生物芯片介绍

1、生物芯片介绍生物芯片介绍主讲：南帅军组员：陈刚、刘欢、南帅军、徐康益、沈文理NoImage程京北京博奥生物芯片有限责任公司总裁兼技术总监如果你在最近打电话到北京博奥生物芯片公司找程京的话，电话线那头的小姐多半会告诉你程京开会去了。39岁的程京的确比以往更忙了，他不久前接替擅长资本运作的诸学农成为这家刚被美国财富杂志评为最有发展前景的全球生物技术公司的总裁现在，这位年轻的科学家面临的挑战不仅在生物芯片研发方面，还包括更重要的公司运营。曾获得英国史查克莱大学生物学博士学位的程京其实一直是这家公司的灵魂人物。在1999年回国之前，他曾在美国纳米基因公司任首席科学家和首席研究员。他在2000年说服了一

2、批各擅专长的海外科学家共同回国创业，在3.46亿元的风险资本的支持下，他们建立了北京博奥生物芯片公司，公司的股东包括政府、清华大学企业集团和公司100个员工中的一部分人员。尽管两年过去，该公司仍处于没有赢利的播种期，但程京在创建公司之时就确立了与国内其他生物公司不同的商业模式，即由一家公司（博奥）承担起研发生物芯片的基础研究工作，但下游必须还有一家公司（博奥与其他投资者合资建了深圳微芯公司）来直接利用生物芯片技术筛选创新药物，并把专利通过转让给药厂或合作的方式来获利。同时，在最近国内生物公司普遍缺乏资金的阴影下，博奥公司战胜了其他竞争者，以吸收合并方式对控股股东北京万东医疗装备公司（以下简称万

3、东公司，是北京市医药集团的全资子公司）进行重组，成为其控股股东，实现了博奥梦寐以求的借壳上市获得融资平台的愿望。程京正准备在今年晚些时候在中国北京几家医院里试验新的检测设备。如果它们能够得到国家批准的话，博奥将是世界上率先能够提供生物芯片来检测从肝炎到梅毒、爱滋病等多种传染疾病的公司。传统的检测方式将在沉闷的实验室里耗去3天的时间，“我们将把检测过程缩短至几分钟。”博奥公司的总裁程京说道。这一生物芯片检测设备出售价格为14万元左右。这并不便宜，但出于大大节约检测时间和医院人工的考虑，医院的这项投资将是明智之举。程京还希望能在明年早些时候让生物芯片检测设备在中国上市，并在不久后在欧洲、美国、日本

4、等国获得批准上市。 什么是生物芯片？(Biochips) 生物芯片（生物芯片（biochipbiochip或或bioarraybioarray）是根据生物分子间特异相互作用的原理，是根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对现对DNADNA、RNARNA、多肽、蛋白质以及其他生、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。狭义的生物芯物成分的高通量快速检测。狭义的生物芯片概念是指通过不同方法将生物分子（寡片概念是指通过不同方法将生物分子（寡核苷酸、核苷酸、cDNAcDNA、genomic DNAgenomic DNA、多肽、

5、抗体、多肽、抗体、抗原等）固着于硅片、玻璃片（珠）、塑抗原等）固着于硅片、玻璃片（珠）、塑料片（珠）、凝胶、尼龙膜等固相递质上料片（珠）、凝胶、尼龙膜等固相递质上形成的生物分子点阵。因此生物芯片技术形成的生物分子点阵。因此生物芯片技术又称微陈列（又称微陈列（microarraymicroarray）技术，含有大）技术，含有大量生物信息的固相基质称为微阵列，又称量生物信息的固相基质称为微阵列，又称生物芯片。生物芯片在此类芯片的基础上生物芯片。生物芯片在此类芯片的基础上又发展出微流体芯片（又发展出微流体芯片（microfluidics microfluidics chipchip），亦称微电子芯片

