1、國家863計劃重大專項課題可行性論證報告提綱課題名稱： 生物芯片專項課題可行性論證報告提綱概要：生物芯片是近年來在生命科學領域中迅速發展起來的一項高新技術， 它主要是指通過微加工技術和微電子技術在固格體芯片表面構建的微型生物化學分析系統，以實現對細胞、蛋白質、DNA 以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測。常用的生物芯片分為三大類：即基因芯片、蛋白質芯片和芯片實驗室。生物芯片的主要特點是高通量、微型化和自動化。芯片上集成的成千上萬的密集排列的分子微陣列，能夠在短時間內分析大量的生物分子，使人們快速準確地獲取樣品中的生物信息，效率是傳統檢測手段的成百上千倍。它將是繼大規模集成電路之后的又一

2、次具有深遠意義的科學技術革命，為后基因組計劃時期基因功能研究及現代醫學科學及醫學診斷學的發展提供強有力的工具，將會使新基因的發現、基因多態性研究、基因診斷、藥物篩選、給藥個體化等方面取得重大突破。本報告就國家863計劃重大專項生物芯片課題的可行性作提綱性論證，在基因芯片和蛋白芯片的技術平臺建立、關鍵技術研究及重大生物芯片產品應用研究等方面提出意見。 一、 國內外研究開發現狀與技術發展趨勢，以及知識產權狀況生物芯片 (Biochip) 技術是九十年代發展起來的一項新技術，它采用平面光導原位合成或微量點樣等方法，將大量生物分子如核酸片段，多肽分子甚至組織切片、細胞等生物樣品有序地固化于支持物（如玻

3、片、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等載體）的表面，組成密集的分子排列，然后與標記的待測生物樣品中的靶分子反應，<SPAN lang=zh-cn></SPAN>通過<SPAN lang=zh-cn>特定的儀器比如</SPAN>激光共聚焦掃描儀或電荷偶聯攝影像機（CCD）對雜交信號的強度進行快速、并行、高效地檢測分析，從而判斷樣品中靶分子的數量。</SPAN>根據芯片上的<SPAN lang=zh-cn>固定的</SPAN>探針不同，生物芯片包括基因芯片、蛋白質芯片、細胞芯片、組織芯片，另外根據原理還有元件型微陣列芯

4、片、通道型微陣列芯片、生物傳感芯片等新型生物芯片。 為了敘述的方便，我們將生物芯片分為基因芯片、蛋白芯片與芯片實驗室。1、基因芯片 國內外發展趨勢和現狀：基因芯片是生物芯片中最基礎的，也是研究開發最早、最為成熟和目前應用最廣泛的產品。現在，基因芯片這一時代的寵兒已被應用到生物科學眾多的領域之中。它以其可同時、快速、準確地分析數以千計基因組信息的本領而顯示出了巨大的威力。這些應用主要包括基因表達譜檢測，尋找新基因，雜交測序，基因突變和多態性分析以及基因文庫作圖以及等方面。基因表達譜芯片又分為cDNA芯片和寡核苷酸芯片兩種，前者芯片探針為cDNA，后者探針為寡核苷酸片段。在疾病診斷、新藥篩選及科學

5、研究方面具有獨特的優勢。基因突變和多態性分析多采用寡核苷酸芯片芯片，常用于病原微生物的分型與耐藥基因突變的檢測，以及HLA基因分型。 國內外目前主要采用cDNA芯片進行基因表達的檢測，芯片制備所用的DNA探針一般為已知基因cDNA克隆的PCR擴增產物或EST的擴增產物。芯片上的點數從幾百到幾萬不等，片段長度從幾百bp到幾個Kb不等。主要用于1、 基因的功能研究；2、疾病相關基因研究與疾病診斷；3、藥物作用機理、毒理研究與新藥篩選。迄今為止，關于病毒、細菌、真菌（尤其是全基因序列已知的酵母菌）、植物、哺乳動物及人的大部分組織或細胞的基因表達譜等都有過用芯片研究的報道。國外也有少量用寡核苷酸芯片進

