1、第一節(jié)第一節(jié) 生物芯片簡介生物芯片簡介 一、一、 什么是生物芯片什么是生物芯片 生物芯片主要指通過生物芯片主要指通過平面微細加工技平面微細加工技術(shù)，術(shù)，在固體芯片等載體上的在固體芯片等載體上的微型生物化微型生物化學分析系統(tǒng)，學分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)對細胞、蛋白質(zhì)、以實現(xiàn)對細胞、蛋白質(zhì)、核酸以及其他生物組分的準確、快速、核酸以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測大信息量的檢測芯片上每平方厘米可密集排列成千上萬芯片上每平方厘米可密集排列成千上萬個生物分子，能快速準確地檢測細胞、個生物分子，能快速準確地檢測細胞、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)、DNA及其他生物組分，并獲取及其他生物組分，并獲取樣品中的有關(guān)信息，其效

2、率是傳統(tǒng)檢測樣品中的有關(guān)信息，其效率是傳統(tǒng)檢測方法的成百上千倍。方法的成百上千倍。生物芯片分析過程生物芯片分析過程試樣處理試樣處理點陣固定點陣固定反應(yīng)或雜交芯片制作標記洗滌檢測掃描檢測掃描光刻合成微量點樣噴墨純化、標記光化學檢測電化學檢測計算處理 基因芯片的基因芯片的最大優(yōu)點在于其高通量最大優(yōu)點在于其高通量。傳統(tǒng)方。傳統(tǒng)方法檢測眾多基因要經(jīng)歷多次實驗而且自動法檢測眾多基因要經(jīng)歷多次實驗而且自動化程度低，因而每次實驗之間是存在系統(tǒng)化程度低，因而每次實驗之間是存在系統(tǒng)誤差的?；蛐酒梢钥朔@個缺點，誤差的。基因芯片可以克服這個缺點，眾眾多基因的探針的標記、雜交等過程是在一多基因的探針的標記、雜交

3、等過程是在一次實驗過程中完成的，次實驗過程中完成的，而且自動化程度高，而且自動化程度高，數(shù)據(jù)客觀可靠數(shù)據(jù)客觀可靠l1996年美國年美國Affymetrix公司成功地制作出世界公司成功地制作出世界上首批用于藥物篩選和實驗室試驗用的生物芯上首批用于藥物篩選和實驗室試驗用的生物芯片，并制作出相應(yīng)的芯片系統(tǒng)。此外，美國的片，并制作出相應(yīng)的芯片系統(tǒng)。此外，美國的Hyseq公司、公司、Aurora公司、公司、Nanogen公司、公司、Incyte公司等也在積極開展公司等也在積極開展DNA芯片研究工作。芯片研究工作。近二年，摩托羅拉、惠普、近二年，摩托羅拉、惠普、IBM等跨國公司也等跨國公司也相繼投以巨資加

4、入生物芯片的研究開發(fā)。相繼投以巨資加入生物芯片的研究開發(fā)。 l我國是從一九九七年開始對生物芯片研究。我國是從一九九七年開始對生物芯片研究。 l中國醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會生物芯片分會中國醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會生物芯片分會2006年年在北京成立。在北京成立。l中國在北京、上海、陜西、天津、南京建立中國在北京、上海、陜西、天津、南京建立了五大生物芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化基地了五大生物芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化基地 。l我國生物芯片產(chǎn)業(yè)尚未形成統(tǒng)一的技術(shù)標準，我國生物芯片產(chǎn)業(yè)尚未形成統(tǒng)一的技術(shù)標準，不規(guī)范。在產(chǎn)品認證認可方面也存在與國際不規(guī)范。在產(chǎn)品認證認可方面也存在與國際慣例不接軌的情況。慣例不接軌的情況。l生物芯片技術(shù)是生物芯

5、片技術(shù)是20世紀世紀90年代以來，影響年代以來，影響最為深遠的重大科技進展。它是繼大規(guī)模最為深遠的重大科技進展。它是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有深遠意義的科集成電路之后的又一次具有深遠意義的科學技術(shù)革命。學技術(shù)革命。l該技術(shù)被評為該技術(shù)被評為1998年度世界十大科技進展年度世界十大科技進展之一。之一。 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 縮微芯片實驗室縮微芯片實驗室 生物芯片研究領(lǐng)域的生物芯片研究領(lǐng)域的一個熱點，它是將傳統(tǒng)的生物化學樣品一個熱點，它是將傳統(tǒng)的生物化學樣品制備、生化反應(yīng)、檢測三個步驟集于一制備、生化反應(yīng)、檢測三個步驟集于一體，縮小構(gòu)成芯片上的實驗室系統(tǒng)體，縮小構(gòu)成芯片上的實驗室系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié)