6、），亦称微电子芯片（microelectronic chipmicroelectronic chip），也就是缩微），也就是缩微实验室芯片实验室芯片。生物芯片技术的本质特征是利用微电子、微机械、化学、物理以及生物芯片技术的本质特征是利用微电子、微机械、化学、物理以及计算机技术，将生命科学研究中的样品检测、分析过程实现连续化、计算机技术，将生命科学研究中的样品检测、分析过程实现连续化、集成化、微型化。生物芯片技术被认为是继集成化、微型化。生物芯片技术被认为是继2020世纪大规模集成电世纪大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。生物芯片技术的发

7、展最初得益于埃德温迈勒萨瑟恩（Edwin Mellor Southern）提出的核酸杂交理论，即标记的核酸分子能够与被固化的与之互补配对的核酸分子杂交。从这一角度而言，Southern杂交可以被看作是生物芯片的雏形。弗雷德里克桑格（Fred Sanger）和吉尔伯特（Walter Gilbert）发明了现在广泛使用的DNA测序方法，并由此在1980年获得了诺贝尔奖。另一个诺贝尔奖获得者卡里穆利斯（ KaryMullis）在1983年首先发明了PCR(聚合酶链式反应) ，以及后来再此基础上的一系列研究使得微量的DNA可以放大，并能用实验方法进行检测。 八十年代初期 Bains W(贝恩思)等人创

8、造性的将短的DNA片断固定到支持物上，借助杂交方式进行序列测定。为了提高效率，借鉴集成电路制造的技术发明了一种生物芯片，自然成为大规模杂交测序技术的发展方向。生物芯片的发展史 1986年Leroy Hood发明的荧光色谱DNA测序法又促进了DNA测序的自动化发展。 90年代初期人类基因组计划(Human Genome Project，HGP)和分子生物学相关学科的发展也为基因芯片技术的出现和发展提供了有利条件。Afymatrix公司Fodor领导的小组，组织半导体专家和分子生物学专家共同研制出： 1991年利用光蚀刻光导合成多肽； 1992年运用半导体照相平板技术，对原位合成制备的DNA芯片作

9、了首次报道，这是世界上第一块基因芯片； 1993年设计了一种寡核苷酸生物芯片； 1994年又提出用光导合成的寡核苷酸芯片进行DNA序列快速分析； 1996年灵活运用了照相平板印刷、计算机、半导体、激光共聚焦扫描、寡核苷酸合成及荧光标记探针杂交等多学科技术创造了世界上第一块商业化的生物芯片； 1995年，Stanford大学的PBrown（布朗）实验室发明了第一块以玻璃为载体的基因微矩阵芯片。20012001年全世界生物芯片市场已达170亿美元用生物芯片进行药理遗传学和药理基因组学研究所涉及的世界药物市场每年约1800亿美元 2000-20042000-2004年的五年内在应用生物芯片的市场销售

10、达到200亿美元左右。20052005年仅美国用于基因组研究的芯片销售额即达50亿美元2010年有可能上升为400亿美元这还不包括用于疾病预防及诊治及其它领域中的基因芯片部分预计比基因组研究用量还要大上百倍。因此基因芯片及相关产品产业将取代微电子芯片产业成为21世纪最大的产业。 20042004年3 3月英国著名咨询公司弗若斯特沙利文(Frost & Sulivan)公司出版了关于全球芯片市场的分析报告世界DNA芯片市场的战略分析。报告认为全球DNA生物芯片市场每年平均增长6.7%2003年的市场总值是5.96亿美元2010年将达到93.7亿美元。纳侬市场NanoMarkets调研公司

11、预测以纳米器械作为解决方案的医疗技术将在2009年达到13亿美元并在2012年增加到250亿美元而其中以芯片实验室最具发展潜力市场增长率最快国外研究现状：国外研究现状： 生物芯片技术出现后立即引起国际上的广泛关注。美国政生物芯片技术出现后立即引起国际上的广泛关注。美国政府和产业界在过去府和产业界在过去1010年共投入近年共投入近2020亿美元用于以基因芯片亿美元用于以基因芯片为主的生物芯片技术的研究开发与产业化；欧洲与为主的生物芯片技术的研究开发与产业化；欧洲与EtEt本对本对生物芯片的投入强度也越来越大；国际著名跨国公司，如生物芯片的投入强度也越来越大；国际著名跨国公司，如摩托罗拉、惠普、摩

