基因芯片ppt課件

1、DNA芯片DNA芯片技術(shù)是指在固相支持物上原位合成in situ synthesis寡核苷酸探針，或者直接將大量的DNA探針以顯微打印的方式有序的固化于支持物外表，然后與標(biāo)志的樣品雜交，經(jīng)過對(duì)雜交信號(hào)的檢測(cè)分析即可得出樣品的遺傳信息基因序列及表達(dá)的信息。由于常用計(jì)算機(jī)硅芯片作為固相支持物，所以稱為DNA芯片。DNA芯片又被稱為基因芯片gene chips、DNA陣列DNA array、cDNA芯片cDNA chips、寡核苷酸陣列oligonucleotide array等。.DNA芯片技術(shù)DNA芯片原理及分類DNA芯片的操作DNA芯片技術(shù)的運(yùn)用與展望.DNA芯片的根本原理 基因芯片的原理是基

2、于核酸分子堿基之間(A-T/C-G互補(bǔ)配對(duì)的原理,利用分子生物學(xué)、基因組學(xué)、信息技術(shù)、微電子、精細(xì)機(jī)械和光電子等技術(shù)將基因或DNA分子陳列在特定固體物外表構(gòu)成的微點(diǎn)陣。然后將標(biāo)志的樣品分子與微點(diǎn)陣上的DNA雜交,以實(shí)現(xiàn)多達(dá)數(shù)萬個(gè)分子之間的雜交反響,高通量大規(guī)模地分析檢測(cè)樣品中多個(gè)基因地表達(dá)情況或者特定基因(DNA)分子的能否存在的目的 基因芯片的優(yōu)點(diǎn)： 高通量大規(guī)模高度平行性快速高效高靈敏度高度自動(dòng)化 缺陷：在同一溫度下雜交，不同探針雜交效率不同。DNA芯片.制備原理原理 - 經(jīng)過雜交檢測(cè)信息一組寡核苷酸探針TATGCAATCTAGCGTTAGATACGTTAGAATACGTTAGATCTAC

3、GTTAG由雜交位置確定的一組核酸探針序列GTTAGATC雜交探針組TATGCAATCTAG重組的互補(bǔ)序列靶序列TACGTTAGACGTTAGAATACGTTACGTTAGATGTTAGATC ATACGTTADNA芯片.DNA芯片分類根據(jù)DNA芯片的制備方式可以將其分為兩大類：原位合成芯片 synthetic genechips:指采用顯微光蝕刻技術(shù)在芯片的特定部位合成寡核苷酸而制成的芯片。 特點(diǎn)：合成的寡核苷酸鏈較短，密度較高。DNA 微集陣列 DNA microarry:指將預(yù)先制備的DNA片段以顯微打印的方式有序地固化于支持物外表。 特點(diǎn)：片段較長，密度較低。DNA芯片.DNA芯片的操

4、作及運(yùn)用DNA芯片.基因芯片運(yùn)用步驟芯片制造把探針固定于載體外表樣品處置目的分子富集分子間的雜交結(jié)果檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析DNA芯片.基因芯片熒光標(biāo)志的樣品 共聚焦顯微鏡獲取熒光圖象雜交結(jié)果分析探 針 設(shè) 計(jì)雜交DNA芯片.DNA芯片的制備芯片的制備包括支持物的預(yù)處置、原位合成芯片的預(yù)備DNA微集陳列的制備DNA芯片基因芯片構(gòu)造表示圖.DNA芯片的制備支持物分兩類實(shí)性資料 包括硅芯片，玻璃，瓷片等。目前最常用者為玻璃。預(yù)處置的目的是使其外表構(gòu)成羥基，氨基等活性基團(tuán)，以便與單核苷酸或DNA構(gòu)成共價(jià)鍵膜性資料 包括聚丙烯膜，尼龍膜，硝酸纖維素膜等 通常要包被氨基硅烷或多聚賴氨酸等，使其帶上正電荷，以吸附D

5、NA支持物的預(yù)處置:DNA芯片.DNA芯片的制備原位合成芯片的制備1 顯微光蝕刻技術(shù) 優(yōu)點(diǎn)：合成速度快，步驟少缺陷：合成的探針短，效率低2 壓電打印法 合成的探針可達(dá)40-50 nt，合效果率較高DNA芯片.DNA微陣列的制備采用事先合成的DNA或制備基因探針，然后打印在支持物上噴墨打印 優(yōu)點(diǎn)：速度快，量準(zhǔn)，對(duì)支持物外表要求低； 缺陷：斑點(diǎn)大，探針密度低，液滴分配不均針式打印 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便，價(jià)低，液滴小，探針密度大； 缺陷：準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性差DNA芯片的制備DNA芯片.噴墨打印技術(shù)DNA芯片.針式打印法接觸式點(diǎn)樣Best!DNA芯片.點(diǎn)陣的制造DNA芯片. 樣品的預(yù)備 樣品的預(yù)備包括樣品的分別純化