6、行基因表達譜研究的報道，主要用于基因功能研究、新基因發現等方面。由于基因中存在短的重復序列，cDNA芯片在檢測的特異性方面具有潛在的缺陷，此外，進行cDNA芯片的研制需要較多的投資。無論是寡核苷酸芯片還是cDNA芯片，都是測定大規模基因表達譜的強有力工具。從方法學角度來看表達譜芯片正朝著以下幾方面發展：一是提高探針陣列的集成度，如有多家公司的芯片陣列的集成度已達一萬個以上，這樣基因數量在數萬個以上的生物體的基因表達情況只用一塊芯片即可包括。二是提高檢測的靈敏度，如檢測系統的優化組合和采用高靈敏度的熒光標志。三是提高檢測的真實性、準確度和穩定性，避免假陽性和假陰性。四是方法的標準化和降低成本，簡

7、化制備方法，加快研制速度。基于基因突變和多態性分析的病原微生物的分型與耐藥基因突變檢測、以及HLA基因分型芯片是寡核苷酸芯片的另一主要應用方面。由于各個國家的情況有一定的差異，各國的側重點有一定的差別。在這一方面投入較多的反而是亞洲國家。目前，大家在這一方面基本處于同一階段，尚沒有商品化的產品。國內現有技術基礎 國內近兩年已有多家研究單位開展了生物芯片的研究工作，如軍事醫學科學院，清華大學，上海聯合基因集團，深圳益生堂等單位，已有一大批相關的研究成果，有幾家公司已能生產和銷售用于生物芯片研究的儀器設備以及相關產品。益生堂生物企業有限公司早在1999年就與軍事醫學科學院合作在國內首先開展了這方面

8、的研究工作，已基本完成了乙型肝炎病毒耐藥基因檢測芯片，腫瘤基因檢測芯片，HLA中等分辨率基因分型芯片以及一些寡核苷酸表達譜芯片的研制。聯合基因集團也開展了基因芯片的研究和開發工作，據其報道已研制了含4096個cDNA的表達譜芯片，品種達到43個。此外還有南京大學、浙江江南等國內諸家單位開展了基因芯片的研究和開發工作，并且均有一定的工作基礎，取得了一定的進展，它們在表達譜芯片制備方面均采用cDNA芯片。2、蛋白質芯片 國內外發展趨勢和現狀：蛋白質芯片以蛋白質代替DNA作為檢測目的物，比基因芯片更進一步的接近生命活動的物質層面，因而有著比基因芯片更加直接的應用前景。 盡管蛋白質芯片尚處于初試摸索階

9、段，但我們已看到了其無可限量的應用前景。蛋白質芯片包含兩個完全不同的反應模式，一種是將傳統的抗原抗體，酶-底物等檢測手段微量化，移植到玻璃、尼龍膜等載體上；另一種是美國加利福尼亞的Ciphergen生物系統公司生產的SELDI蛋白質芯片系統，該系統將吸附在不同基質的蛋白分子汽化，檢測其質譜，并與計算機中的質譜庫進行進行對比，從而得到待檢蛋白質的有關信息。這兩個方面均有非常成功的例子。 國內現有技術基礎 國內從事蛋白質芯片的單位并不多。益生堂生物企業有限公司早在1999年就與軍事醫學科學院合作在國內首先開展了這方面的研究工作，并且已有三項玻片表面處理和檢測專用卡盒以及方法學上的專利。已完成了丙肝

10、病毒抗體蛋白芯片，丙肝、梅毒、艾滋檢測三聯蛋白芯片等產品的研制工作。其中丙肝病毒抗體蛋白芯片檢測試劑盒已通過了中國藥品生物制品檢定所的質檢。 上海數康生物科技公司研制的多腫瘤標志物蛋白芯片檢測系統，以膜為載體，可以檢測12種常見的腫瘤標志物，達到對10種腫瘤進行同時檢測。該產品已獲得國家藥品監督管理局頒發的生物制品一類新藥證書及試生產批文。蛋白質芯片系統在醫療領域的重要影響是在簡單地，精確地進行早期診斷方面有重大的進展。而這對許多疾病有臨床的意義。就象能夠進行早期診斷一樣，它也能監控疾病的進程和治療的效力。以卵巢癌為例，卵巢癌的癥狀只有在癌癥已經建立和可能已經轉移而難以挽救時才出現。利用蛋白質