12、托罗拉、惠普、IBMIBM以及日立等，都投资研究和开发基以及日立等，都投资研究和开发基因芯片技术；几乎所有的跨国制药公司都投入巨资建立生因芯片技术；几乎所有的跨国制药公司都投入巨资建立生物芯技术平台，开展新药的超高通量筛选和对药物毒理学、物芯技术平台，开展新药的超高通量筛选和对药物毒理学、药物基因组学等进行研究。美国继展人类基因组计划以后，药物基因组学等进行研究。美国继展人类基因组计划以后，于于19981998年正式启动生物芯片计划。美国国立卫生研究院年正式启动生物芯片计划。美国国立卫生研究院(NIH)(NIH)、能源部、商业部、司法部、国防部、中央情报局、能源部、商业部、司法部、国防部、中央

13、情报局等均参与了此项目。美国几乎所有的大学研究机构，如斯等均参与了此项目。美国几乎所有的大学研究机构，如斯坦福大学、麻省理工学院及坦福大学、麻省理工学院及Argonne OakridgeArgonne Oakridge国家实验室，国家实验室，都参与了生物芯片的研究和开发。至今，美国已有多家生都参与了生物芯片的研究和开发。至今，美国已有多家生物芯片公司产品开始投放市场，纳斯达克物芯片公司产品开始投放市场，纳斯达克(NAsDAQ)(NAsDAQ)反应反应热烈。生物芯片技术已成为大学和研究机构进行科学研究热烈。生物芯片技术已成为大学和研究机构进行科学研究时所使用的一项常规分子生物学技术。时所使用的一

14、项常规分子生物学技术。 目前，世界范围内参与研制生物芯片的主要公目前，世界范围内参与研制生物芯片的主要公司超过司超过100100多家。其中以开发基因片技术为主多家。其中以开发基因片技术为主的公司有几十家，已有多家生物芯片公司上的公司有几十家，已有多家生物芯片公司上市。大部分生物芯片公司分布在美国其次在市。大部分生物芯片公司分布在美国其次在欧洲。其中，美国欧洲。其中，美国AffymetrixAffymetrix（昂飞）公司（昂飞）公司是世界上最有影响的基因芯片开发制造商。是世界上最有影响的基因芯片开发制造商。国内研究现状：国内研究现状： 我国生物芯片研究始于我国生物芯片研究始于199719981

15、9971998年间，在此之前生物年间，在此之前生物芯片技术在我国还是空白。尽管起步较晚，但是我国生物芯片技术在我国还是空白。尽管起步较晚，但是我国生物芯片技术和产业发展迅速，实现了从无到有的阶段性突破，芯片技术和产业发展迅速，实现了从无到有的阶段性突破，并逐步发展壮大。到目前为止，我国生物芯片的产值已达并逐步发展壮大。到目前为止，我国生物芯片的产值已达到到2 2亿多元，生物芯片研究已经从实验室进入应用阶段。亿多元，生物芯片研究已经从实验室进入应用阶段。据有关资料表明，在市场销售方面，据有关资料表明，在市场销售方面，20042004年国内市场分额年国内市场分额为为2 2亿元，约占全球市场的亿元，

16、约占全球市场的2 2左右。其中主要由左右。其中主要由863863计划计划支持的几家国内企业出售的生物芯片以及提供的相关服务支持的几家国内企业出售的生物芯片以及提供的相关服务累计销售收入约累计销售收入约1.11.1亿元人民币，所有代理国外产品及服亿元人民币，所有代理国外产品及服务总计为务总计为90009000万。万。 “ “十五十五”期间，国家期间，国家“863”863”计划重点计划重点组织实施了组织实施了“功能基因组及生物芯片研究功能基因组及生物芯片研究”重大专项，对重大专项，对生物芯片的系统研发给与了倾斜性支持。生物芯片的系统研发给与了倾斜性支持。 从从20002000年开始，年开始，国家还

