基因芯片技术及其应用1
基因芯片技术及其应用
基因芯片技术及其应用随着生物学、生命科学的发展，基因芯片技术越来越受到关注。
基因芯片又称为DNA芯片，是一种利用微阵列技术来检测基因表达水平的高通量方法。
基因芯片技术的发展带来了许多应用领域的新成果，包括疾病预测、药物研发等。
本文将介绍基因芯片技术及其应用。
一、基因芯片技术的原理基因芯片技术是一种高通量的生物技术，它利用微阵列生物芯片来检测基因表达的水平。
这种技术利用了DNA分子的特异性与完整性，它可以在任何生物样品中高效地检测出其蛋白质表达水平和基因组变异情况。
基因芯片技术的工作原理基于蛋白质表达水平与基因组变异情况的探测。
首先，需要将基因DNA序列通过逆转录过程转换成mRNA序列，进而使用荧光标记标记mRNA序列。
接下来将标记好的mRNA序列通过微阵列技术固定到芯片上，并使用高通量扫描技术来观察标记后荧光强度的变化程度。
荧光值越高，则说明该基因表达水平越高。
基因芯片技术不仅可以检测基因表达水平，还可以检测基因序列的变异情况，用于了解某种疾病或细胞状态的基因组变化情况。
比如，可以用这种技术针对某种疾病相关的单核苷酸多态性位点检测基因变异情况。
二、基因芯片技术的应用1. 癌症筛查基因芯片技术可用于癌症筛查，将肿瘤组织中的RNA与正常细胞组织的RNA进行比较，寻找表达水平具有显著差别的基因，进而确定这些基因是否与癌症发展相关。
利用这种方法可以更加准确地判断某个癌症的种类、发展程度等。
2. 个性化药物设计基因芯片技术可用于个性化药物设计，通过基因芯片可以确定某个病人，是否会对某种药物产生不良反应，从而确定是否使用该药物。
同时，可以利用基因芯片技术根据病人的基因组变异情况，设计出一种更加适合该病人的药物。
3. 遗传疾病筛查基因芯片技术可用于遗传疾病筛查，利用基因芯片技术可以检测出某些基因的表达水平是否异常，从而确定在某些疾病中，基因的表达水平是否存在异常。
4. 农业和环保应用基因芯片技术不仅可以应用在医学领域，还可以应用于农业和环保领域，例如种植业、畜牧业、水产养殖业等。
基因芯片技术的应用
基因芯片技术的应用随着生物技术和基因研究的不断进展，基因芯片技术已经广泛应用于生物医学、农业、动植物繁殖、环境保护等领域。
本文将从基因芯片技术的原理、应用场景和前景展开阐述，探讨该技术的研究热点和发展趋势。
一、基因芯片技术的原理基因芯片是一种利用高通量技术同时检测成千上万个基因表达的工具。
它通过利用DNA技术将成千上万的基因DNA序列固定在玻璃芯片上，并可检测目标样本中RNA或cDNA的水平。
基因芯片技术主要包括以下步骤：1. 设计芯片：确定目标基因序列，利用计算机技术进行芯片设计，制备出针对目标基因甚至全基因组的芯片。
2. 样本制备：提取RNA或cDNA，并借助反转录技术将RNA 转化成cDNA，再对其进行扩增。
3. 杂交：采用特殊设备将目标样本中的cDNA标记为不同颜色的探针，与芯片表面的DNA序列杂交。
4. 扫描和分析：利用激光扫描装置对芯片表面进行扫描，测量复合体的强度，并进行统计和分析。
这样，我们就能够在一张小芯片上探测到成千上万个基因，分析并比较样本之间的差异，从而揭示出基因调控、信号传递和代谢途径等生物学特征。
二、基因芯片技术的应用场景基因芯片技术的应用范围极广，以下列举几种典型场景：1. 生物医学基因芯片技术在生物医学领域中主要用于诊断和治疗基因相关疾病。
例如，我们能够将基因芯片应用于肿瘤分型和分级、遗传性疾病的基因筛查、药物研发等方面。
此外，基因芯片技术还可以为个体化医学提供技术支持，为临床医生制定精准个体化治疗方案提供重要依据。
