基因芯片的产生背景与制备方法

基因芯片(Genechip)基因芯片概况概念产生及发展类别原理应用发展与展望定义

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)。

样品核酸分子可以用同位素法、化学荧光法、酶标法标记，与固定在载体上的DNA阵列中的点同时杂交，用激光或CCD摄像头扫描仪读取数据，计算机图像处理系统进行数据分析，以达到其准确、快速、高效和高通量地分析生物基因信息的目的。基因芯片的产生背景

传统技术的不断改进基因信息分析规模不断扩大

-人类基因组计划的需求（HumanGenomeProgram)-后基因组时代的需求多点DotblotSouthernblotNorthernblot

Dotblot

基因芯片1992年世界第一块原位合成基因芯片在美国Affymetrix诞生1995年世界第一块微矩阵基因芯片在Stanford大学实验室诞生

--Science.1995,270:467-470基因芯片的历史八十年代末期俄美科学家提出杂交法测序基因芯片的制备方法原位合成的寡核苷酸点阵微量点样的寡核苷酸点阵或cDNA点阵微流路生物分析仪(lab-on-chip)其他：电子芯片、三维芯片芯片常用制备方法的比较原位合成高密度（可达40万点/1.6平方厘米）<25bpDNA测序分析，寻找点突变微量点样（针点、喷墨〕较高密度（可达10万点/6.5平方厘米）500~5000bpDNA、抗体抗原、受体药物等对比分析基因芯片技术流程制备方法及点样仪器探针的制备：标记方法杂交：杂交液、杂交温度、洗涤条件的选择扫描仪:激光CCD分析软件的开发基因芯片的制备杂交检测数据分析一、制备基基因芯片1、靶基因的的获得细胞或组织织mRNAcDNA文库PCR扩增各种基因因序列2、芯片基基质的选择择及活化载玻片表表面涂氨基基硅烷或多多聚赖氨酸酸3、点样仪仪点样二、制备样样本核酸探探针1、样本总RNA的抽提：异异硫氰酸胍胍2、mRNA的分离离与纯化：：oligo－dT3、反转录录并标记随机引物法法逆转录标记物：同同位素、荧荧光染料(cy3-绿色/cy5－红色)、化化学发光三、杂交实实验条件杂交杂交体积(使核酸浓度度增加10万倍）玻玻片:2-200l滤膜：5-50ml杂交液和杂杂交液的组组份杂交温度、、时间洗涤洗涤液的组组成洗涤的温度度、时间四、杂交信信号的检测测1、激光共聚聚焦扫描光源：特定定波长的光光激发面积：：<100m2ScanArray30002、CCD成像术光源：连续续波长的光光（如弧光光灯）激发面积：：同时激发发多个1cm2五、芯片数数据的处理理和分析图像的处理理数据的获取取、存储与与显示芯片数据统统一化芯片数据的的统计学分分析芯片数据的的生物学分分析基因芯片芯片测序药物研究基因图绘制制农林业表达分析突变检测军事、司法法疾病诊断…….…….…….…….基因芯片技技术的应用用一、芯片测测序1，未知序列列的DNA与大量的寡寡核苷酸集集合的杂交交2，完整的双双链体的寡寡聚物的鉴鉴定与分析析3，重建DNA序列一一百百万个12核苷酸的的点阵可测测定1000个碱基基的序列二、突变检检测三、基因图图谱绘制已知序列的的基因多态态性的探测测及基因全全序列的测测定四、大规模模基因表达达平行性分分析测定和识别别细胞谱系系和组织间间有差异表表达的基因因，以及某某项干预前前后同一细细胞差异表表达的基因因。四、、药药物物筛筛选选西药药中药药功能能食食品品筛选选药药物物作作用用的的靶靶标标筛选选药药物物的的有有效效成成份份筛选选药药物物的的毒毒副副作作用用及及致致畸畸致致突突变变作作用用五、、临临床床实实验验室室诊诊断断(1)高度度的的灵灵敏敏性性和和准准确确性性(2)快速速简简便便(3)可同同时时检检测测多多种种疾疾病病(4)自动动化化程程度度高高(5)便于于数数据据综综合合性性分分析析六、、微微生生物物菌菌种种鉴鉴定定及及致致病病机机制制研研究究致病微微生物物毒力力基因因、抗抗药基基因、、致病病因子子的筛筛选检检测研究感感染微微生物物基因因组，，进行行菌种种鉴定定监测受受感染染宿主主基因因表达达改变变，研研究致致病微微生物物致病病机制制了解药药物对对微生生物基基因表表达的的影响响，研研究药药物作作用机机制七、生物物芯片在在农林业业中的应应用（1）农业：：高产、适适应能力力强种株株的选育育（2）林业：：抗病虫害害、经济济价值高高林木的的选育八、军事事、司法法方面（1）开发生生物战病病原体检检测系统统（2）研制生生物战保保护剂（3）血型及及亲子鉴鉴定（4）DNA指纹分析析