11、芯片系統進行的診斷能夠在早期檢測出來，可能在癥狀發展前一年就診斷出，使醫生能夠進行外科手術，及時地開始化學治療，獲得成功的可能，據估計單此一項，每年就可挽救幾十萬名婦女的生命。 3、芯片實驗室 國內外發展趨勢和現狀：芯片實驗室是基因芯片技術和蛋白質芯片技術進一步完善和向整個生化分析系統領域拓展的結果，是生物芯片技術的發展的最高階段。由于芯片實驗室是利用微加工技術濃縮整個芯片實驗室所需的設備，化驗、檢測以及顯示等等都會在一塊基因芯片上完成，因此成本相對極為低廉，使用非常方便。 美國普杜大學已開發出一種芯片實驗室技術，將化學實驗室的專用儀器縮微在芯片上，芯片上的儀器縮小到常規儀器的千分之一甚至百萬

12、分之一。這項成果使科學家能在一塊硅片上堆積幾十個或幾百個“實驗室”，每個“實驗室”都能進行復雜的化學分析，從而可減少很多化學和醫學分析的費用，并提高效率。它可以使研究人員借助一塊芯片進行化學分析，同時進行大量的實驗。在同一時間內不是有一個化學實驗室進行實驗或化學分析，而是能夠有許多實驗室同時進行實驗。這種芯片實驗室與同功能常規實驗室所不同的只是實驗室的大小和制造方法。盡管芯片上的實驗室很小，但卻能用很少的樣液（幾分之一滴）進行精確測量。用量減少到常規實驗室的百萬分之一，但測量精度仍可達很高的水平。由于超微實驗室沒有運動或機加工部件，與常規實驗室設備相比，結構要簡單得多，制造費用也非常低。例如，

13、常規實驗室中部分通用設備就需要花費15,000美元，但杜普大學將該類實驗室縮微后的一個芯片的制造費只有400美元，而且在一個芯片上能排列數量巨大的個微型實驗室。目前，芯片實驗室正朝著更快速，更簡便，更特異，更便宜等方向發展。 二、 國內外經濟和社會發展需求分析1.現有應用領域和市場 生物芯片技術可廣泛應用于疾病診斷和治療、藥物基因組圖譜、藥物篩選、中藥物種鑒定、農作物的優育優選、司法鑒定、食品衛生監督、環境檢測、國防等許多領域。它將為人類認識生命的起源、遺傳、發育與進化、為人類疾病的診斷、治療和防治開辟全新的途徑，為生物大分子的全新設計和藥物開發中先導化合物的快速篩選和藥物基因組學研究提供技術

14、支撐平臺。 國內外已有多種用于科研如基因功能分析，藥物篩選，藥物作用機理及毒理學芯片以及疾病診斷如肝炎病毒檢測診斷芯片、結核桿菌耐藥性檢測芯片、多種惡性腫瘤相關基因芯片、腫瘤分型芯片等一系列診斷芯片逐步開始進入市場。 據不同資料顯示就美國基因芯片的市場銷售來說，美國已有多家生物芯片公司股票上市，而且其股價平均以每年75的速率上漲。其1998年銷售額為4000萬美元，預計2000年將達到13億美元，全球生物芯片市場（包括芯片實驗室、基因組分析工具、應用型生物芯片及其它相關的產品與服務，例如試劑、儀器設備、軟件、技術支持等等），1998年工業產值約10億美元，到2001年將達到170億美元左右。國

15、內從1997年才開始對生物芯片有所了解，到現在已有近20家高等院校和研究院所對生物芯片進行研究。軍事醫學科學院、清華大學、深圳益生堂已在這方面取得了較大突破。目前國家級經費從1998年至今共投入約700萬元人民幣，全國范圍內用于生物芯片研發的民間風險資本投入約為1.6億元人民幣。 國內在藥物篩選和疾病診斷芯片方面及其它相關的產品與服務，例如試劑、儀器設備、軟件、技術支持等的市場近年來剛剛起步，但發展神速，已初具規模，廣泛用于生命科學、醫學基礎研究、疾病診斷、藥物篩選等領域的分析檢測。并有迅速擴大的趨勢。2.潛在用戶與市場預測藥物和學術實驗室仍將是生物芯片產品和服務的主要消費對象，研究人員從大規

