèi)的mRNAmRNA或逆轉(zhuǎn)錄所得的或逆轉(zhuǎn)錄所得的cDNAcDNA進行檢測，從而對這些基因進行檢

8、測，從而對這些基因表達的個體特異性組織特異性發(fā)育階段特異性分化階段特異性。表達的個體特異性組織特異性發(fā)育階段特異性分化階段特異性。進行綜合評定與判斷，極大加快這些基因功能的確立。進行綜合評定與判斷，極大加快這些基因功能的確立。癌癥癌癥、心血管疾病、心血管疾病、血液病、血液病、遺傳性疾病遺傳性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、感染性疾病感染性疾病、免疫反應(yīng)相關(guān)性疾病免疫反應(yīng)相關(guān)性疾病毒物引起的損傷毒物引起的損傷個體化醫(yī)學(xué)個體化醫(yī)學(xué)等等檢測與疾病相關(guān)的基因檢測與疾病相關(guān)的基因, , 進而用于疾病診斷進而用于疾病診斷藥物篩選藥物篩選 在基因功能研究基礎(chǔ)上，特別是確立了與某些疾病相關(guān)在基因功能研究基礎(chǔ)上，特別是確立了與某些疾病相關(guān)基因的表達變化情況后，就可針對疾病發(fā)生機理進行藥物基因的表達變化情況后，就可針對疾病發(fā)生機理進行藥物篩選工作。將這些基因特異性片段固定在芯片上，研究病篩選工作。將這些基因特異性片段固定在芯片上，研究病變組織和正常組只在某些藥物刺激下這些基因表達的變化，變組織和正常組只在某些藥物刺激下這些基因表達的變化，可快速判斷藥物作用的效果，并進行高通量篩選（可快速判斷藥物作用的效果，并進行高通量篩選（high high throughout screeningthroughout screening），可使新藥開發(fā)獲得技術(shù)上的突破。），可使新藥開發(fā)獲得技術(shù)上的突破。成為常規(guī)