2. 农业基因芯片技术的应用在土地的病虫害监测、作物品种鉴定、转基因食品检测等方面具有重要意义。
例如，在生产实践中，农民们经常遭受由于病虫害带来的经济损失，而基因芯片技术能够帮助他们快速诊断设备，确定病虫害的种类和数量，从而更好地进行管理和防范。
3. 环境保护环境污染问题已经成为全球性的挑战，而基因芯片技术则为环境保护带来了新的手段。
例如，通过检测微生物的基因组DNA，我们可以了解大气、水环境以及土壤中的微生物种类组成状况，协助我们了解生态系统的状况和进行环境监测。
基因芯片技术及其在生物医学中的应用
基因芯片技术及其在生物医学中的应用随着科技日益发展，基因芯片技术受到了越来越多的关注和重视，因为它可以对数万个基因进行分析，并在更短的时间内获取更准确的基因信息。
在现代生物医学领域中，基因芯片技术可以被应用到许多方面，如研究疾病的原因、制定诊断方案和治疗方案等。
一、基因芯片技术的原理基因芯片技术以小而微的芯片为载体，通过高通量的技术对芯片表面上的核酸探针进行检测，从而检查目标核酸（如DNA, RNA）的序列和表达谱。
这些芯片上一般会固定几万甚至几十万个寡核苷酸探针，用于检测样本中的基因、蛋白质、代谢物等。
二、基因芯片技术在疾病研究中的应用1. 研究肿瘤的发生和发展基因芯片技术可以用于研究肿瘤的发生和发展，它可以检测数千个基因的表达谱，并找到可能与肿瘤相关的基因。
这些信息可以帮助人们了解肿瘤的细胞生长、代谢、分化和凋亡等生理和病理过程，从而为研究肿瘤的治疗和预防提供重要的基础数据。
2. 帮助筛选新的药物靶标基因芯片技术可以帮助科学家筛选新的药物靶标。
例如，专家可以通过比较病人的肿瘤基因组和正常组织样本的基因组数据，找到与肿瘤相关的基因。
然后，研究人员可以进一步研究这些基因的功能，验证其与肿瘤形成过程的相关性。
这样，基因芯片技术可以帮助研究人员快速准确地找到可能用于开发新药物的分子靶标。
3. 帮助制定个性化医疗方案基因芯片技术也可以使用个体化医疗的方法。
通过使用基因芯片技术，医生可以获得患者的基因组数据，并根据这些数据来制定个性化的治疗方案。
例如，基因芯片可以检测基因突变和异常表达以确定治疗某种癌症所需的化疗药物，甚至可以在治疗开始之前查明是否存在的不良反应风险。
三、基因芯片技术在生殖医学中的应用1. 早期孕期检测基因芯片技术可以作为一种早期孕期检测手段，通过检测孕妇血液中游离DNA的含量来确定胚胎的健康状况，并预测是否存在胎儿染色体异常，如唐氏综合征等。
这种方法使用基因芯片可以快速、精确和无创地确定胚胎的染色体状态。
基因芯片技术及应用
光素标 记靶 基 因 ， 过 适 当 内参 的设 置 及 对 荧 光信 通 号强 度 的标 化 可 对 细胞 内 ｍ Ｎ 的表 达 进 行 定 量 Ｒ Ａ 检测 。近年来 运 用的 多色荧 光 标记 技术 可更 直观 地
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片段并 了解它们各 自的功能特点 ， 学等 高新技术 ， 大量基 把
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针结 合 杂交 之前 必 需 进 行 分 离 、 增 及 标 记 。标 记 扩 方 法根 据样 品来 源 、 片类 型 和 研 究 目的 的 不 同 而 芯 有 所 差异 。通 常是在 待测 样 品的 Ｐ Ｒ扩 增 、 转 录 Ｃ 逆 或 体外 转 录过 程 中实现 对靶基 因 的标 记 。对 于检 测