16、模基因水平探索生命發生發展的本質及內在規律，尋找促使新藥開發流程合理化的方式，并且創造有助于處理診斷、疾病管理、毒物監測以及其它應用的工具；此外，醫院和病人也將是疾病診斷芯片的巨大消費群和受益者。 根據市場研究公司The Freedonia Group的研究報告指出，美國的生物芯片相關產品與服務市場，在2004年將達到16億美元的規模，平均每年以高達43的比例成長。全球生物芯片市場預計到2003年的可達到200 億美元以上，用生物芯片進行藥理遺傳學和藥理基因組學研究所涉及的世界藥物市場每年約1800億美元；更樂觀的預測還有，2005年全球基因芯片總營業額將從1998年的180億美元增長到400

17、億美元，診斷的疾病種類可望從目前的100 多種擴大到5000種；還有一個最新的略顯保守的報道，DNA芯片市場（包括臨床實驗和研究應用的芯片以及用于制造和分析芯片的相關設備）預計在2010年達到47億，屆時生物芯片將滲透到包括醫療衛生在內的日常生活中。世界基因芯片產業應能保持每年至少30的增長。三、 課題的總體目標、主要研究內容、關鍵技術 總體目標： 1.基因芯片（1） 建立寡核苷酸芯片及cDNA芯片的全套研制開發技術平臺。（2） 研制開發重大基因芯片應用產品，包括基因表達譜芯片，基因多態性分析芯片，基因分型芯片，基因突變檢測芯片及基因測序芯片等。2蛋白芯片（1） 建立組織蛋白芯片的全套研制開發

18、技術平臺。（2） 開發研制組織蛋白芯片的重大應用產品，包括病原微生物檢測診斷芯片，疾病相關因子檢測芯片，腫瘤標記物檢測芯片等。 主要研究內容： 1. 基因芯片（1） 基因芯片技術平臺的建立芯片載體玻片的表面化學處理工藝，包括玻片的氨基化、醛基化處理等； 寡核苷酸探針的合成修飾技術，包括核酸合成純化，spacer聯結，3 5端氨基修飾等； DNA微陣列機器人點樣制備； 熒光標記PCR引物的合成和標記，包括引物合成純化及CY3，CY5標記； 多重不對稱PCR反應條件的優化； 芯片雜交反應條件的優化； 芯片雜交掃描信號的微機化處理及配套數據庫建立； 信號放大技術。（2） 重大基因芯片應用產品的研制開

19、發 基因表達譜芯片的研制：基因篩選及探針的合成修飾，藥物靶標及疾病診斷標志物的篩選檢測； 基因多態性分析及基因分型芯片：HLA中等分辨率及高分辨率基因分型芯片研制及臨床干細胞移植篩選、器官移植配型、司法鑒定及疾病相關型應用；藥物代謝酶CYP450的基因分型芯片研究及臨床個體化醫療應用；肝炎分型檢測芯片的研制及臨床檢測應用。 基因突變檢測芯片的研制：肝炎、結核、HP等病原微生物的耐藥型基因突變檢測芯片研制及臨床檢測應用。 基因測序芯片的研制。2. 蛋白芯片（1） 蛋白芯片技術平臺的建立 芯片載體玻片的表面化學處理工藝； 檢測用抗原的制備和篩選：基因工程表達抗原的制備、純化、篩選； 檢測用抗體的純

20、化、特異性篩選及熒光標記； 檢測反應體系反應條件的優化和確定； 蛋白芯片質控標準品的建立； 熒光掃描信號的特異性、敏感型控制及信號微機處理。（2） 組織蛋白芯片的重大應用產品的開發研制丙肝等單相病原微生物抗體檢測診斷芯片的研制和應用；艾滋、乙肝、丙肝、梅毒抗體三聯檢測芯片的研制和應用；其他病原微生物（包括性病、HP等）檢測診斷蛋白芯片的研制；腫瘤標記物（包括癌胚抗原，肺癌，甲狀腺癌，胰腺癌，生殖系統腫瘤）檢測蛋白芯片的研制和應用。需攻克的關鍵技術：1.基因芯片（1） 以基因組為模板的多重不對稱PCR反應條件的優化（2） 探針的設計和芯片雜交反應條件的優化（3） 芯片雜交信號放大技術的研究（4）