6、 生物芯片的分類生物芯片的分類一般分類 信息生物芯片和功能生物芯片信息生物芯片和功能生物芯片第三節(jié)基因芯片的基本原理與流程第三節(jié)基因芯片的基本原理與流程 基因芯片基因芯片技術(shù)是指通過技術(shù)是指通過微陣列微陣列(Microarray)(Microarray)技術(shù)技術(shù)將高密度將高密度DNADNA片段陣列通過高速機器人或原位合片段陣列通過高速機器人或原位合成方式以一定的順序或排列方式使其附著在如玻成方式以一定的順序或排列方式使其附著在如玻璃片等固相表面，以熒光標記的璃片等固相表面，以熒光標記的DNADNA探針，借助探針，借助堿基互補雜交原理，進行大量的基因表達及檢測堿基互補雜交原理，進行大量的基因表達

7、及檢測等研究的技術(shù)。等研究的技術(shù)。RNADNA1DNA2ProbeSouthernhybridizationNorthernhybridizationHybridization of Nucleic AcidsAmino acid sequenceGLY-ASP-GLU-SER-SER-VAL-LEU-GGG-GAC-GAG-TCC-TCC-GTT-CTC-Nucleic acid sequenceSynthesizingoligonucleotidePROBE GGGGACGAGTCCTCCGTTCTThe nucleic acid sequence isDeduced from amino

8、 acid sequenceChemical synthesisPreparation of Traditional Nucleic Acid Probe基因芯片分類基因芯片分類l按芯片制備方法分類按芯片制備方法分類 原位合成芯片（原位合成芯片（synthetic genechip） DNA微陣列芯片（微陣列芯片（DNA microarray）l按探針分類按探針分類 寡核苷酸陣列寡核苷酸陣列 DNA陣列陣列 基因芯片基因芯片 cDNA芯片芯片 RNA芯片芯片E x p r e s s io n C h ip s G e n o m ic C h ip s S e q u e n c in g

9、C h ip sD N A C h ip s生物芯片的原理l生物芯片利用空間位置固定事先已知的核酸、生物芯片利用空間位置固定事先已知的核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和碳水化合物分子蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和碳水化合物分子l芯片技術(shù)對固定相分子的要求較高，要求生物芯片技術(shù)對固定相分子的要求較高，要求生物分子固定在芯片基質(zhì)上之后仍要保持生物活性分子固定在芯片基質(zhì)上之后仍要保持生物活性的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。l在分子雜交反應(yīng)和洗片等處理過程中能穩(wěn)定結(jié)在分子雜交反應(yīng)和洗片等處理過程中能穩(wěn)定結(jié)合所親和的分子，防止其在雜交洗滌過程中被合所親和的分子，防止其在雜交洗滌過程中被沖洗掉，保證檢測信息的準確可靠。沖洗掉，保證檢測信息的準確可靠。

10、l制作芯片片基的材料首先必須有很好的制作芯片片基的材料首先必須有很好的光學性質(zhì)，光學性質(zhì)，能能利用光進行透射和反射的檢測利用光進行透射和反射的檢測l芯片表面具有可以進行化學反應(yīng)的芯片表面具有可以進行化學反應(yīng)的活性基團，活性基團，方便生方便生物分子的偶聯(lián)而固定物分子的偶聯(lián)而固定l芯片表面的活性化學基團有足夠的芯片表面的活性化學基團有足夠的吸附能力，吸附能力，要能結(jié)要能結(jié)合最佳容量的生物分子合最佳容量的生物分子l芯片要有很好的穩(wěn)定性，具有一定的抗壓能力，并且芯片要有很好的穩(wěn)定性，具有一定的抗壓能力，并且在生物分子雜交反應(yīng)過程中要處于在生物分子雜交反應(yīng)過程中要處于惰性狀態(tài)，惰性狀態(tài)，不會發(fā)不會發(fā)生其