17、陆续投入大笔资金，建立了北京国家芯片工程中心、国家还陆续投入大笔资金，建立了北京国家芯片工程中心、上海国家芯片工程中心、西安微检验工程中心、天津生物上海国家芯片工程中心、西安微检验工程中心、天津生物芯片公司、南京生物芯片重点实验室共五个生物芯片研发芯片公司、南京生物芯片重点实验室共五个生物芯片研发基地，为加强我国在这一新兴高科技领域的自主创新和产基地，为加强我国在这一新兴高科技领域的自主创新和产业化能力奠定了坚实的基础。业化能力奠定了坚实的基础。目前，生物芯片产业在我国已初见端倪并初具规模，目前，生物芯片产业在我国已初见端倪并初具规模，形成了以北京、上海两个国家工程研究中心为龙形成了以北京、上

18、海两个国家工程研究中心为龙头，天津、西安、南京、深圳、哈尔滨等地近头，天津、西安、南京、深圳、哈尔滨等地近5050家生物芯片研发机构和家生物芯片研发机构和3030多家生物芯片企业蓬勃多家生物芯片企业蓬勃发展的局面。目前，我国已有发展的局面。目前，我国已有500500余种生物芯片及余种生物芯片及相关产品问世，从相关产品问世，从20022002到到20052005年累计销售额近年累计销售额近2.52.5亿元，亿元，1010余个芯片或相关产品获得了国家新药证余个芯片或相关产品获得了国家新药证书、医疗器械证书或其他认证，并已实现产业化书、医疗器械证书或其他认证，并已实现产业化生产。生产。1：基因芯片基

19、因芯片2：蛋白质芯片：蛋白质芯片3：芯片实验室：芯片实验室生物芯片的主要三大分类生物芯片的主要三大分类1：cDNA芯片芯片2：寡核苷酸芯片：寡核苷酸芯片还有其他的一些分类： 细胞芯片细胞芯片(cell chip)：是将细胞按照特定的方式固定在载体上，用来检测细胞间相互影响或相互作用。 组织芯片组织芯片(tissue chip)：是将组织切片等按照特定的方式固定在载体上，用来进行免疫组织化学等组织内成分差异研究。生物芯片的主要特点生物芯片的主要特点1、高通量、高通量:提高实验进程，利于显示图谱的快速对照和阅读2、微型化、微型化:减少试剂用量和反应液体积，提高样品浓度和反应速度 3、自动化、自动化

20、:减低成本和保证质量 一、基因芯片 基因芯片又称为寡核苷酸探针微阵列，是基于基因芯片又称为寡核苷酸探针微阵列，是基于核酸探针互补杂交技术原理核酸探针互补杂交技术原理研制的。所谓的核酸探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接研制的。所谓的核酸探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质根据碱基互补原理，利用基因探针在基因混合物中识一些可检测的物质根据碱基互补原理，利用基因探针在基因混合物中识别特定的基因，研究对象是别特定的基因，研究对象是DNADNA。 例如：在一块基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探针。当溶液中例如：在一块基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探针。当溶液中带有

21、带有荧光荧光标记的核酸序列标记的核酸序列TATGCAATCTAGTATGCAATCTAG，与基因芯片上对应位置的核酸，与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。据此可重组出靶核酸的序列。列完全互补的探针序列。据此可重组出靶核酸的序列。二、蛋白质芯片二、蛋白质芯片 蛋白质芯片是生物芯片研制中极有挖掘潜力的蛋白质芯片是生物芯片研制中极有挖掘潜力的一种芯片。因为它是从蛋白质水平去了解和研一种芯片。因为它是从蛋白质水平去了解和研究各种生命现象背后更为真实的情况。它与基究各种

22、生命现象背后更为真实的情况。它与基因芯片的原理类似，只是芯片上固定的分子因芯片的原理类似，只是芯片上固定的分子( (如如酶、抗原、抗体、受体、配体、细胞因子等酶、抗原、抗体、受体、配体、细胞因子等) )是是蛋白蛋白质质，检测的原理是，检测的原理是依据蛋白质分子、蛋白与核酸、依据蛋白质分子、蛋白与核酸、蛋白与其他分子的相互作用。蛋白与其他分子的相互作用。蛋白质芯片血管生成因子（Angiogenesis）抗体芯片 （大鼠、猪、小鼠）抗体芯片肥胖因子抗体芯片三、芯片实验室 芯片实验室或称微全分析系统是由瑞士芯片实验室或称微全分析系统是由瑞士Ciba-GeigyCiba-Geigy公公司的司的Manz