21、 芯片檢測雜交信號的特異性和敏感型控制（5） 芯片信號分析處理微機化及配套數據庫的建立3. 蛋白芯片（1） 檢測用抗原、抗體的制備和篩選（2） 芯片檢測的特異性和敏感型控制（3） 鑒定規程、質量標準、參照品的建立（4） 芯片信號分析處理微機化 相應的專利等知識產權情況：獲得相關研制開發項目的生物芯片發明專利證書，及生物芯片試劑盒新藥證書，國際 國內發表生物芯片相關學術論文。四、 實施方案及其技術經濟分析與比較擬采用的技術路線：不同種類的芯片有不同的實施方案，但對于蛋白質芯片，寡核苷酸表達譜芯片及其他核苷酸多態性檢測芯片，仍有一些共同的地方。抗原、抗體的選擇、寡核苷酸芯片的探針設計和芯片制備被檢

22、測物的標記及檢測信號放大 反應條件的優化檢測靈敏性、特異性和準確性的確定臨床標本的檢測報批材料的撰寫創新點：(1) 選題和內容A微生物耐藥性導致人類感染性疾病發病率和死亡率增高，且增加了治療費用。通過對病原體耐藥性及耐藥種類及時正確地作出判斷，是合理使用治療藥物的關鍵。根據病原體的耐藥特征，采用最佳的治療方案則能夠獲得更好的治療效果，從而減輕病人的負擔，防止耐藥病原體的傳播。本課題從臨床意義重大的、且分子機理研究較明確的抗利福平、抗異煙肼、抗鏈霉素、抗吡嗪酰胺及抗乙胺丁醇結核桿菌、抗克拉霉素幽門螺桿菌、抗Larmivudine乙肝病毒和青霉素耐藥菌入手，應用基因芯片技術對其耐藥性進行快速、準確

23、、靈敏地檢測。在選題上，不僅考慮到這些耐藥微生物所具備的重大臨床意義，而且包含了各種耐藥情況，既考慮到單個基因造成的耐藥性，又涉及到多個基因造成的耐藥性；既考慮到特定病原體對抗感染藥物的抗性，又研究抗感染性藥物在多個病原體中的抗性情況；研究對象既有細菌，又有病毒。B. 控制耐藥病原體的感染，不但需要研究開發新的抗耐藥病原體的有效藥物，還要提高耐藥微生物檢測的陽性率，了解耐藥性發展動態，合理使用抗感染藥物，提高抗感染治療的效果，降低微生物耐藥的發展速度，保護有效藥物的使用壽命。在本課題中，我們采用先進的基因芯片技術對微生物耐藥性進行遺傳學檢測，它克服了傳統方法的局限性，具有廣闊的臨床應用前景。目

24、前在國內還未見到有關這一方面的報道，據我們所知，本室是國內第一家已啟動基因芯片用于耐藥性檢測研究的單位。國外有關這方面的研究不多，由于他們采用的是高密度原位合成的寡核苷酸芯片，造成價格昂貴，結果處理復雜，對多個基因造成的耐藥性及病原體的多重耐藥性的檢測十分困難，因而不太適合臨床使用。而本研究中所采用的是中密度寡核苷酸芯片，針對已報道的突變情況，設計特異寡核苷酸探針，通過點樣儀將其點在玻片上，制成寡核苷酸芯片。這樣大大降低成本，檢測針對性強，結果分析方便，適合臨床使用。C抗感染化療過程，發現了耐藥性在多種細菌中互相傳播的現象。在選題過程中，我們考慮了多種耐藥的情況。這樣，不僅可進一步了解微生物耐