11、他化學反應(yīng)或其他物質(zhì)吸附生其他化學反應(yīng)或其他物質(zhì)吸附l生物芯片要有很好的生物芯片要有很好的兼容性，兼容性，可以廣泛應(yīng)用于生物學可以廣泛應(yīng)用于生物學檢測和研究檢測和研究芯片片基生物分子與芯片的結(jié)合l生物芯片表面的活性基團形成生物芯片表面的活性基團形成特異親和生物特異親和生物分子的位點，分子的位點，用來吸附和固定生物活性分子，用來吸附和固定生物活性分子，例如多肽、核酸、酶、抗體或抗原等例如多肽、核酸、酶、抗體或抗原等l根據(jù)芯片基片表面的活性基團的類型，芯片根據(jù)芯片基片表面的活性基團的類型，芯片可以分為可以分為氨基片、醛基片、環(huán)氧乙基片和氨基片、醛基片、環(huán)氧乙基片和N一羥基琥珀酰亞胺酯片一羥基琥珀酰

12、亞胺酯片l根據(jù)不同的需要來選用芯片，如對大分子根據(jù)不同的需要來選用芯片，如對大分子DNA的吸附要用氨基片，對寡聚核苷梭或的吸附要用氨基片，對寡聚核苷梭或小片段小片段DNA要用醛基片要用醛基片a. 氨基片氨基片 表面為氨基，直接與核酸分子的磷酸基團靠表面為氨基，直接與核酸分子的磷酸基團靠電荷作用相結(jié)合電荷作用相結(jié)合b. 醛基片醛基片 表面的醛基直接與生物分子的氨基共價結(jié)合表面的醛基直接與生物分子的氨基共價結(jié)合c. 環(huán)氧已基片環(huán)氧已基片 表面的環(huán)氧已基直接與生物分子的表面的環(huán)氧已基直接與生物分子的氨基共價結(jié)合；氨基共價結(jié)合；d. N-羥基琥珀酰亞胺酯片羥基琥珀酰亞胺酯片 表面的表面的N-羥基琥珀酰

13、亞羥基琥珀酰亞胺酯基直接與生物分子的氨基共價結(jié)合。胺酯基直接與生物分子的氨基共價結(jié)合。DNA Chip TechnologylSolid support. glass, plastic, metal, silicon. lMiniaturized array of DNA (genetic material)lWork on the biochemical principle of DNA/DNA hybridizationlHybridized probes(DNA molecules)are fluorescently labeled基因芯片的原理基因芯片的原理 依據(jù)雙螺旋原理，核酸分子雜

14、交依據(jù)雙螺旋原理，核酸分子雜交技術(shù)，在靶標樣品與探針之間進行選技術(shù)，在靶標樣品與探針之間進行選擇性反應(yīng)，將反應(yīng)一方，探針固定在擇性反應(yīng)，將反應(yīng)一方，探針固定在芯片上，另一方，熒光標記制備好的芯片上，另一方，熒光標記制備好的cDNA，分別標記綠色的，分別標記綠色的Cy3和紅色的和紅色的Cy5通過流路或加至芯片上。通過流路或加至芯片上。基基 因因 芯芯 片片 流流 程程樣品制備樣品制備芯片制備芯片制備雜交雜交雜交信號檢測雜交信號檢測數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析Each spot contains known DNAComplementary DNA hybridizeSignal appearsBiochip

15、 Based on Hybridization實驗流程影響雜交反應(yīng)的因素影響雜交反應(yīng)的因素 1 探針濃度探針濃度 其濃度差異對信號有影響，濃度高信其濃度差異對信號有影響，濃度高信號強。號強。 2 陽離子陽離子 陽離子存在可提高異源雜交雙鏈的生成陽離子存在可提高異源雜交雙鏈的生成速度。速度。 3 溫度溫度 ONA2542 C，cDNA 5570 C 4 序列組成序列組成 芯片上一次產(chǎn)生上萬個異源雜交反應(yīng)，芯片上一次產(chǎn)生上萬個異源雜交反應(yīng)，應(yīng)選擇最協(xié)調(diào)條件。應(yīng)選擇最協(xié)調(diào)條件。 5 高靈敏度監(jiān)測系統(tǒng)，閱讀儀。高靈敏度監(jiān)測系統(tǒng)，閱讀儀。 基因芯片檢測原理 熒光掃描成像用激光激發(fā)芯片上的樣品發(fā)射熒光掃描

