應(yīng)用生物化學(xué)6-生物芯片

生物芯片化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院應(yīng)用生物化學(xué)

一些畫家把太陽(yáng)畫成一個(gè)黃色的點(diǎn)，而另外一些畫家把黃色的點(diǎn)畫成了太陽(yáng)。——PabloPicasso微處理芯片VS微陣列一、概念

生物芯片（Biochip）：是將大量生物識(shí)別分子按預(yù)先設(shè)置的排列固定于一種載體表面（如硅片、玻片及高聚物載體等），利用生物分子的特異性親和反應(yīng)，如核酸雜交反應(yīng)，抗原抗體反應(yīng)等來(lái)分析各種生物分子存在的量的一種技術(shù)。生物芯片的主要特點(diǎn)：高通量、微型化和自動(dòng)化常用的生物芯片的分類：基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、芯片實(shí)驗(yàn)室基因芯片（Genechip）

又稱DNA芯片,是根據(jù)核酸雜交的原理，將大量探針?lè)肿庸潭ㄓ谥С治锷希缓笈c標(biāo)記的樣品進(jìn)行雜交，通過(guò)檢測(cè)雜交信號(hào)的強(qiáng)度及分布來(lái)進(jìn)行分析?；蛐酒Y(jié)構(gòu)示意圖2.蛋白質(zhì)芯片(proteinchip)

利用抗體與抗原特異性結(jié)合即免疫反應(yīng)的原理，將蛋白質(zhì)分子（抗原或抗體）結(jié)合到固相支持物上，形成蛋白質(zhì)微陣列，即蛋白質(zhì)芯片。芯片實(shí)驗(yàn)室(labs-on-chip)高度集成化的集樣品制備、基因擴(kuò)增、核酸標(biāo)記及檢測(cè)為一體的便攜式生物分析系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)生化分析全過(guò)程集成在一片芯片上完成，從而使生物分析過(guò)程自動(dòng)化、連續(xù)化和微縮化。芯片實(shí)驗(yàn)室是生物芯片技術(shù)發(fā)展的最終目標(biāo)。Lab

onaChipsPDMSLab-on-a-ChipCapillaryflowAgilentBioanalyzer(CaliperTech)PortableCellChip(StanfordUniversity)DetectionofToxicMaterialsAb

1Ab

2Ab

1Ab

2Toxicantigen-AbInteractionOpticalDetectionReaderDiagnosticChipReaderLEDSourceCMOSCameraModuleDiagnosticChipImageControllerCardiacDiagnostics

二、生物芯片的制作步驟

方陣的構(gòu)建

樣品的制備和生物分子反應(yīng)

反應(yīng)圖譜的檢測(cè)和分析

生物芯片的制作步驟

細(xì)胞對(duì)mRNA進(jìn)行標(biāo)記雜交基因表達(dá)資料微流控芯片檢測(cè)儀基因芯片的閱讀分析系統(tǒng)芯片掃描儀

生物芯片的原理——微陣列技術(shù)

有規(guī)則：顯微尺度平面

特異性地吸附

芯片雜交盒生物芯片的分類生物材料微陣列構(gòu)成的芯片

DNA芯片蛋白質(zhì)芯片組織芯片以各種微結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的微流控芯片

毛細(xì)管電泳芯片PCR反應(yīng)芯片介電電泳芯片生物芯片的應(yīng)用生物芯片的應(yīng)用

基因表達(dá)水平的檢測(cè)

藥物篩選基因診斷

應(yīng)用示例：基因芯片在腫瘤研究中的應(yīng)用

癌基因的活化原癌基因的突變?cè)┗蛴捎趩?dòng)因子而轉(zhuǎn)錄活性增高原癌基因的甲基化程度降低而被激活原癌基因的拷貝數(shù)增加基因易位或重組使原癌基因激活

能診斷癌癥的基因芯片生物芯片面臨的挑戰(zhàn)

能否得到大量的組織標(biāo)本。能否制備出高密度的芯片。熒光標(biāo)記技術(shù)的改進(jìn)，免疫組織化學(xué)技術(shù)的提高和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化。結(jié)語(yǔ)

醫(yī)學(xué)診斷克隆技術(shù)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)生物信息產(chǎn)業(yè)

方陣的構(gòu)建BasicDesign-ProteinMicroarraysHall,Ptacek,Snyder2007MechAgeingDev.128:161-167CovalentlyattachviaprimaryaminesoradsorptionontoslideswithnitrocelluloseHis-tagproteinonnickel-derivatizedslide;Biotinylated-proteinonstrepavidin-coatedslideProteinAttachmentMethodsIdentificationofDNA-bindingproteinCognateSiteIdentifier(CSI)ArraysWarrenetal.,PNAS103:867-872YYYQueryInteractionYYYYYYCellfreeexpressionoftargetproteinYYYMulti-componentComplexesxYYYEnzymeSubstrateIdentificationNAPPA–NucleicAcidProgrammableProteinArrayEasytomakeDNAarraysareconvertedtoreadytouseproteinarraysManufactureReporters(orprobes)areboundtoaglassortreatedsiliconchip.Manycopiesofdifferentreporterscanbeboundtoasinglechipinagridpattern.Thiscanbeaccomplishedbyanumberofdifferenttechniques.Spottinginvolvestheuseofarobotizedarmwhichspotspre-synthesizedoligonucleotidesorPCRfragmentsontotheplateinagridpattern.Oligonucledotidemicroarraysareanothermethod.Theyuseoligonucleotidesjustasspottingmethodsoftendo,buttheoligonucleotidesaresynthesizeddirectlyontothechiponebasepairatatime.ManufactureContinuedWhenusingDNAmicroarrays,thelongertheprobe,themore