基因芯片技術簡介

1、 基因芯片技術簡介基因芯片技術簡介一、基因分析芯片開發(fā)的動力遺傳信息迅猛增長 隨著人類基因組（測序）計劃（Human genome project）的逐步實施以及分子生物學相關學科的迅猛發(fā)展，越來越多的動植物、微生物基因組序列得以測定，基因序列數據正在以前所未有的速度迅速增長。然而,怎樣去研究如此眾多基因在生命過程中所擔負的功能就成了全世界生命科學工作者共同的課題。為此，建立新型雜交和測序方法以對大量的遺傳信息進行高效、快速的檢測、分析就顯得格外重要了。相關學科與技術的高度發(fā)展和相互滲透 當代與信息產業(yè)相伴隨的計算機、精密機械等科學技術是大規(guī)模解析基因信息的基礎，而基因芯片從實驗室走向工業(yè)化卻

2、是直接得益于探針固相原位合成技術和照相平板印刷技術的有機結合以及激光共聚焦顯微技術的引入。它使得合成、固定高密度的數以萬計的探針分子切實可行，而且借助激光共聚焦顯微掃描技術使得可以對雜交信號進行實時、靈敏、準確的檢測和分析?？茖W的發(fā)展人類的進步要求進行大規(guī)模基因信息的解析 鑒于基因芯片的多種用途和其遠大的發(fā)展前景，不少生命科學研究機構和生物技術公司都先后參與了這項技術的研究。據不完全統(tǒng)計目前僅國內就有十多家單位從事該技術的研究與開發(fā)工作，全世界估計至少有二三十家。它已象半導體技術一樣成為一個重要的產業(yè)方向。當前已正被廣泛地應用于諸多領域，包括生物醫(yī)學、臨床診斷學和基因組學研究。二、基因分析芯片

3、的簡要描述 1. 什么是基因芯片 基因芯片指對數以千記的DNA片段同時進行處理分析的技術，諸如基因組DNA突變譜和mRNA表達譜的檢測等（Trends in Biotechnology)。 該技術系指將大量探針分子固定于支持物上后與標記的樣品分子進行雜交，通過檢測每個探針分子的雜交信號強度進而獲取樣品分子的數量和序列信息。2. 基因芯片技術的主要特點 技術操作簡單 自動化程高 序列數量大 檢測效率高 應用范圍廣 成本相對低3 基因芯片的主要類型 鑒于信號的獲取與解讀具有通用性，所以此處不予特別介紹。從點陣的制備方法來分從點陣的制備方法來分主要有兩類：原位合成型與“點膜”型。 原位合成型 指根據

4、預先設計的點陣序列在每個位點通過有機合成的方式直接聚合得到所要求的探針分子。聚合之后芯片片基的制作即告結束。該方法有兩類：光引導原位聚合技術與壓電打印原位聚合技術。 光引導原位聚合技術光引導原位聚合技術的簡要過程為：首先使支持物羥基化，并用光敏保護基團將其保護起來，選取擇適當的蔽光膜（mask）使需要聚合的部位透光，其它部們不透光。這樣，光通過蔽光膜照射到支持物上，受光部位的羥基解保護，進而與單體分子共價結合。因為合成所用的單體分子一端按傳統(tǒng)固相合成方法活化，另一端受光敏保護基的保護，所以發(fā)生偶聯(lián)的部位反應后仍舊帶有光敏保護基團。因此，每次通過控制蔽光膜的圖案（透光與不透光）決定哪些區(qū)域應被活

5、化，以及所用單體的種類和反應次序就可以實現在待定位點合成大量預定序列寡聚體的目的。 優(yōu)點： 合成效率高，點陣密度高 缺點： 設備昂貴，技術復雜，反應產率低 壓電打印原位聚合技術壓電打印原位聚合技術其裝置與普通的彩色噴墨打印機并無兩樣，所用技術也是常規(guī)的固相合成方法。即，將墨盒中的墨汁分別用四種堿基合成試劑替代，支持物經過包被后，通過計算機控制噴墨打印機將特定種類的試劑噴灑到預定的區(qū)域上。沖洗、去保護、偶聯(lián)等則同于一般的固相原位合成技術。如此類推，可以合成出長度為40到50個堿基的探針。 優(yōu)點： 設備廉價，技術相對簡單，反應產率高 缺點： 點陣密度低，易產生交叉污染 “點膜”型 合成工作用傳統(tǒng)的

6、DNA固相合成儀完成，只是合成后用特殊的自動化微量點樣裝置將其以比較高的密度涂布于硝酸纖維膜、尼龍膜或玻片上。支持物應事先進行特定處理，例如包被以帶正電荷的多聚賴酸或氨基硅烷，以便能夠牢固地結合寡核苷酸分子。該方法是目前大多數中小型公司所采用的方法。 優(yōu)點：設備廉價，技術簡便，研制周期短，靈活性高 缺點：點陣密度低從支持物來分主要有：從支持物來分主要有：薄膜型如聚丙烯膜、硝酸纖維素膜、尼龍膜等。這種類型“芯片”的點陣是通過“點膜”形式制作的，并通過一定的方法使探針能夠牢固地結合于其上，整個過程類似于斑點雜交技術（如CloneTech公司）。玻片型這種芯片的點陣是通過原位合成技術制作的，點陣密度

7、很高，所以必須借助于特殊的儀器對測定結果進行解讀和分析。當前具有此類產品研制能力的公司很少（如Affimetrix公司）。 微板型這種芯片實質上是一種具有高密度、小容量測 試 孔 的 小 型 酶 聯(lián) 免 疫 檢 測 板 （ 如 P E 公 司 等 ） 。 集成電路型 將雜交技術與微電子技術結合于一體有目的地通過電子裝置檢測或控制DNA等生物大分子的作用過程（如Nanogen公司）4. 基因芯片研制的總體藍圖 研制方向的確定基因組序列分析與待檢基因探針序列的確定檢測樣品 的制備探針陣列的準備檢測設備的研制雜交檢測與數據分析三、基因芯片的主要應用1 基因表達檢測 擬南芥、酵母基因表達研究等2 突變檢測 BRCA基因外顯子11、CFTR基因、-地中海貧血、酵母突變菌株、HIV-1逆