16、成像用激光激發(fā)芯片上的樣品發(fā)射熒光，嚴格配對的雜交分子，其熱力學穩(wěn)定性熒光，嚴格配對的雜交分子，其熱力學穩(wěn)定性較高，熒光強；而不完全雜交的分子熱力學穩(wěn)較高，熒光強；而不完全雜交的分子熱力學穩(wěn)定性低，熒光信號弱；不雜交的無熒光。不同定性低，熒光信號弱；不雜交的無熒光。不同位點的信號被掃描后由計算機軟件處理，并對位點的信號被掃描后由計算機軟件處理，并對每個點的熒光強度數(shù)字化后進行分析。每個點的熒光強度數(shù)字化后進行分析。 基因芯片數(shù)據(jù)分析 圖像分析，圖像分析，Ratio值分析，基因聚類分析值分析，基因聚類分析 圖像分析圖像分析 激光掃描儀得到的掃描圖像文件通過劃激光掃描儀得到的掃描圖像文件通過劃格，

17、確定雜交斑點的位置，然后經(jīng)過過濾背景噪音，格，確定雜交斑點的位置，然后經(jīng)過過濾背景噪音，提取得到熒光信號強度值，最后以數(shù)據(jù)列表的形式提取得到熒光信號強度值，最后以數(shù)據(jù)列表的形式輸出。這一系列的工作都是依靠軟件來完成，如輸出。這一系列的工作都是依靠軟件來完成，如Biodiscovery， Imagene 7.0分析軟件。分析軟件。 Ratio值分析值分析 在常用的雙色熒光芯片系統(tǒng)下，各雜交斑點的在常用的雙色熒光芯片系統(tǒng)下，各雜交斑點的兩色熒光兩色熒光cy3cy5的比值又稱的比值又稱R/G值。一般認為值。一般認為RG值在值在0.52.0范圍內(nèi)的基因不存在顯著表達差范圍內(nèi)的基因不存在顯著表達差異，該

18、范圍之外則認為基因的表達出現(xiàn)顯著改變。異，該范圍之外則認為基因的表達出現(xiàn)顯著改變。 由于實驗條件的不同，該域值范圍會根據(jù)置信區(qū)由于實驗條件的不同，該域值范圍會根據(jù)置信區(qū)間進行調(diào)整。處理后得到的信息可以根據(jù)需要以各間進行調(diào)整。處理后得到的信息可以根據(jù)需要以各種形式輸出，如柱形圖、餅形圖、點圖、原始匡像種形式輸出，如柱形圖、餅形圖、點圖、原始匡像拼圖等。將每個信號斑點的所有相關(guān)信息如位標、拼圖等。將每個信號斑點的所有相關(guān)信息如位標、基因名稱、克隆號、基因名稱、克隆號、PCR結(jié)果、信號強度、結(jié)果、信號強度、Ratio值等自動關(guān)聯(lián)并根據(jù)需要篩選數(shù)據(jù)。值等自動關(guān)聯(lián)并根據(jù)需要篩選數(shù)據(jù)。 聚類分析聚類分析

19、clustering analysis 從生物芯片的圖像分析中可得到大量的數(shù)據(jù)，從生物芯片的圖像分析中可得到大量的數(shù)據(jù)，要從中提取所需要的信息就必須對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計要從中提取所需要的信息就必須對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。通過建立各種數(shù)學模型，分析芯片圖像數(shù)據(jù)分析。通過建立各種數(shù)學模型，分析芯片圖像數(shù)據(jù)的生物學意義。的生物學意義。 聚類分析是利用大量相關(guān)數(shù)據(jù)對事物進行分類聚類分析是利用大量相關(guān)數(shù)據(jù)對事物進行分類處理，其方法為直接比較樣本中各種特征數(shù)據(jù)，將處理，其方法為直接比較樣本中各種特征數(shù)據(jù)，將特征相近的歸為一類，差別較大的歸為不同的類。特征相近的歸為一類，差別較大的歸為不同的類。四四 生物芯片的制

20、作生物芯片的制作基本方法基本方法 點樣法和原位合成法點樣法和原位合成法 原位合成法原位合成法 原位光刻合成原位光刻合成 壓電打印法壓電打印法 點樣法點樣法 這一方法相對技術(shù)要求不高，是最這一方法相對技術(shù)要求不高，是最常用的方法。點樣法是將預先合成好的探常用的方法。點樣法是將預先合成好的探針、針、PCR產(chǎn)物、蛋白或多肽、抗原或抗體產(chǎn)物、蛋白或多肽、抗原或抗體等經(jīng)純化、定量分析后，通過由陣列復制等經(jīng)純化、定量分析后，通過由陣列復制器或陣列點樣機準確、快速地將不同探針器或陣列點樣機準確、快速地將不同探針樣品定量點樣于帶正電荷的尼龍膜或玻片樣品定量點樣于帶正電荷的尼龍膜或玻片等相應(yīng)位置上，再進行固定處