滨州市
２ ６０ ； ５ ６３２滨州 医学 院 附属 医院麻 醉科 ；
３滨 州医 学 院药理 学教 研室
【 关键词 】 基 因芯 片； 原理 ； 芯片 生物 【 中图分 类号 】 Ｒ ９． 【 献标 识码 】 Ａ 【 ３２ １ 文 文章编号 】 １０ － １（０７ ０ － ５－ ０ １ ５０ ２０ ）１ ０７ ４ ９ ０ ０
基因芯片技术的应用与前景
基因芯片技术的应用与前景随着科技的迅猛发展，人类对基因的理解已经越来越深入。
基因芯片作为基因研究中的一种重要的生物技术工具，被广泛应用于基因研究、疾病诊断、药物研发等领域，并展现出了巨大的潜力和前景。
一、基因芯片技术的原理及分类基因芯片是一种微型化的芯片，其表面覆盖着成千上万个基因探针。
基因探针可以测定样本中特定基因的表达情况，并通过计算得出基因的相对水平。
基因芯片技术可分为两类：基因表达芯片和基因检测芯片。
基因表达芯片用于分析某个时刻或条件下细胞中特定基因的表达量，而基因检测芯片则可以测定样本中是否存在某一基因变异或突变，并能预测疾病的发病风险。
二、基因芯片技术在基因研究中的应用基因芯片技术在基因研究中的应用越来越广泛。
基因芯片技术可以同时测量成千上万个基因的表达水平，从而加快了基因研究进程，这对了解基因的生物学功能和疾病的发病机理提供了重要的帮助。
例如，基因芯片技术可以用于对癌症发生和发展过程中关键基因的差异表达进行研究，以期找到新的癌症治疗方法。
此外，基因芯片技术还可以用于研究基因调控机制、遗传多样性等方面的研究，为人们更好地理解基因提供了重要的手段。
三、基因芯片技术在临床诊疗中的应用基因芯片技术在临床诊疗中的应用已经开始发挥重要作用。
例如，基因芯片技术可以用于快速诊断某些遗传疾病，对于这些疾病，基因芯片技术可以检测出是否存在致病基因变异，并准确预测疾病的发病风险，从而辅助医生进行临床诊断。
此外，基因芯片技术在个性化医学中也具有潜在应用前景。
通过基因芯片技术分析患者基因信息，可以更好地理解患者的病情和治疗反应，从而更好地制定个性化的治疗方案。
四、基因芯片技术的未来前景随着基因芯片技术的逐步完善和发展，未来基因芯片技术还将拥有更多的应用前景，例如，基因芯片技术可以用于制定基因编辑治疗方案，为基因治疗提供重要支持。
此外，基因芯片技术还可以用于对复杂性疾病的研究，例如心血管疾病、肿瘤等，从而促进治疗方法的研究和发现。
基因芯片技术及其在肿瘤诊断中的应用
基因芯片技术及其在肿瘤诊断中的应用随着科技的发展，基因芯片技术也越来越成熟。
在肿瘤诊断中，基因芯片技术的应用受到越来越多的关注。
基因芯片技术的原理、优势以及在肿瘤诊断中的应用是本文想要探讨的内容。
一、基因芯片技术的原理基因芯片是一种测试片，它能够查看成千上万的基因，了解这些基因的表达情况。
在基因芯片的使用中，需要将样本基因片段提取出并加以扩增，再将其复制到芯片上。
而一条螺旋结构的DNA是由四个不同的碱基组成的，即腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤以及鳥嘌呤。
因此，基因芯片中会包含这四个碱基。
基因芯片技术的原理是基于杂交技术而成。
假设研究者需要检测一组细胞的基因表达情况，那么这一组细胞的RNA需要被提取出来。
接下来，这些RNA会被转化成反羧基亲和素（cDNA）并标记。
标记后的cDNA会被加在基因芯片上的探针上。
而这些探针则是具有固定位置的基因序列，通常是基因的完整序列或者是基因的特定部分。
通过将标记后的cDNA和探针进行杂交，就可以检测出RNA的表达情况。