25、藥的分子機理，探索新的耐藥分子機理，而且還能獲得耐藥性傳播機制及其進化特點， 對感染性疾病的預防與治療具有重大的意義。 D將基因芯片技術應用于耐藥微生物的檢測中，則使得臨床耐藥性檢測變得更加準確，更加靈敏，更加快速。這必然造成抗感染藥物治療發生根本上的變化，使得抗感染個體化醫療成為可能。本研究的最終目標是將微生物耐藥性和臨床治療方案結合起來，選擇最佳的臨床治療方案，降低感染性疾病的發病率和死亡率，控制和減緩耐藥病原體的傳播。 EHLA（人類白細胞抗原）在器官移植的排斥反應中起重要的作用，移植存活率很大程度上取決于供者與受者之間的HLA型別是否相符。我國現有白血病患者近400萬人，且以每年4萬人

26、的速率遞增，而目前治療該病唯一的有效手段既是造血干細胞移植，而移植前必須配型。(2)研究方法和技術A基因芯片技術是本課題中的核心技術，如何建立高通量、快速精確的基因芯片診斷技術是解決問題的關鍵。盡管基因芯片技術應用于耐藥性的遺傳學診斷在實現操作的程序化與常規化方面，具有其他技術所無法比擬的優越性。但是，這項技術剛起步，尚有許多問題有待解決，統一標準有待完善。擬通過本項目的實施，建立較為成熟的基于基因芯片的基因診斷技術，這是本項目在技術上的重點創新之處。B如何建立基于耐藥基因芯片檢測結果上的抗感染個體化治療方案資料庫，則是本項目的另一個技術創新之處。這一資料庫的建立能夠指導臨床合理地利用抗感染治

27、療藥物，提高臨床治療效果，控制耐藥病原體的傳播，從而降低感染性疾病的發病率和死亡率。C大規模表達譜芯片制備技術；提高檢測的特異性方法；增強檢測的靈敏度方法；用于表達檢測的定量、定性質控系統；各種表達譜數據庫的建立及分析軟件的研制。D蛋白芯片的制備技術：盡管蛋白芯片采用了很多EIA常用的技術，但將常規檢測微量化，改變包被載體及標記物，尚有許多問題需要解決。通過本項目的研究，可有效地解決上述問題。技術經濟分析比較：由于在芯片研發方面積累較多的實際工作經驗，因此，在實驗方案的設計中，我們采用了相對經濟的方案。主要表現在被檢測物的標記上，我們通過引物末端標記及多重PCR技術，降低了實驗所需的成本；五、

28、 進度安排與組織管理措施 進度安排：1 基因芯片總體3年時間，包括基因芯片技術平臺的建立，重大產品的研制開發應用，知識產權的獲得。（1） 第一年：基因芯片研制技術平臺的建立本階段確定載體玻片表面處理工藝流程，寡核苷酸合成和修飾標記技術方法，芯片雜交模板的制備方法及優化的芯片雜交條件，熒光掃描和信號處理、信號放大技術。（2） 第二年：重大產品的研制開發研制項目的基因分析研究，目標基因和探針的選取，探針的雜交測試、調整和陣列確定，芯片檢測的特異性和敏感型控制，信號處理軟件的試用及配套數據庫的建立。（3） 第三年：試劑盒組裝，臨床樣品的批量檢測試驗，相關專利的申請及報批程序的完成。2 蛋白芯片總體3

29、年時間，包括蛋白芯片技術平臺的建立，重大產品的研制開發應用，知識產權的獲得。（1）第一年：蛋白芯片技術平臺的建立芯片載體玻片的表面化學處理工藝的確定，檢測用抗原、抗體的制備、純化、特異性篩選及熒光標記，檢測反應體系反應條件的確定，熒光掃描信號的特異性、敏感型控制及信號微機化處理的建立。（2）第二年：組織蛋白芯片的重大應用產品的開發研制研制項目的可行性分析研究確定，項目抗原抗體的制備，芯片微陣列的確定，芯片雜交反應的特異性和敏感型控制，信號處理軟件的試用及配套數據庫的建立。（4） 第三年：試劑盒組裝，臨床樣品的批量檢測試驗，相關專利的申請及報批程序的完成。六、 經費概算 生物芯片課題總需投入經費