21、理，如紫外等相應(yīng)位置上，再進行固定處理，如紫外線交聯(lián)固定。線交聯(lián)固定。 點樣的方式分接觸式點樣與非接觸式點點樣的方式分接觸式點樣與非接觸式點樣兩種。接觸式點樣是點樣針直接與固相支樣兩種。接觸式點樣是點樣針直接與固相支持物表面接觸，將生物分子樣品留在固相支持物表面接觸，將生物分子樣品留在固相支持物上。非接觸式點樣以壓電原理將樣品通持物上。非接觸式點樣以壓電原理將樣品通過毛細管直接噴至固相支持物表面。打印法過毛細管直接噴至固相支持物表面。打印法的優(yōu)點是探針密度高，通常的優(yōu)點是探針密度高，通常1平方厘米可打平方厘米可打印印2 500個探針；缺點是定量準確性及重現(xiàn)個探針；缺點是定量準確性及重現(xiàn)性不好，

22、打印針易堵塞且使用壽命有限。性不好，打印針易堵塞且使用壽命有限。 原位合成法 原位合成法原位合成法 該方法技術(shù)比較復雜，除了該方法技術(shù)比較復雜，除了Affymetrix 等少數(shù)實力雄厚的生物芯片公司等少數(shù)實力雄厚的生物芯片公司可以用該技術(shù)外，其他的公司和實驗室都是可以用該技術(shù)外，其他的公司和實驗室都是采用點樣法制作芯片。采用點樣法制作芯片。 原位合成方法有兩種途徑，一種是原位光刻原位合成方法有兩種途徑，一種是原位光刻合成，該技術(shù)是由合成，該技術(shù)是由Affymerix公司的公司的Fodor實實驗室開發(fā)。該方法的主要優(yōu)點是可以用很少驗室開發(fā)。該方法的主要優(yōu)點是可以用很少的步驟合成極其大量的多肽或寡

23、聚核苷酸陣的步驟合成極其大量的多肽或寡聚核苷酸陣列。列。 另一種原位合成是壓電打印法，主要用于合成另一種原位合成是壓電打印法，主要用于合成寡聚核苷酸探針，其原理與普通的彩色噴墨打印寡聚核苷酸探針，其原理與普通的彩色噴墨打印機相似，所用技術(shù)為常規(guī)的固相合成方法。根據(jù)機相似，所用技術(shù)為常規(guī)的固相合成方法。根據(jù)芯片上不同位點探針的序列需要將特定的堿基噴芯片上不同位點探針的序列需要將特定的堿基噴印在芯片上特定位置，沖洗、去保護、偶聯(lián)等與印在芯片上特定位置，沖洗、去保護、偶聯(lián)等與一般的固相合成技術(shù)相同。一般的固相合成技術(shù)相同。 該技術(shù)采用的化學原理與傳統(tǒng)的該技術(shù)采用的化學原理與傳統(tǒng)的DNA固相合成固相合

24、成一致，不需要特殊制備的化學試劑，可以合成出一致，不需要特殊制備的化學試劑，可以合成出長度為長度為4050個堿基的探針。個堿基的探針。 一個實例基因芯片篩選宮頸癌相關(guān)基因的研究基因芯片篩選宮頸癌相關(guān)基因的研究摘要摘要 本研究中采用本研究中采用細胞原癌、抑癌基因分類芯片細胞原癌、抑癌基因分類芯片對原發(fā)性宮頸癌標本進行分析，以期探討宮頸癌對原發(fā)性宮頸癌標本進行分析，以期探討宮頸癌基因組中存在的癌基因表達的變異，基因組中存在的癌基因表達的變異，確定與宮頸確定與宮頸癌相關(guān)的候選原癌或抑癌基因，癌相關(guān)的候選原癌或抑癌基因，為宮頸癌的診斷為宮頸癌的診斷和治療提供新的線索和依據(jù)。和治療提供新的線索和依據(jù)。

