應(yīng)用生物化學(xué)6-生物芯片ppt課件

1、生生 物物 芯芯 片片化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院運(yùn)用生物化學(xué)運(yùn)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)。Pablo Picasso微處置芯片微處置芯片VSVS微陣列微陣列一、概一、概 念念 生物芯片生物芯片BiochipBiochip：是將大量生物識(shí)：是將大量生物識(shí)別分子按預(yù)先設(shè)置的陳列固定于一種載體外別分子按預(yù)先設(shè)置的陳列固定于一種載體外表如硅片、玻片及高聚物載體等，利用表如硅片、玻片及高聚物載體等，利用生物分子的特異性親和反響，如核酸雜交反生物分子的特異性親和反響，如核酸雜交反響，抗原抗體反響等來(lái)分析各種生物分子存響，抗原抗體反響等來(lái)分析各種

2、生物分子存在的量的一種技術(shù)。在的量的一種技術(shù)。 生物芯片的主要特點(diǎn)：生物芯片的主要特點(diǎn)： 高通量、微型化和自動(dòng)化高通量、微型化和自動(dòng)化 常用的生物芯片的分類：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)基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、芯片實(shí)驗(yàn)室室基因芯片基因芯片GenechipGenechip 又稱又稱DNADNA芯片芯片, ,是根據(jù)核酸雜交的原是根據(jù)核酸雜交的原理，將大量探針分子固定于支持物上，理，將大量探針分子固定于支持物上，然后與標(biāo)志的樣品進(jìn)展雜交，經(jīng)過(guò)檢測(cè)然后與標(biāo)志的樣品進(jìn)展雜交，經(jīng)過(guò)檢測(cè)雜交信號(hào)的強(qiáng)度及分布來(lái)進(jìn)展分析。雜交信號(hào)的強(qiáng)度及分布來(lái)進(jìn)展分析。基因芯片構(gòu)造表示圖 2. 2. 蛋

3、白質(zhì)芯片蛋白質(zhì)芯片(proteinchip) (proteinchip) 利用抗體與抗原特異性結(jié)合即免疫利用抗體與抗原特異性結(jié)合即免疫反響的原理，將蛋白質(zhì)分子抗原或反響的原理，將蛋白質(zhì)分子抗原或抗體結(jié)合到固相支持物上，構(gòu)成蛋抗體結(jié)合到固相支持物上，構(gòu)成蛋白質(zhì)微陣列，即蛋白質(zhì)芯片。白質(zhì)微陣列，即蛋白質(zhì)芯片。芯片實(shí)驗(yàn)室芯片實(shí)驗(yàn)室(labs-on-chip) (labs-on-chip) 高度集成化的集樣品制備、基因擴(kuò)增、高度集成化的集樣品制備、基因擴(kuò)增、核酸標(biāo)志及檢測(cè)為一體的便攜式生物分核酸標(biāo)志及檢測(cè)為一體的便攜式生物分析系統(tǒng)。析系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)生化分析全過(guò)程集成在一片芯片上實(shí)現(xiàn)生化分析全過(guò)程集成在一片

4、芯片上完成，從而使生物分析過(guò)程自動(dòng)化、延完成，從而使生物分析過(guò)程自動(dòng)化、延續(xù)化和微縮化。續(xù)化和微縮化。芯片實(shí)驗(yàn)室是生物芯片技術(shù)開展的最終芯片實(shí)驗(yàn)室是生物芯片技術(shù)開展的最終目的。目的。Lab on a ChipsLab on a ChipsPDMS Lab-on-a-ChipCapillary flowAgilent Bioanalyzer (Caliper Tech)Portable Cell Chip (Stanford University)Detection of Toxic MaterialsAb 1Ab 2Ab 1Ab 2Toxic antigen-Ab InteractionOpt

