基因芯片技术的应用 十二小组课件

1、基因芯片技术的应用组员：闻洁、陈佳 周帆、万丽花基因芯片的发展史基因芯片技术的优势 基因芯片在各领域的应用存在的问题与展望 一 二 三 四目 录产生背景一、基因芯片的发展史随着人类基因组（测序）计划的逐步实施以及分子生物学相关学科的迅猛发展，越来越多的动植物、微生物基因组序列得以测定，基因序列数据正在以前所未有的速度迅速增长。伴随着基因信息分析规模的不断扩大，人们对于人类基因组计划的需求和后基因组时代的需求越来越大，再加之传统技术的不断改进，基因芯片技术逐渐受到人类的关注。多点Dot blot Southern blot Northern blot Dot blot 基因芯片一、基因芯片的发展

2、史印记杂交斑点印记杂交法多点印记杂交基因芯片? 将大量靶基因片段有序地、高密度地（一般大于400点/平方厘米)排列在玻璃、硅等载体上，称之为基因芯片，也称为基因微矩阵(microarray)。一、基因芯片的发展史高通量（同一时间内分析大量的基因，实现生物基因信息的大规模检测），特别是近来开发的全基因组表达芯片；检测自动化；较高敏感性和特异性；较好的差异显示方法；是一种实用的筛选技术；实现了高效、快速、低成本的检测和分析。 二、基因芯片技术的优势基因芯片芯片测序药物筛选基因图绘制农林业表达分析突变检测军事、司法疾病诊断.三、基因芯片在各领域的应用3.2、突变体和多态性的检测 利用结合在玻璃支持物

3、上的等位基因特异性寡核苷酸(ASOs)微阵列建立简单快速的基因多态性分析方法。 将等位基因特异性寡核苷酸共价固定于玻璃载片上,采用PCR 扩增基因组DNA, 其一条引物用荧光素标记, 另一条引物用生物素标记, 分离两条互补的DNA 链, 将荧光素标记DNA 链与微阵列杂交, 通过荧光扫描检测杂交模式, 即可测定PCR 产物存在的多种多态性。 该方法对人的酪氨酸酶基因第4 个外显子内含有的5 个单碱基突变进行分析, 结果显示单碱基错配与完全匹配的杂交模式非常易于区别。这种方法可快速、定量地获得基因信息。三、基因芯片在各领域的应用3.3、发现新基因基因芯片技术的诸多优点: 被检目标DNA 密度高、

4、样品用量极少、自动化程度高、便于大量筛选新基因等, 使得发现新基因的速度大大提高。有人对T 细胞相应与17 个阵列成分的cDNA 测序发现了3个新基因。3.4、大规模基因表达平行性分析测定和识别细胞谱系和组织间有差异表达的基因，以及某项干预前后同一细胞差异表达的基因。三、基因芯片在各领域的应用3.5、药物筛选西药中药功能食品筛选药物作用的靶标筛选药物的有效成份筛选药物的毒副作用及致畸致突变作用由于芯片技术具有高通量、大规模、平行性等特点, 可以进行新药的筛选, 尤其在对中药成分的真伪鉴定及有效成分的筛选、药理研究、化学药物的合成等方面具有重要的作用。而且用基因芯片作大规模的筛选研究可以省略大量

5、的动物试验, 缩短药物筛选所用时间; 还可以利用基因芯片技术来寻找药物靶标, 查检药物的毒性或副作用, 从而在基因组药学领域带动新药的研究和开发。三、基因芯片在各领域的应用3.6、临床实验室诊断(1) 高度的灵敏性和准确性(2) 快速简便(3) 可同时检测多种疾病：如应用于产前遗传性疾病检查，抽取少许羊水就可以检测出胎儿是否患有遗传性疾病，同时鉴别的疾病可以达到数十种甚至数百种 (4) 自动化程度高(5) 便于数据综合性分析三、基因芯片在各领域的应用对具有高血压、糖尿病等疾病家族史的高危人群普查、接触毒化物质人群恶性肿瘤普查等等，如采用了基因芯片技术，立即就能得到可靠的结果，其他对心血管疾病、

6、神经系统疾病、内分泌系统疾病、免疫性疾病、代谢性疾病等，如采用了基因芯片技术，其早期诊断率将大大提高，而误诊率会大大降低，同时有利于医生综合地了解各个系统的疾病状况 。3.7、微生物菌种鉴定及致病机制研究致病微生物毒力基因、抗药基因、致病因子的筛选检测研究感染微生物基因组，进行菌种鉴定监测受感染宿主基因表达改变，研究致病微生物致病机制了解药物对微生物基因表达的影响，研究药物作用机制三、基因芯片在各领域的应用3.9、军事、司法方面（1）开发生物战病原体检测系统（2）研制生物战保护剂（3）血型及亲子鉴定（4）DNA指纹分析在法医学方面, DNA 芯片比早先的DNA 指纹鉴定更进一步, 它不仅可以做

7、基因鉴定, 而且可以通过DNA 中包含的生命信息描绘生命体的脸形、长相和外貌特征。三、基因芯片在各领域的应用三、基因芯片在各领域的应用3.10、环境保护方面在环境保护上，基因芯片也有广泛的用途，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。 存在的问题a.探针的合成与固定比较复杂，特别是对于制作高密度的探针阵列。使用光导聚合技术每步产率不（ 95% ），难于保证好的聚合效果。应运而生的其它很多方法，如压电打压、微量喷涂等多项技术，虽然技术难度较低方法也比较灵活，但存在的问

8、题是难以形成高密度的探针阵列，所以只能在较小规模上使用。b.目标分子的标记是一个重要的限速步骤，如何简化或绕过这一步现在仍然是个问题。c.目标分子与探针的杂交会出现一些问题，由于杂交位于固相表面，所以有一定程度的空间阻碍作用。d.信号的获取与分析上，当前多数方法使用荧光法进行检测和分析，重复性较好，但灵敏仍然不高。四、存在的问题与展望小结基因芯片是近年分子生物学研究的热点，应用前景广泛，目前国内刚刚起步，亟待开发分类基因芯片以满足不同研究需要，芯片制备专业化程度高，基因芯片成本高，检测设备较贵，限制了临床大规模使用。四、存在的问题与展望展望尽管基因芯片技术已经在一些科学研究和医学临床实践中得到了一些应用, 但是在一些领域尤其在兽医领域中基因芯片技术