25、實驗結(jié)果1 組織總組織總RNA制備制備 本實驗中共收集到宮頸癌組織0.96g，正常對照宮頸組織0.56g，分別提取總RNA。兩種宮頸組織的總RNA提取的質(zhì)量見表1 表表1 總總RNA提取結(jié)果提取結(jié)果樣品類型樣品類型 編號編號 總總RNA量量 OD260 OD280 OD260/OD280 熒光熒光標記標記正常宮頸組織正常宮頸組織 N 706.8g 0.592 0.289 2.059 Cy3 對照組對照組宮頸癌組織宮頸癌組織 C 1200.0g 1.015 0.488 2.114 Cy5 實驗組實驗組 芯片掃描結(jié)果芯片掃描結(jié)果 Cy3 Cy5宮頸組織宮頸組織/對照組織雙色熒光標記芯片對照組織雙色

26、熒光標記芯片掃描疊加圖掃描疊加圖 圖中X軸、Y軸分別以cy3熒光強度值(前景值背景值)和 cy5熒光強度值為坐標，每一個數(shù)據(jù)點代表芯片上一個基因點的雜交信號；數(shù)據(jù)點若為紅色，則代表Y值與X值的比值在0.5至2.0之間，屬非差異表達；數(shù)據(jù)點若為黃色，則代表Y值與X值的比值在0.5到2.0范圍之外，表明所代表的基因存在表達差異。通過對基因芯片結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)通過對基因芯片結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)BLACP，bladder cancer related protein基因基因即膀胱癌相關(guān)蛋白基即膀胱癌相關(guān)蛋白基因的表達下調(diào)最為明顯，提示因的表達下調(diào)最為明顯，提示BLACP基因與宮頸癌之間存在著基因與宮頸癌之

27、間存在著聯(lián)系。很可能是一個宮頸癌相關(guān)的聯(lián)系。很可能是一個宮頸癌相關(guān)的候選抑癌基因。該基因在包括人在候選抑癌基因。該基因在包括人在內(nèi)的多種動物中已有發(fā)現(xiàn)。尚未發(fā)內(nèi)的多種動物中已有發(fā)現(xiàn)。尚未發(fā)現(xiàn)與人類其它的基因有任何的同源現(xiàn)與人類其它的基因有任何的同源性。鑒于此，在本實驗中性。鑒于此，在本實驗中BLACP 基因克隆到真核表達載體上，轉(zhuǎn)染基因克隆到真核表達載體上，轉(zhuǎn)染宮頸癌細胞系宮頸癌細胞系HeLa，發(fā)現(xiàn)它的確，發(fā)現(xiàn)它的確可以抑制可以抑制HeLa細胞的生長及增殖。細胞的生長及增殖。 Genomic chiplScreen specimens to determine gene copy number

28、 changeslEstablish correlations between gene copy number changes and disease biologylDetermine the interaction of multiple genes on the initiation and progression of diseaselAccelerate development of products for genomic disease management to guide therapeutic interventionlCombined with expression c

29、hips, gives full understanding of disease process三、芯片技術(shù)的應(yīng)用1 基因表達分析基因表達分析 分析基因表達時空特征分析基因表達時空特征 檢測基因差異表達檢測基因差異表達 發(fā)現(xiàn)新基因發(fā)現(xiàn)新基因 大規(guī)模測序大規(guī)模測序 DNA序列測定序列測定 人類基因組計劃人類基因組計劃 鑒別和測定人類基因的鑒別和測定人類基因的DNA序列序列, 雜交測序雜交測序 sequencing by hybridization, SBH 建立在特定序列的建立在特定序列的DNA與特定長度的寡與特定長度的寡核苷酸集合的雜交的基礎(chǔ)之上。未知核苷酸集合的雜交的基礎(chǔ)之上。未知DNA序

30、序列可以通過鑒定與靶列可以通過鑒定與靶DNA序列形成完整的雙序列形成完整的雙鏈體寡核苷酸的重疊區(qū)域來確定；鏈體寡核苷酸的重疊區(qū)域來確定；65536個個八核苷酸點陣可測定約八核苷酸點陣可測定約200個核苷酸的序列；個核苷酸的序列；一百萬個十二核苷酸點陣可測定約一百萬個十二核苷酸點陣可測定約1000個堿個堿基對。基對。2 基因型、基因突變和多態(tài)性分析基因型、基因突變和多態(tài)性分析 分析基因組中不同基因與性狀或疾病的關(guān)系分析基因組中不同基因與性狀或疾病的關(guān)系 3 疾病的診斷與治療疾病的診斷與治療 遺傳病相關(guān)基因的定位，產(chǎn)前篩查與診斷遺傳病相關(guān)基因的定位，產(chǎn)前篩查與診斷 腫瘤診斷腫瘤診斷 感染性疾病的診