23、Manz与与WidmerWidmer在在19901990年提出年提出。 芯片实验室（芯片实验室（Lab-on-a-chip）或称微全分析系统）或称微全分析系统（Micro Total Analysis System， or microTAS）是指）是指把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离检测等基本操作单位集成或基本集成于一块几平应、分离检测等基本操作单位集成或基本集成于一块几平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化学反应过程，方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化学反应过程，并对其产物进行分析的一种技术并对其产物进行分析的

24、一种技术 。是生物芯片技术的最。是生物芯片技术的最终目标。终目标。 常规的生物化学反应和分析过程通常包括三常规的生物化学反应和分析过程通常包括三个步骤，即个步骤，即样品的制备、生化反应、结果样品的制备、生化反应、结果的检测和数据的处理的检测和数据的处理，据此还可以将生物，据此还可以将生物芯片分为样品制备芯片、生化反应芯片、芯片分为样品制备芯片、生化反应芯片、和毛细管电泳检测芯片。而和毛细管电泳检测芯片。而芯片实验室正芯片实验室正是将以上三个步骤连续化、集成化，得到是将以上三个步骤连续化、集成化，得到一个封闭式、全功能、类型化、便携式的一个封闭式、全功能、类型化、便携式的微型分析系统微型分析系统

25、。微流控芯片 微流控芯片（microfluidic chip）是当前微全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems）发展的热点领域。微流控芯片分析以芯片为操作平台, 同时以分析化学为基础,以微机电加工技术为依托,以微管道网络为结构特征,以生命科学为目前主要应用对象，是当前微全分析系统领域发展的重点。它的目标是把整个化验室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上,且可以多次使用。其产生的应用目的是实现微全分析系统的终极目标芯片实验室。微流控夹具微流控进出孔接头电化学检测微流控芯片不同材质的微流控芯片有机基底软质PDMS微流控芯片无机基

26、底硬质Glass微流控芯片基因芯片的制备基因芯片的制备 基因芯片技术主要包括基因芯片技术主要包括4 4个基本技术环节：个基本技术环节：芯片微阵列制备、样芯片微阵列制备、样品制备、生物分子反应及信号的检测与分析。品制备、生物分子反应及信号的检测与分析。 目前制备芯片主要采用表面化学的方法或组合化学的方法来处目前制备芯片主要采用表面化学的方法或组合化学的方法来处理固相基质，如玻璃片或硅片，然后使理固相基质，如玻璃片或硅片，然后使DNADNA片段或蛋白质分子按特定片段或蛋白质分子按特定顺序排列在片基上。目前已有将顺序排列在片基上。目前已有将4040万种不同的万种不同的DNADNA分子放在分子放在lc

27、m2lcm2的高的高密度基因芯片，并且正在制备包含上百万个密度基因芯片，并且正在制备包含上百万个DNADNA探针的人类基因芯片。探针的人类基因芯片。生物样品的制备和处理是基因芯片技术的第二个重要环节。生物样生物样品的制备和处理是基因芯片技术的第二个重要环节。生物样品往往是非常复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不品往往是非常复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不能直接与芯片进反应，而要将样品进行特定的生物处理，获取其中能直接与芯片进反应，而要将样品进行特定的生物处理，获取其中的蛋白质或的蛋白质或DNADNA、RNARNA等信息分子并加以标记，以提高检测的灵敏度。等信息分子并加以

28、标记，以提高检测的灵敏度。第三步是生物分子与芯片进行反应。芯片上生物分子之间的反应是第三步是生物分子与芯片进行反应。芯片上生物分子之间的反应是芯片检测关键的一步。通过选择合适的反应条件使生物分子问反应芯片检测关键的一步。通过选择合适的反应条件使生物分子问反应处于最佳状况，减少生物分子之间的错配比率，从而获取最能反映处于最佳状况，减少生物分子之间的错配比率，从而获取最能反映生物本质的信号。基因芯片技术的最后一步就是芯片信号检测和分生物本质的信号。基因芯片技术的最后一步就是芯片信号检测和分析。目前最常用的芯片信号检测方法是将芯片置入芯片扫描仪中，析。目前最常用的芯片信号检测方法是将芯片置入芯片扫描

