生物芯片技術(shù)課件

生物芯片在藥物毒理學方面的應用什么是生物芯片生物芯片（biochip）是指采用光導原位合成或微量點樣等方法，將大量生物大分子比如核酸片段、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（如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等載體）的表面，組成密集而為分子排列，然后與已標記的待測生物樣品中靶分子雜交，通過特定的儀器比如激光共聚焦掃描或電荷偶聯(lián)攝影相機對雜交信號的強度進行快速、并行、高效地檢測分析，從從而判斷樣品中把分子的數(shù)量。生物芯片掃描儀近年來,生物芯片技術(shù)在生物學領(lǐng)域中得到了飛速的發(fā)展,并已開始用于藥物毒理學領(lǐng)域:包括基因芯片技術(shù)在藥物毒理機制研究中的應用;發(fā)現(xiàn)毒理學中藥物毒性的預測;化學物代謝特性分析與評價;化學致癌物篩選和識別,以及藥物臨床前安全性評價等。一些研究表明,基因表達圖譜能夠正確區(qū)分不同的毒理現(xiàn)象,因此可以利用毒理芯片（toxic

chip）技術(shù)研究和預測藥物毒性

。通過構(gòu)建大量模型化合物的毒理效應數(shù)據(jù)庫,分析大量某類化學物質(zhì),可揭示出遭受特定暴露時開放或關(guān)閉的基因模式。由于一類毒性終點的基因表達變化具有其共性的“標記”,故一旦建立起毒物標記庫,研究人員就可以在同一模型系統(tǒng)下將未知藥物所引起的基因表達與庫中的數(shù)據(jù)相對比,通過這種對比匹配,就能獲得未知藥物的毒理作用機制。每種化合物都有其基因指紋圖譜,如果得到所有藥物的基因指紋,就得到了輪廓或識別模式,有了這一模式,當對一個新藥物進行測試時,通過微陣列芯片測定得到基因表現(xiàn)性輪廓,就能預測出該藥物的毒理性質(zhì)。

毒理芯片技術(shù)的應用簡介藥物毒理機制研究5在發(fā)現(xiàn)毒理學中進行毒性篩選和預測

毒理基因組學技術(shù)的應用例如,非基因毒致癌劑的評價通常利用長期動物致癌生物分析,而芯片分析將有助于鑒定在這種表型發(fā)展過程中的基因變化,最后根據(jù)其基因表達的改變來說明其毒理機制。在發(fā)現(xiàn)毒理學中進行毒性篩選和預測在發(fā)現(xiàn)毒理學中的應用是基于一組化合物或一類化合物（根據(jù)毒性終點、機制、結(jié)構(gòu)和靶器官等劃分）能夠引導出獨特的基因表型或指紋圖譜。因此,利用基因芯片技術(shù)在體內(nèi)外分析mRNA表達的圖譜將能預測與其相同毒性或生物終點的這一類藥物相關(guān)的基因表達模型。隨著單一毒性機制可參考化合物數(shù)據(jù)庫的增加,基于同參考物基因轉(zhuǎn)錄模型對比,利用基因芯片技術(shù)鑒定特定毒性終點進行藥物毒性篩選和預測成為可能。某些具有期望藥理效應的新化合物實體,也可能同時干擾細胞組織代謝的其他環(huán)節(jié)而導致毒副作用。在用化合物處理靶細胞前后分別檢測分析基因表達圖譜,就可以在動物實驗和臨床試驗前預測該藥物的毒性反應。除了更早和更有效地優(yōu)選目標化合物外,毒理芯片技術(shù)分析所得結(jié)果還可用于選擇合適的動物模型進行相應的臨床前安全性評價,也可選擇更好的“臨床生物標志物進行臨床試驗。

但是

毒理芯片技術(shù)在藥物毒理學研究方面也具有一定的局限性其一，毒理芯片技術(shù)僅能用于檢測在mRNA水平上所發(fā)生的變化，不能檢測由該基因翻譯的功能蛋白質(zhì)所發(fā)生的變化。另外，蛋白修飾（如磷酸化）也許更能夠影響蛋白質(zhì)的功能，還不能利用芯片技術(shù)直接分析。其二，許多藥物是通過與蛋白質(zhì)的結(jié)合或改變大分子的結(jié)構(gòu)來表現(xiàn)最初毒性的，而并不是直接有到基因表達或是基因表達發(fā)生改變。其三，對于多機制作用藥物的分析，利用基因表達圖譜則很難描繪出藥物最初的毒性作用。如有些藥物能引起染色體畸變、DNA斷裂、程序外DNA合成、氧化應激、鈣平衡改變和抑制細胞增殖等。這么多的途徑如果作用在同一基因產(chǎn)物上，將導致很難從基因表達上來鑒別出起作用的過程，并且單一機制在最初階段是很難產(chǎn)生毒性的，多途徑多機制共同作用將知識細胞受到損傷或死亡。因此，在利用基因表達圖譜說明藥物毒理作用機制時就有一定的困難盡管基因芯片技術(shù)發(fā)展的時間不長,迄今在藥物毒理上的應用尚處在起步階段,但由于基因芯片技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比,具有效率高、靈敏、經(jīng)濟和低毒等優(yōu)點,毒理芯片技術(shù)在藥物毒理上的應用將越來越廣泛。目前,基因芯片技術(shù)還處在一個不斷發(fā)展、完善的階段,有待于進一步提高芯片檢測系統(tǒng)的分辨率和靈敏度,同時基因芯片技術(shù)有待實現(xiàn)常規(guī)化和自動化。對于基因芯片表達數(shù)據(jù)改變的解釋,如何從中了解其內(nèi)在的作用規(guī)律,還迫切需要新的分析模型和方法來確定基因表達的含義。并且還需要建立和制定基因芯片實驗的標準,用標準統(tǒng)一的方法在不同數(shù)據(jù)庫之間進行比較,從而可以更好地了解藥物的毒理作用機制。因此,相信毒理芯片技術(shù)將在醫(yī)學中具有廣闊的應用前景。THEEND資料參考：《微陣列技術(shù)（基因芯片）在毒理學研究中的應用》廣西職業(yè)病防治研究所黃曙?！抖纠硇酒夹g(shù)在藥