基因芯片講義

關(guān)于基因芯片講義第一頁，共十九頁，2022年，8月28日定義基因芯片又稱DNA芯片（DNAChip）或生物芯片(Biologicalchip),是指將大量探針分子固定于支持物上，然后與標(biāo)記的樣品進(jìn)行雜交，通過檢測(cè)雜交信號(hào)的強(qiáng)度及分布進(jìn)而對(duì)靶分子的序列和數(shù)量進(jìn)行分析。第二頁，共十九頁，2022年，8月28日基本構(gòu)造1.支持物：如玻片、硅片、NC膜、Nylon膜2.探針：高密度的探針序列按照一定的次序固定在支持物上，每個(gè)位點(diǎn)的序列是已知的外觀探針支持物剖面圖平面局部放大第三頁，共十九頁，2022年，8月28日基因芯片技術(shù)流程

探針的設(shè)計(jì)與制備支持物的類型與預(yù)處理芯片的制作點(diǎn)樣后處理樣品的準(zhǔn)備雜交與雜交后清洗檢測(cè)分析第四頁，共十九頁，2022年，8月28日基本過程

用生物素標(biāo)記并經(jīng)擴(kuò)增（也可使用其它放大技術(shù)）的靶序列或樣品然后再與芯片上的大量探針進(jìn)行雜交用鏈霉親和素(streptavidin)偶聯(lián)的熒光素（常用的熒光素還有l(wèi)assamine和phycoerythrin）進(jìn)行顯色圖象的采集用落射熒光顯微鏡(epifluorescencemicroscope)、激光共聚焦顯微鏡或其它熒光顯微裝置對(duì)片基掃描由計(jì)算機(jī)收集熒光信號(hào)，并對(duì)每個(gè)點(diǎn)的熒光強(qiáng)度數(shù)字化后進(jìn)行分析。第五頁，共十九頁，2022年，8月28日基因芯片的分類

基因芯片有不同的分類方法：①按其片基不同可分為無機(jī)片基芯片和有機(jī)合成片基芯片；②按其應(yīng)用不同，可分為表達(dá)譜芯片、診斷芯片、檢測(cè)芯片；③按其結(jié)構(gòu)不同可分為DNA陣列和寡核苷酸芯片；④按其制備方法不同可分為原位合成芯片和合成后交聯(lián)芯片(合成后點(diǎn)樣芯片)。第六頁，共十九頁，2022年，8月28日制作方法光刻DNA合成法點(diǎn)接觸法噴墨法第七頁，共十九頁，2022年，8月28日光刻DNA合成法

寡聚核苷酸原位光刻合成技術(shù)是由Affymetrix公司開發(fā)的，采用的技術(shù)原理是在合成堿基單體的5‘羥基末端連上一個(gè)光敏保護(hù)基。合成的第一步是利用光照射使羥基端脫保護(hù)，然后一個(gè)5‘端保護(hù)的核苷酸單體連接上去，這個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行直至合成完畢。使用多種掩蓋物能以更少的合成步驟生產(chǎn)出高密度的陣列，在合成循環(huán)中探針數(shù)目呈指數(shù)增長。優(yōu)點(diǎn)：合成效率高，點(diǎn)陣密度高，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和批量化大規(guī)模生產(chǎn)缺點(diǎn)：設(shè)備昂貴，技術(shù)復(fù)雜，反應(yīng)產(chǎn)率低第八頁，共十九頁，2022年，8月28日點(diǎn)接觸法(點(diǎn)膜法)點(diǎn)樣法是將合成好的探針、cDNA或基因組DNA通過特定的高速點(diǎn)樣機(jī)器人直接點(diǎn)在芯片上。采用的機(jī)器人有一套計(jì)算機(jī)控制三維移動(dòng)裝置；多個(gè)打印/噴印針的打印/噴印頭；一個(gè)減震底座，上面可放內(nèi)盛探針的多孔板和多個(gè)芯片。根據(jù)需要還可以有溫度和濕度控制裝置；針洗滌裝置。打印/噴印針將探針從多孔板取出直接打印或噴印于芯片上。直接打印時(shí)針頭與芯片接觸，而在噴印時(shí)針頭與芯片保持一定距離。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備廉價(jià)，技術(shù)簡便，研制周期短，靈活性高缺點(diǎn)：點(diǎn)陣密度低

第九頁，共十九頁，2022年，8月28日噴墨法芯片原位噴印合成原理與噴墨打印類似，不過芯片噴印頭和墨盒有多個(gè)，墨盒中裝的是四種堿基等液體而不是碳粉。噴印頭可在整個(gè)芯片上移動(dòng)并根據(jù)芯片上不同位點(diǎn)探針的序列需要將特定的堿基噴印在芯片上特定位置。該技術(shù)采用的化學(xué)原理與傳統(tǒng)的DNA固相合成一致，因此不需要特殊制備的化學(xué)試劑。第十頁，共十九頁，2022年，8月28日三

種

制

作

芯

片

方

法

的

示

意

圖第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日normalcancerDNADNA第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日GENERALSCANNING

-ScanArraySystem

第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日檢測(cè)分析

第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日芯片技術(shù)的應(yīng)用

1.DNA序列測(cè)定基因芯片不僅可對(duì)大量基因或序列同時(shí)、快速進(jìn)行定性、定量分析，而且作為一種極有發(fā)展前途的測(cè)序策略也倍受人們的重視。2.蛋白質(zhì)芯片基因組計(jì)劃后的另一項(xiàng)重要計(jì)劃：蛋白組計(jì)劃；正常與癌變細(xì)胞蛋白譜的差異分析。3.基因突變檢測(cè)與遺傳病和腫瘤診斷點(diǎn)突變，基因缺失、擴(kuò)增、插入、重復(fù)、倒位等。4.藥物篩選在基因水平上尋找藥物靶標(biāo)，毒性對(duì)基因的影響。5.微型化分析儀器

快速、平行、重復(fù)性檢測(cè)。第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日展望

盡管基因芯片技術(shù)已經(jīng)在一些科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐中得到了一些應(yīng)用，但是在一些領(lǐng)域尤其在獸醫(yī)領(lǐng)域中基因芯片技術(shù)還尚處于初步的探索發(fā)展階段，在基因治療和基因疫苗的研制等方面基因芯片技術(shù)還沒有得到廣泛的應(yīng)用，但隨著生物信息學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，基因芯片