二、基因芯片技术的优势相比于传统的基因检测方法，基因芯片技术在一定程度上具有以下优势：1.高通量：基因芯片能够检测成千上万的基因，检测结果也更加准确。
2.高灵敏度：基因芯片需要的样本数量很少，甚至能够通过采集少量血液及组织来获得详细的基因信息。
3.高精度：基因芯片的结果非常精确，因为它能够避免操作过程中的人为误差。
4.快速结果：基因芯片的检测速度非常快，检测结果能够在短时间内得到。
基因芯片技术的优势使得它在疾病诊断、药物研究以及基因治疗方面有着广泛的应用。
三、基因芯片技术在肿瘤诊断中的应用肿瘤是一种细胞无序分裂并且进行恶性侵袭的疾病。
肿瘤发生后，患者的基因表达情况会发生改变。
基因芯片技术可以检测这些改变，从而对肿瘤的诊断以及治疗提供参考。
1.肿瘤类型的诊断基因芯片技术通过检测基因的表达情况来确定肿瘤的类型。
在不同的肿瘤中，基因的表达情况都有所不同。
如在一项基因芯片研究中，研究者利用基因芯片技术成功地对70%的乳腺癌患者进行了分类诊断。
基因芯片技术在基因表达研究中的应用
基因芯片技术在基因表达研究中的应用随着现代科学技术的不断发展，基因芯片技术作为一种新兴的科学技术，引起了人们的广泛关注。
基因芯片技术是一种基于DNA 光学成像技术的高通量分析技术，能够以高效的方式同时识别和监测上千个基因，并且可以用于大规模、高通量的基因表达研究。
一、基因芯片技术的原理基因芯片技术通过特定的方法把数万个 DNA 片段置于一个非常小的芯片上，在每个 DNA 碎片的位置上附着荧光分子或其他化学分子，然后监测每个位置上分子的光信号来测量每个 DNA 片段的实时表达情况。
通过这种方法，可以大规模地研究生物体内基因的表达模式，以及这些表达模式与生物体的生理状态和疾病发生的关系。
二、基因芯片技术是一种非常有前景的新兴分析技术，可以广泛应用于生命科学领域的基因研究、基因表达分析和疾病诊断。
下面我们将重点介绍基因芯片技术在基因表达研究方面的一些应用。
1、基因表达谱分析基因芯片技术不仅可以识别和量化单个基因的表达，同时还能够同时测量并比较限定的许多基因。
这种方法的产生使学者们无需单独的克隆和筛选，也不需要对基因的序列信息有很深的了解，就可以大规模快速、全面地分析基因表达谱。
举个例子，基因芯片技术可以在一个非常短的时间内分析一组基因的表达情况，通过分析，把不同结构和功能基因的表达情况可视化，这有助于学者们理解基因和生物体之间的关系。
这一应用在生命科学领域中被广泛使用。
2、发现基因与疾病之间的关系基因芯片技术不仅可以发现表达谱在基因水平上的变化，同时还能够帮助学者们发现与某些疾病有关的基因。
基因芯片技术通过对于基因的大规模分析，可以大大缩小关键基因的范围，这对于医学研究者来说，是一个极为宝贵的资源。
3、建立生命科学数据库基因芯片技术还可以通过全面的基因识别研究，为构建生命科学数据库作出重要贡献。
基因芯片技术可以获取基因表达谱信息，用以建立相应的数据库，这有助于学者们研究生物体的生理状态、基因调控网络的建立和控制机制的研究等方面。
基因芯片技术及其应用
基因芯片技术及其应用摘要：1953年，Waston和Crick发现DNA双螺旋结构，从此开创了分子生物学研究的新时代。
分子生物学的深入发展，使科学家认识到基因调控在生命现象中的重要意义。
1996年底，美国研制出了第一块DNA芯片，从此，基因芯片技术以一种综合、全面、系统的观点来研究生命现象，并充分利用了生物学、信息学等当今带头学科的成果，使生命科学研究的思维方式发生了深刻变化。
