基因芯片的產(chǎn)生背景與制備方法

基因芯片(Genechip)基因芯片概況概念產(chǎn)生及發(fā)展類別原理應(yīng)用發(fā)展與展望定義

將大量靶基因片段有序地、高密度地（一般大于400點/平方厘米)排列在玻璃、硅等載體上，稱之為基因芯片，也稱為基因微矩陣(microarray)。

樣品核酸分子可以用同位素法、化學(xué)熒光法、酶標(biāo)法標(biāo)記，與固定在載體上的DNA陣列中的點同時雜交，用激光或CCD攝像頭掃描儀讀取數(shù)據(jù)，計算機(jī)圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以達(dá)到其準(zhǔn)確、快速、高效和高通量地分析生物基因信息的目的?；蛐酒漠a(chǎn)生背景

傳統(tǒng)技術(shù)的不斷改進(jìn)基因信息分析規(guī)模不斷擴(kuò)大

-人類基因組計劃的需求（HumanGenomeProgram)-后基因組時代的需求多點DotblotSouthernblotNorthernblot

Dotblot

基因芯片1992年世界第一塊原位合成基因芯片在美國Affymetrix誕生1995年世界第一塊微矩陣基因芯片在Stanford大學(xué)實驗室誕生

--Science.1995,270:467-470基因芯片的歷史八十年代末期俄美科學(xué)家提出雜交法測序基因芯片的制備方法原位合成的寡核苷酸點陣微量點樣的寡核苷酸點陣或cDNA點陣微流路生物分析儀(lab-on-chip)其他：電子芯片、三維芯片芯片常用制備方法的比較原位合成高密度（可達(dá)40萬點/1.6平方厘米）<25bpDNA測序分析，尋找點突變微量點樣（針點、噴墨〕較高密度（可達(dá)10萬點/6.5平方厘米）500~5000bpDNA、抗體抗原、受體藥物等對比分析基因芯片技術(shù)流程制備方法及點樣儀器探針的制備：標(biāo)記方法雜交：雜交液、雜交溫度、洗滌條件的選擇掃描儀:激光CCD分析軟件的開發(fā)基因芯片的制備雜交檢測數(shù)據(jù)分析一、制備基基因芯片1、靶基因的的獲得細(xì)胞或組織織mRNAcDNA文庫PCR擴(kuò)增各種基因因序列2、芯片基基質(zhì)的選擇擇及活化載玻片表表面涂氨基基硅烷或多多聚賴氨酸酸3、點樣儀儀點樣二、制備樣樣本核酸探探針1、樣本總RNA的抽提：異異硫氰酸胍胍2、mRNA的分離離與純化：：oligo－dT3、反轉(zhuǎn)錄錄并標(biāo)記隨機(jī)引物法法逆轉(zhuǎn)錄標(biāo)記物：同同位素、熒熒光染料(cy3-綠色/cy5－紅色)、化化學(xué)發(fā)光三、雜交實實驗條件雜交雜交體積(使核酸濃度度增加10萬倍）玻玻片:2-200l濾膜：5-50ml雜交液和雜雜交液的組組份雜交溫度、、時間洗滌洗滌液的組組成洗滌的溫度度、時間四、雜交信信號的檢測測1、激光共聚聚焦掃描光源：特定定波長的光光激發(fā)面積：：<100m2ScanArray30002、CCD成像術(shù)光源：連續(xù)續(xù)波長的光光（如弧光光燈）激發(fā)面積：：同時激發(fā)發(fā)多個1cm2五、芯片數(shù)數(shù)據(jù)的處理理和分析圖像的處理理數(shù)據(jù)的獲取取、存儲與與顯示芯片數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)一化芯片數(shù)據(jù)的的統(tǒng)計學(xué)分分析芯片數(shù)據(jù)的的生物學(xué)分分析基因芯片芯片測序藥物研究基因圖繪制制農(nóng)林業(yè)表達(dá)分析突變檢測軍事、司法法疾病診斷…….…….…….…….基因芯片技技術(shù)的應(yīng)用用一、芯片測測序1，未知序列列的DNA與大量的寡寡核苷酸集集合的雜交交2，完整的雙雙鏈體的寡寡聚物的鑒鑒定與分析析3，重建DNA序列一一百百萬個12核苷酸的的點陣可測測定1000個堿基基的序列二、突變檢檢測三、基因圖圖譜繪制已知序列的的基因多態(tài)態(tài)性的探測測及基因全全序列的測測定四、大規(guī)模?；虮磉_(dá)達(dá)平行性分分析測定和識別別細(xì)胞譜系系和組織間間有差異表表達(dá)的基因因，以及某某項干預(yù)前前后同一細(xì)細(xì)胞差異表表達(dá)的基因因。四、、藥藥物物篩篩選選西藥藥中藥藥功能能食食品品篩選選藥藥物物作作用用的的靶靶標(biāo)標(biāo)篩選選藥藥物物的的有有效效成成份份篩選選藥藥物物的的毒毒副副作作用用及及致致畸畸致致突突變變作作用用五、、臨臨床床實實驗驗室室診診斷斷(1)高度度的的靈靈敏敏性性和和準(zhǔn)準(zhǔn)確確性性(2)快速速簡簡便便(3)可同同時時檢檢測測多多種種疾疾病病(4)自動動化化程程度度高高(5)便于于數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)綜綜合合性性分分析析六、、微微生生物物菌菌種種鑒鑒定定及及致致病病機(jī)機(jī)制制研研究究致病微微生物物毒力力基因因、抗抗藥基基因、、致病病因子子的篩篩選檢檢測研究感感染微微生物物基因因組，，進(jìn)行行菌種種鑒定定監(jiān)測受受感染染宿主主基因因表達(dá)達(dá)改變變，研研究致致病微微生物物致病病機(jī)制制了解藥藥物對對微生生物基基因表表達(dá)的的影響響，研研究藥藥物作作用機(jī)機(jī)制七、生物物芯片在在農(nóng)林業(yè)業(yè)中的應(yīng)應(yīng)用（1）農(nóng)業(yè)：：高產(chǎn)、適適應(yīng)能力力強(qiáng)種株株的選育育（2）林業(yè)：：抗病蟲害害、經(jīng)濟(jì)濟(jì)價值高高林木的的選育八、軍事事、司法法方面（1）開發(fā)生生物戰(zhàn)病病原體檢檢測系統(tǒng)統(tǒng)（2）研制生生物戰(zhàn)保保護(hù)劑（3）血型及及親子鑒鑒定（4）DNA指紋分析析