30、5億元人民幣，其中基因芯片3.5億元，蛋白芯片1.5億元。在基因芯片分項目中，技術平臺建立需投入5000萬元，基因表達譜芯片6000萬元，基因多態性分析芯片8000萬元，基因分型芯片6000萬元，基因突變檢測芯片5000萬元，基因測序及其它基因芯片5000萬元。 在蛋白芯片分項目中，建立組織蛋白芯片的全套研制開發技術平臺5000萬元，開發研制組織蛋白芯片的重大應用產品1億元，其中，病原微生物檢測診斷芯片5000萬元，疾病相關因子檢測芯片3000萬元，腫瘤標記物檢測芯片1000萬元，其它蛋白芯片1000萬元。七、 課題目標實現后，對相關技術領域及其產業的影響和帶動作用預測分析 1.目標實現后專項

31、技術創新、發展及知識產權發展狀況生物芯片項目研究的實施，將能產生大量的具有我國自主知識產權的新醫藥、新產品、新發明、新技術，如芯片的制備工藝；提高檢測特異性和靈敏度的方法；數據庫及分析軟件；各種診斷型蛋白芯片、基因分型芯片、基因突變檢測芯片、基因多態性分析芯片、疾病診斷芯片以及這些產品的進一步應用所產生的二次開發產物（如用藥物篩選芯片篩選中藥有效成分得到的新型藥物）。這些創新性產品和技術必將對我國生物技術相關產業的發展產生深遠的影響，應能通過申請發明專利、申報新藥證書、在國際國內發表生物芯片相關學術論文等手段獲得知識產權保護。2.對相關技術領域及其產業的影響和帶動作用生物芯片技術的廣泛運用，將

32、對許多相關技術與產業的發展起著巨大的影響和帶動作用，主要包括基因組學技術、重大疾病相關基因的分離和功能研究、基因藥物工程、基因治療技術、生物信息學技術、組合生物合成技術、新型診斷技術、蛋白質組學方面等，為"后基因組計劃"時期基因功能的研究及現代醫學科學及醫學診斷學的發展提供了強有力的工具，將會使新基因的發現、基因診斷、藥物篩選、給藥個性化等方面取得重大突破，為整個人類社會帶來深刻廣泛的變革。在醫學、生命科學、藥業、農業、環境科學、法醫學等凡與生命活動有關的領域中均具有重大的應用前景.生命科學 生物芯片技術可以廣泛應用于各種動物、植物、微生物方面的研究，對來源于不同的個體(正

33、常人與患者)、組織、細胞周期、發育階段、分化階段、病變、刺激(包括不同誘導、不同治療手段)下的基因表達進行檢測，從而對這些基因表達的個體特異性、組織特異性、發育階段特異性、分化階段特異性、病變特異性、刺激特異性進行綜合的分析和判斷，迅速將某個或幾個基因與疾病聯系起來，極大地加快這些基因功能的確定，同時可進一步研究基因與基因間相互作用的關系，發現新基因，尋找和鑒定疾病相關基因，從而揭示各種生命活動發生、發展的分子機制。此外，通過基因突變分析，對微生物菌種鑒定、致病機制等基因突變檢測方面具有重要的影響。 醫學 與傳統方法相比， 生物芯片在疾病檢測診斷方面具有獨特的優勢，它可以在一張芯片同時對多個病

34、人進行多種疾病的檢測。僅用極小量的樣品，在極短時間內，向醫務人員提供大量的疾病診斷信息，這些信息有助于醫生在短時間內找到正確的治療措施。例如對腫瘤、糖尿病、傳染性疾病等常見病和多發病的臨床檢驗及健康人群檢查，均可以應用生物芯片技術。今后人們可以擁有個人化驗室，無論在地球任何地方，隨時可以對自己的健康狀況進行監測。此外，在個體化醫療方面也有很大的促進作用，臨床上，同樣藥物的劑量對病人甲有效可能對病人乙不起作用，而對病人丙則可能有副作用。在藥物療效與副作用方面，病人的反應差異很大。這主要是由于病人遺傳學上存在差異（單核苷酸多態性，SNP），導致對藥物產生不同的反應。如果利用基因芯片技術對患者先進行診斷，再開處方，就可對病人實施個體優化治療。另一方面，在治療中，很多同種疾病的具體病因是因人而異的，用藥也應因人而異，如將這些基因突變部位的全部序列構建為DNA芯片，則可快速地檢測病人是這一個或那一個或多個基因發生突變，從而可對癥下藥，所以對指導