关键词：基因芯片基因表达研究应用一、基因芯片的概述所谓基因芯片是以硅、玻璃、微孔滤膜等材料作为承载基片，通过微加工技术，在其上固定密集的不同序列DNA微阵列，一次检测即可获得大量的DNA杂交信息。
其原理是将特定序列的寡核苷酸片段以很高的密度有序地固定在一块玻璃、硅等固体基片上, 作为核酸信息的载体,通过与样品杂交反应来识别、提取信息。
它能在同一时间内分析大量的基因，使人们准确高效地破译遗传密码。
这将是继大规模集成电路后又一次意义深远的科技革命。
固定在芯片的DNA来源可分为三种：1、从不同生物来源分离到的基因、基因片段或其克隆2、cDNA或其表达序列标签3、合成的寡核苷酸基片的材料，微加工技术和检测方法等都会影响芯片的性能。
实际应用是可根据不同需要来选择相应性能的芯片来完成工作。
基因芯片具有以下几种特点：1、并行性。
高度的并行性不仅大大提高实验的进程,并且有利于芯片技术所展示图谱的快速对照和阅读。
2、多样性。
是指在单个芯片中可以进行样品的多方面分析,从而大大提高分析的精确性,避免因不同实验水平产生误差。
3、微化性。
是当前芯片制造中普遍的趋势。
其好处是可以减少试剂用量和反应液体积,从而提高样品浓度和反应速率。
二、基因芯片的设计与制备DNA方阵的构建可大致分为四个步骤：首先，根据需要选择不同材料的载体，同时载体表面需有能与DNA偶联的活性基团，及良好的化学性质，以便测量；然后，选择合适的方阵构建分子，用光刻DNA合成法激活合成，点样；随后进行杂交，杂交条件的选择与芯片中片段的长度和芯片本身的用途有关；最后一步是杂交图谱的检测和读出，分为荧光标记法和质谱法。
基因芯片技术
基因芯片技术基因芯片技术是一种高通量的生物技术平台，可以同时测量上千个基因的表达量或突变状态。
该技术的出现，为研究基因与生物体生理、发育、进化及疾病发生等方面的关系提供了重要工具，同时也推动了生物医学、农业、环境科学等领域的发展。
基因芯片技术的基本原理是，将成千上万个寡核苷酸探针固定在玻璃片或硅片上，形成一个固定化的小芯片。
每个探针可以与特定的基因序列互补配对，从而可以在芯片上同时检测多个基因的表达情况。
通常，研究人员会将待检测的RNA或DNA 样品标记，然后加到芯片上，通过互补配对，可以确定每个基因的表达量或突变状态。
基因芯片技术的关键在于可以高效、快速地同时检测大量基因信息。
基因芯片技术的应用广泛，其中最重要的应用之一是基因表达谱分析。
通过测量细胞或组织中所有基因的表达水平，可以了解基因在不同生理或病理条件下的变化。
例如，在癌症研究中，可以通过基因芯片技术比较癌细胞与正常细胞的基因表达谱，找出与癌症相关的基因变化，从而揭示癌症的发生机制，并寻找治疗目标。
此外，基因芯片技术还可以用来研究基因调控网络、药物作用机制等。
与传统的方法相比，基因芯片技术具有很多优势。
首先，基因芯片技术可以同时检测大量基因，大大提高了实验效率。
一张芯片上可以同时检测数千个基因，比传统方法要快捷得多。
其次，基因芯片技术具有高灵敏性和高精确性。
可以检测到低表达基因的信号，并可以避免手工操作引入的误差。
此外，基因芯片技术还可以提供大量的数据，为生物学研究提供了更多的信息。
然而，基因芯片技术也存在一些局限性。
首先，基因芯片技术只能检测已知的基因序列，对于未知基因或新发现的基因变体，无法提供准确的信息。
其次，芯片设计需要基于已有的基因序列信息，如果基因组中还有未解析的区域，这些区域的信息可能无法得到有效检测。
再者，基因芯片技术的数据处理和分析也面临一定的挑战，需要建立合适的分析流程和算法，以准确解读芯片数据。
尽管存在一些局限性，基因芯片技术仍然是一种重要的生物技术平台。