31、斷感染性疾病的診斷 基因突變檢測與遺傳病和腫瘤診斷的基因突變檢測與遺傳病和腫瘤診斷的大量大量 平行測定平行測定4. 藥物研究中的應(yīng)用藥物研究中的應(yīng)用 新藥開發(fā)新藥開發(fā) 發(fā)現(xiàn)藥物的新功能發(fā)現(xiàn)藥物的新功能 調(diào)查藥物處理細胞后基因的表達情況調(diào)查藥物處理細胞后基因的表達情況 對藥物進行毒性評價對藥物進行毒性評價 在基因水平上尋找藥物靶標，毒性對在基因水平上尋找藥物靶標，毒性對 基因的影響?；虻挠绊?。其它其它病原體的檢出病原體的檢出腫瘤相關(guān)基因表達譜腫瘤相關(guān)基因表達譜 位點突變位點突變 耐藥基因檢測耐藥基因檢測 疾病的分子分型疾病的分子分型 HLA分型分型l基因芯片的缺點基因芯片的缺點 不能對待檢測基

32、因在組織中的精確定位進行判斷。另外很多蛋白質(zhì)功能不是主要依賴是否表達或表達量高低，而是依賴蛋白質(zhì)磷酸化/去磷酸化等方式。在這種情況下，用核酸類生物芯片就沒有什么意義，蛋白類芯片可能會有所作為。l不能盲目崇拜高精尖端的技術(shù)和儀器設(shè)備。實不能盲目崇拜高精尖端的技術(shù)和儀器設(shè)備。實事求是，定位明確，按規(guī)律辦事。事求是，定位明確，按規(guī)律辦事。生物芯片的未來生物芯片的未來 您只需提供保存完好的組織或細胞標本，公您只需提供保存完好的組織或細胞標本，公司的芯片技術(shù)服務(wù)人員就可替您完成實驗操司的芯片技術(shù)服務(wù)人員就可替您完成實驗操作與數(shù)據(jù)分析，向您提供由您所選的任何一作與數(shù)據(jù)分析，向您提供由您所選的任何一個芯片的

33、實驗結(jié)果，可以為您節(jié)省大量的時個芯片的實驗結(jié)果，可以為您節(jié)省大量的時間與精力。間與精力。 客戶樣品客戶樣品RNA抽提抽提RNA質(zhì)量檢測質(zhì)量檢測cDNA模板制備模板制備實時定量實時定量PCR芯片芯片數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理提供實驗報告提供實驗報告細胞凋亡細胞凋亡PCR芯片芯片細胞周期細胞周期PCR芯片芯片血管生成血管生成PCR芯片芯片腫瘤轉(zhuǎn)移腫瘤轉(zhuǎn)移PCR芯片芯片癌通路發(fā)現(xiàn)者癌通路發(fā)現(xiàn)者PCR芯片芯片DNA損傷信號通路損傷信號通路PCR芯片芯片氧化應(yīng)激與抗氧化氧化應(yīng)激與抗氧化PCR芯片芯片應(yīng)激和毒性通路發(fā)現(xiàn)者應(yīng)激和毒性通路發(fā)現(xiàn)者PCR芯芯片片腫瘤藥物耐受和代謝腫瘤藥物耐受和代謝PCR芯片芯片細胞因子細胞

34、因子PCR芯片芯片乳腺癌和雌激素受體信號通路乳腺癌和雌激素受體信號通路PCR芯片芯片藥物代謝藥物代謝PCR芯片芯片內(nèi)皮細胞生物學功能研究內(nèi)皮細胞生物學功能研究PCR芯片芯片骨再生骨再生PCR芯片芯片干細胞干細胞PCR芯片芯片動脈粥樣硬化動脈粥樣硬化PCR芯片芯片糖尿病糖尿病PCR芯片芯片趨化因子與受體趨化因子與受體PCR芯片芯片l生長因子生長因子PCR芯片芯片l炎癥細胞因子與受體炎癥細胞因子與受體PCR芯片芯片l干擾素及其受體干擾素及其受體PCR芯片芯片lTh1-Th2-Th3PCR芯片芯片lToll樣蛋白受體信號轉(zhuǎn)導樣蛋白受體信號轉(zhuǎn)導PCR芯片芯片l細胞外基質(zhì)與粘連分子細胞外基質(zhì)與粘連分子P