29、仪中，采集各反应点的荧光强弱和荧光位置，经相关软件分析图像，即可采集各反应点的荧光强弱和荧光位置，经相关软件分析图像，即可以获得有关生物信息以获得有关生物信息。1.1.芯片微阵列制备芯片微阵列制备 目前制备芯片主要以玻璃片或硅片为载体，采用原位合成和微矩阵的方法将寡核苷酸片段或cDNA作为探针按顺序排列在载体上。芯片的制备除了用到微加工工艺外，还需要使用机器人技术。以便能快速、准确地将探针放置到芯片上的指定位置。 2.2.样品制备样品制备 生物样品往往是复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不能直接与芯片反应，有时样品的量很小。所以，必须将样品进行提取、扩增，获取其中的蛋白质或DNA、R

30、NA，然后用荧光标记，以提高检测的灵敏度和使用者的安全性。 3.3.生物分子反应生物分子反应 杂交反应是荧光标记的样品与芯片上的探针进行的反应产生一系列信息的过程。选择合适的反应条件能使生物分子间反应处于最佳状况中，减少生物分子之间的错配率 生物分子反应信号检测与分析样品制备4.4.信号的检测与分析信号的检测与分析 杂交反应后的芯片上各个反应点的荧光位置、荧光强弱经过芯片扫描仪和相关软件可以分析图像，将荧光转换成数据，即可以获得有关生物信息。 芯片检测系统必须具有高度敏感性，并能有效分辨噪声信号。荧光是 DNA芯片最常用的检测方法，因为荧光技术能实现高通量检测(Molecular Probes

31、，Eugene，OR和AmershamPiscataway， NJ等公司采用)。基于标记的 检测方法常常使用荧光，此时靶核酸用光学上可以检测的荧光进行标记。最常用的荧光染料是Cy3和Cys 流程回顾：拓展： 样品制备芯片的制备借用的是微电子工业和微机电系统工业中比较成熟的微加工工艺如光刻、反应离子蚀刻、微注入浇铸和聚合膜浇注技术，在玻璃、塑料、硅片等基底材料上加工出用于生物样品分离或者反应的微米尺寸的微结构(如过滤器、反应室、微泵、微阀)。样品制备芯片制备： 样品制备型生物芯片通常由一些微型功能单元、微通道、微腔体构成，根据其所执行的特定功能和任务，可能还会包含其他一些组件，如电极、电磁线圈、

32、加热冷却器、滤膜、压电陶瓷片，目前它所能完成的功能包括细胞介电电泳分离、细胞过滤分离、细胞胞解、样品试剂混合、蛋白质消化等。 生物芯片如何影响我们的生活？ 生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物基因组图谱、药物筛选、中药物种鉴定、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防等许多领域。生物芯片的最大用途在于疾病检测： 基因表达水平的检测 基因诊断 药物筛选 个体化医疗 测序 生物信息学研究基因诊断： 从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA

33、信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。例如Affymetrix公司，把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上，制成P53基因芯片，将在癌症早期诊断中发挥作用。又如，Heller等构建了96个基因的cDNA微阵，用检测分析风湿性关节炎（RA）相关的基因，以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。现在，肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。 药物筛选： 如何分离和鉴定药的有效成份是目前中药产业和传统的西药开发遇

34、到的重大障碍，基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段，它能够大规模地筛选、通用性强，能够从基因水平解释药物的作用机理，即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异。如果再c DNA表达文库得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。还有，利用RNA、单链DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更有利与靶分子相结合，可将核酸库中的RNA或单链DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成蛋白质-RNA或蛋白质-DNA复合物，可以筛选特异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和RNA库的结合在药物筛选中将得到广泛应用。在寻找HIV药物中，Jellis等用组合化学合