6、擴(kuò)增標(biāo)志DNA芯片.分別純化：樣品來源于活的細(xì)胞，運(yùn)用一定方法分別并純化DNA或RNA特別是mRNA。只需到達(dá)一定純度的樣品，才干保證后續(xù)操作的正確。目前分別純化運(yùn)用的試劑均有商品出賣，品牌繁多，原理也不盡一樣，產(chǎn)物收率和耗時(shí)也相差甚遠(yuǎn)分別純化DNA芯片樣品預(yù)備.樣品預(yù)備樣品的擴(kuò)增：擴(kuò)增的目的在于獲得足夠的樣品量。現(xiàn)已開展出固相PCR系統(tǒng)。樣品的標(biāo)志：主要采用熒光標(biāo)志法，也可用生物素，或放射性核標(biāo)志。標(biāo)志的方式采用PCR或RT-PCR。常用的熒光色素為Cy3、Cy5。用Cy3、Cy5標(biāo)志dNTP，經(jīng)PCR后，產(chǎn)物即可被標(biāo)志。待測(cè)樣品和對(duì)照可采用雙色熒光標(biāo)志。樣品擴(kuò)增和標(biāo)志DNA芯片. 分子雜交

7、 芯片的雜交：將知序列的DNA探針顯微固化于支持物外表，將已標(biāo)志好的樣品與之進(jìn)展雜交，雜交過程普通在30分鐘完成。樣品與DNA芯片上的探針陣列進(jìn)展雜交。與經(jīng)典分子雜交的區(qū)別：雜交時(shí)間短，30分鐘內(nèi)完成可同時(shí)平行檢測(cè)許多基因序列影響雜交反響的要素：鹽濃度、溫度、反響時(shí)間、DNA二級(jí)構(gòu)造DNA芯片. 檢測(cè)分析 原理：待測(cè)樣品與支持物上探針列陣雜交后，熒光標(biāo)志的樣品結(jié)合在芯片的特定位置，未結(jié)合的探針被除去；樣品與探針嚴(yán)厲配對(duì)的雜交分子，熱力學(xué)穩(wěn)定性高，產(chǎn)生的熒光信號(hào)強(qiáng)，不完全配對(duì)的，熒光信號(hào)弱；不能雜交不產(chǎn)生熒光信號(hào)分析：采用激光掃描或激光共聚焦顯微鏡采集雜交信號(hào)位置、強(qiáng)度、顏色，并與對(duì)照比較，經(jīng)相

8、關(guān)軟件進(jìn)展圖像和數(shù)據(jù)處置。即可得也待測(cè)樣品的信息。經(jīng)以上獲得的數(shù)據(jù)非常龐大，還需進(jìn)展分析，比較，歸納，才干得出明晰的結(jié)論。DNA芯片.DNA芯片.基因芯片掃描結(jié)果不同的顏色代表一個(gè)探針點(diǎn)雜交上的帶熒光標(biāo)志的核酸分子數(shù)的差別。紅黃綠蘭紫DNA芯片.DNA芯片技術(shù)的運(yùn)用231疾病的診斷與治療, 雜交測(cè)序基因表達(dá)分析DNA芯片. 基因表達(dá)分析 人類基因組編碼大約30,000個(gè)不同的基因，僅掌握基因序列信息資料，要了解其基因功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，具有監(jiān)測(cè)大量mRNA的實(shí)驗(yàn)工具很重要?；蛐酒夹g(shù)可清楚地直接快速地檢測(cè)出以1:300,000程度出現(xiàn)的mRNA，且易于同時(shí)監(jiān)測(cè)成千上萬的基因。 DNA芯片

9、. 雜交測(cè)序 芯片技術(shù)中雜交測(cè)序(sequencing by hybridization，SBH)技術(shù)是一種新的高效快速測(cè)序方法。用含65,536個(gè)8聚寡核苷酸的微陣列，采用SBH技術(shù)，可測(cè)定200bp長DNA序列。采用67,108,864個(gè)13聚寡核苷酸的微陣列，可對(duì)數(shù)千個(gè)堿基長的DNA測(cè)序。SBH技術(shù)的效率隨著微陣列中寡核苷酸數(shù)量與長度的添加而提高，但微陣列中寡核苷酸數(shù)量與長度的添加那么提高了微陣列的復(fù)雜性，降低了雜交準(zhǔn)確性。DNA芯片. 疾病的診斷與治療基因芯片在感染性疾病、遺傳性疾病和腫瘤等疾病的臨床診斷方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比：它可以在一張芯片同時(shí)對(duì)多個(gè)病人進(jìn)展多種疾病

10、的檢測(cè)；無需機(jī)體免疫應(yīng)對(duì)反響，能及早診斷，待測(cè)樣品用量小；能檢測(cè)病原微生物的耐藥性，病原微生物的亞型；極高的靈敏度和可靠性；檢測(cè)本錢低，自動(dòng)化程度高，利于大規(guī)模推行運(yùn)用。這些特點(diǎn)使得醫(yī)務(wù)人員在短時(shí)間內(nèi)，可以掌握大量的疾病診斷信息，這些信息有助于醫(yī)生在短時(shí)間內(nèi)找到正確的治療措施。 DNA芯片.DNA芯片展望 DNA芯片的出現(xiàn)和運(yùn)用，為DNA測(cè)序，診斷，大面積人群的篩查帶來了極大的方便，具有通量高，快速，等優(yōu)點(diǎn)。但其缺乏之處亦是顯而易見的：穩(wěn)定性較低；只能探查知基因；費(fèi)用過高及臨床運(yùn)用的非必需性等要素成為其開展遭到影響。 雖然基因芯片技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域越來越遭到廣泛的關(guān)注和注重，但在其研討與開發(fā)中目前還面臨很多困難，如技術(shù)本錢高，消費(fèi)和運(yùn)