35、CR芯片芯片l神經(jīng)營養(yǎng)素與受體神經(jīng)營養(yǎng)素與受體PCR芯片芯片l低氧信號通路低氧信號通路PCR芯片芯片l胰島素信號通路胰島素信號通路PCR芯片芯片lJAK / STAT信號通路信號通路PCR芯片芯片lMAPK信號轉(zhuǎn)導通路信號轉(zhuǎn)導通路PCR芯片芯片lNF-kB信號通路信號通路PCR芯片芯片l一氧化氮一氧化氮PCR芯片芯片lNotch信號通路信號通路PCR芯片芯片l信號轉(zhuǎn)導通路發(fā)現(xiàn)者信號轉(zhuǎn)導通路發(fā)現(xiàn)者PCR芯片芯片lTGFb / BMP信號通路信號通路PCR芯片芯片lTNF配體及受體配體及受體PCR芯片芯片lWnt信號通路信號通路PCR芯片芯片l管家管家PCR芯片芯片第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)芯片及應(yīng)用蛋

36、白質(zhì)芯片及應(yīng)用l蛋白質(zhì)芯片蛋白質(zhì)芯片 是指以蛋白質(zhì)分子作為配基，將是指以蛋白質(zhì)分子作為配基，將其有序地固定在固相載體的表面形成微陣列，其有序地固定在固相載體的表面形成微陣列，用標記了熒光的蛋白質(zhì)或其他它分子與之作用，用標記了熒光的蛋白質(zhì)或其他它分子與之作用，洗去未結(jié)合的成分，經(jīng)熒光掃描等檢測方式測洗去未結(jié)合的成分，經(jīng)熒光掃描等檢測方式測定芯片上各點的熒光強度，來分析蛋白之間或定芯片上各點的熒光強度，來分析蛋白之間或蛋白與其它分子之間的相互作用關(guān)系。蛋白與其它分子之間的相互作用關(guān)系。l又稱為又稱為蛋白質(zhì)陣列蛋白質(zhì)陣列或或蛋白質(zhì)微陣列蛋白質(zhì)微陣列（protein microarray）l根據(jù)其固定

37、生物分子的不同，可以分為根據(jù)其固定生物分子的不同，可以分為受體受體配體檢測芯片，抗原芯片，抗體芯片配體檢測芯片，抗原芯片，抗體芯片l根據(jù)芯片載體的不同，分為普通玻璃載玻片，根據(jù)芯片載體的不同，分為普通玻璃載玻片，多孔凝膠覆蓋芯片和微孔芯片多孔凝膠覆蓋芯片和微孔芯片3種主要形式。種主要形式。普遍應(yīng)用的是玻璃片，另外也可以應(yīng)用普遍應(yīng)用的是玻璃片，另外也可以應(yīng)用PVDF膜，聚丙烯酰氨凝膠，硝化纖維素膜，聚苯膜，聚丙烯酰氨凝膠，硝化纖維素膜，聚苯乙烯微珠，磁性微珠等乙烯微珠，磁性微珠等 蛋白質(zhì)芯片的分類蛋白質(zhì)芯片的分類l蛋白質(zhì)檢測芯片蛋白質(zhì)檢測芯片l蛋白質(zhì)功能芯片蛋白質(zhì)功能芯片與基因芯片的比較與基因芯

38、片的比較l蛋白質(zhì)是基因表達的最終產(chǎn)物蛋白質(zhì)是基因表達的最終產(chǎn)物, 接近生命活接近生命活動的物質(zhì)層面動的物質(zhì)層面 l探針蛋白特異性高、親和力強探針蛋白特異性高、親和力強, 可簡化樣品可簡化樣品前處理，甚至可直接利用生物材料，血樣、前處理，甚至可直接利用生物材料，血樣、尿樣、細胞及組織等進行檢測尿樣、細胞及組織等進行檢測l適合高通量篩選與靶蛋白作用的化合物適合高通量篩選與靶蛋白作用的化合物l有助于了解藥物或毒物與其效應(yīng)相關(guān)蛋白有助于了解藥物或毒物與其效應(yīng)相關(guān)蛋白質(zhì)的相互作用質(zhì)的相互作用蛋白質(zhì)芯片技術(shù)的原理 蛋白質(zhì)芯片技術(shù)主要包括四個基本要點蛋白質(zhì)芯片技術(shù)主要包括四個基本要點l芯片陣列的構(gòu)建芯片陣列的構(gòu)建l樣品的制備樣