5、ical DetectionReaderDiagnostic Chip ReaderDiagnostic Chip ReaderLED SourceLED SourceCMOS Camera ModuleCMOS Camera ModuleDiagnostic ChiDiagnostic Chip pImage ControllerImage ControllerCardiac Diagnostics 二、生物芯片的制造步驟二、生物芯片的制造步驟 方陣的構(gòu)建方陣的構(gòu)建 樣品的制備和生物分子反響樣品的制備和生物分子反響 反響圖譜的檢測(cè)和分析反響圖譜的檢測(cè)和分析 生物芯片的制造步驟生物芯片的制造步

6、驟 細(xì)胞細(xì)胞對(duì)對(duì)mRNA進(jìn)展標(biāo)志進(jìn)展標(biāo)志雜交雜交基因表達(dá)資料基因表達(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生物芯片的原理微陣列技術(shù)微陣列技術(shù) 有規(guī)那么：有規(guī)那么： 顯微尺度顯微尺度 平面平面 特異性地吸附特異性地吸附 芯片雜交盒芯片雜交盒生物芯片的分類生物芯片的分類v生物資料微陣列構(gòu)成的芯片生物資料微陣列構(gòu)成的芯片 vDNADNA芯片芯片v蛋白質(zhì)芯片蛋白質(zhì)芯片v組織芯片組織芯片 v以各種微構(gòu)造為根底的微流控芯片以各種微構(gòu)造為根底的微流控芯片 v毛細(xì)管電泳芯片毛細(xì)管電泳芯片vPCRPCR反響芯片反響芯片v介電電泳芯片介電電泳芯片 生物芯片的運(yùn)用生物芯片的運(yùn)用生物芯片的

7、運(yùn)用 基因表達(dá)程度的檢測(cè) 藥物挑選 基因診斷 運(yùn)用例如：基因芯片在腫瘤研討運(yùn)用例如：基因芯片在腫瘤研討中的運(yùn)用中的運(yùn)用 v癌基因的活化癌基因的活化v原癌基因的突變?cè)┗虻耐蛔僾原癌基來(lái)由于啟動(dòng)因子而轉(zhuǎn)錄活性增原癌基來(lái)由于啟動(dòng)因子而轉(zhuǎn)錄活性增高高 v原癌基因的甲基化程度降低而被激活原癌基因的甲基化程度降低而被激活 v原癌基因的拷貝數(shù)添加原癌基因的拷貝數(shù)添加 v基因易位或重組使原癌基因激活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)生物芯片面臨的挑戰(zhàn) l能否得到大量的組織標(biāo)本。l能否制備出高密度的芯片。l熒光標(biāo)志技術(shù)的改良，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)結(jié)

8、語(yǔ)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)建方陣的構(gòu)建Basic Design - Protein MicroarraysHall, Ptacek, Snyder 2019 Mech Ageing Dev. 128: 161-167Covalently attach viaprimary amines or adsorption onto slides with nitrocelluloseHis-tag protein on nickel-derivatized slide;Biotinylated-protein on strepavidin-coated slideP

9、rotein Attachment MethodsIdentification of DNA-binding proteinCognate Site Identifier (CSI) ArraysWarren et al., PNAS 103: 867-872Query InteractionCell free expression of target proteinMulti-component ComplexesxEnzyme Substrate IdentificationNAPPA Nucleic Acid Programmable Protein ArrayEasy to make

10、DNA arrays are converted to ready to use protein arraysManufactureReporters (or probes) are bound to a glass or treated silicon chip.Many copies of different reporters can be bound to a single chip in a grid pattern.This can be accomplished by a number of different techniques.Spotting involves the u

11、se of a robotized arm which spots pre-synthesized oligonucleotides or PCR fragments onto the plate in a grid pattern. Oligonucledotide microarrays are another method. They use oligonucleotides just as spotting methods often do, but the oligonucleotides are synthesized directly onto the chip one base pair at a time.Manufacture Continued When using DNA microarra