35、成及DNA芯片技术筛选了654536种硫代磷酸八聚核苷酸，并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物，实验表明，这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。生物芯片技术使得药物筛选，靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高，成本大大降低。基因芯片药物筛选技术工作目前刚刚起步，美国很多制药公司已开始前期工作，即正在建立表达谱数据库，从而为药物筛选提供各种靶基因及分析手段。这一技术具有很大的潜在应用价值。 个体化医疗： 临床上，同样药物的剂量对病人甲有效可能对病人乙不起作用，而对病人丙则可能有副作用。在药物疗效与副作用方面，病人的反应差异很大。这主要是由于病人遗传学上存在差异（单核苷酸多态性，SNP），导

36、致对药物产生不同的反应。如果利用基因芯片技术对患者先进行诊断，再开处方，就可对病人实施个体优化治疗。另一方面，在治疗中，很多同种疾病的具体病因是因人而异的，用药也应因人而异。例如乙肝有较多亚型，HBV基因的多个位点如S、P及C基因区易发生变异。若用乙肝病毒基因多态性检测芯片每隔一段时间就检测一次，这对指导用药防止乙肝病毒耐药性很有意义。环境保护： 在环境保护上，基因芯片也广泛的用途，一方面可以快速检测污染微生物或有机化合物对环境、人体、动植物的污染和危害，同时也能够通过大规模的筛选寻找保护基因，制备防治危害的基因工程药品、或能够治理污染源的基因产品。生物芯片的发展前景 生物芯片是一个新兴的科学

37、领域，具有有良好的发展前景。现在生物芯片主要是向以下几个方向发展： 一是产业化产业化。对于现在技术已经相对成熟的生物芯片，如基因芯片，产业化是发挥生物芯片作用的最好途径。现在很多公司已经推出各种不同种类的基因芯片。而且其相关产业，如点样设备，检测设备也有重要的价值。而成本是舒服产业化的一个关键因素。 二是微型化微型化。由于微加工技术，生物芯片的尺寸范围已从微米级向纳米级发展。例如在硅片上克制的纳米尺寸的微结构阵列，可以完成生物大分子如DNA的筛选。但是，由于细胞等生物样品本身尺寸的限制，生物芯片的微型化不是无限的。 三是集成化集成化。对生物芯片研究人员来说最终的研究目标是对分析的全过程实现全集

38、成，即制造微型全分析系统或微芯片实验室，在芯片上实现生化检测的全部功能。集成方面，目前已有了一些进展，并且取得了一批初步成果。 四是信息化信息化。生物芯片可以检测到的信息量是传统检测技术无可比拟的，特别是大规模阵列芯片一次可以采集大量数据。如何从众多错综复杂的数据中得到真正有用的信息是一个相当繁琐的工作。生物芯片技术的发展是解决这一问题的唯一途径。国内公司： 博奥生物有限公司 上海敏芯信息科技有限公司 广州市锐博生物科技有限公司 上海联合基因（Illumina） 天津生物芯片技术有限责任公司 广州瑞博奥生物科技有限公司 威海华康生物芯片有限公司 上海北京盖克尔生物科学有限公司 佰真生物科技有限

39、公司 上海敏芯成立于2006年，是一家以生物信息服务、软件开发为主的高科技企业。公司主营业务是为客户提供包括基因芯片、高通量测序、蛋白质芯片、质谱、及代谢组学相关的实验设计、数据分析、结果验证及SCI论文修改的全方位服务解决方案。公司已经获得上海市大学生创业基金，杨浦区人才资助资金，国家中小企业创新基金及上海市技术成果转化资助等多项国家奖励。公司整合了生物信息学前沿的技术方法，构建了多套生物信息学数据分析平台。涵盖的分析项目包括： 1、基因芯片数据分析：包括表达谱芯片、microRNA芯片、SNP芯片、甲基化芯片、exon芯片、Tilliing芯片等； 2、高通量测序数据分析：包括miRNA测序、mRNA测序、基因组重测序、甲基化测序、ChIP-Seq等； 3、基因组分析：包括microRNA分析、LncRNA分析、基因调控网络构建等； 4、蛋白质组学：包括蛋白质芯片（SELDI）、细胞因子芯片、ITRAQ、Shotgun Proteomics、DIGE-2D等； 5、代谢组学：包括液质联用（LC-MS）、气质联