基因芯片技术的新发展及其应用
基因芯片技术的新发展及其应用随着科技的不断发展，基因芯片技术又迎来了新的发展。
基因芯片技术是一种高通量的分析方法，可以在短时间内高效地检测大量基因信息，是生物医学研究、疾病诊断、药物研发和个性化医疗等领域中不可或缺的一项技术手段。
一、基因芯片技术的基础基因芯片技术的基础是DNA芯片技术。
DNA芯片是一种基于微电子工艺的生物芯片，利用集成电路技术将数百万个或数千万个碱基序列植入到一个小小的芯片上，从而可以在芯片上同时检测DNA样本中的成千上万个基因。
基因芯片技术可以高通量地检测基因的表达量、基因型信息等，极大地提高了对生物学过程的理解和分子生物学研究的速度和效率。
二、基因芯片技术的发展目前，基因芯片技术已经发展出许多不同类型的芯片，如基因表达芯片、SNP芯片、CNA芯片等。
其中，基因表达芯片可以检测不同实验条件下RNA的表达水平，是最常用的一种芯片类型。
SNP芯片可以针对单核苷酸多态性（SNP）进行检测，其中某些SNP位点与疾病的关联已经被证实。
CNA芯片可以检测染色体数目异常（例如失活、扩增）或基因重排等基因变异，对于肿瘤等疾病诊断和治疗具有重要作用。
基因芯片技术的发展还带来了相应的算法和分析软件。
常用的数据分析软件包括R、Bioconductor、MATLAB等。
这些软件可以对芯片数据进行预处理、质量控制、差异分析、聚类分析、生物通路分析、基因功能富集分析等。
这些算法和软件在加速了数据分析处理的同时，也对基因芯片技术的应用和发展提供了帮助。
三、基因芯片技术的应用基因芯片技术在临床、药物研发和生态学等领域具有广泛的应用。
以下是几个具体应用案例：1. 临床诊断临床诊断中，基因芯片技术可以实现癌症早期诊断、疾病预测和治疗方案的个性化设计。
例如，肺癌基因芯片可以检测肺癌患者的基因表达信息，从而帮助医生进行疾病分级和个性化治疗。
2. 药物研发在药物研发中，基因芯片技术可以快速筛选有潜力的药物靶点和药物分子，并监测药物分子与基因的相互作用。
基因芯片技术在育种中的应用
基因芯片技术在育种中的应用随着科技进步，种植业和畜牧业开始借助现代技术进行育种，以提高种植物和畜禽的产量、品质和抗病能力。
而基因芯片技术作为一种科技创新手段，正被越来越多的育种学家所应用。
接下来，将讨论基因芯片技术在育种中的应用。
一、基因芯片技术简介基因芯片技术是一种能够同时检测大量基因的技术，它利用特定的基因芯片，并采用高通量分析平台，以快速筛选出感兴趣的基因或基因表达。
基因芯片技术在生物学、医学、环境科学等领域有着广泛的应用。
它通常由三个步骤组成，即样品制备、芯片杂交和数据分析。
二、2.1. 利用基因芯片技术筛选优良品种传统的育种方法需要进行多年的筛选和繁殖，而利用基因芯片技术可以更快速、准确地筛选出具有抗病性、生长性状或品质上佳的优良品种。
举个例子，在橙子光合作用过程中，所含的光合作用酶会受到多种环境因素的调节，从而会影响橙子的生长速度和品质。
若能通过基因芯片技术筛选出含有有效光合作用酶的橙树，那么将会大大提高橙子的品质和产量。
2.2. 利用基因芯片技术探究基因调控网络基因芯片技术还可以用于研究基因的调控网络，进一步了解生物体内复杂的生物过程和信号网络。
例如，在家禽的研究过程中，通过构建家禽基因芯片，可以研究家禽在发育、营养摄入及代谢等重要生理过程中相关的基因表达差异，从而获得家禽的生物信息及基因网络调控机制。
2.3. 基因检测与集种基因芯片技术在育种中的一个重要应用就是进行基因检测和集种。
在畜牧业中，育种者已经开始采用基因芯片技术来检测动物个体基因信息，并根据结果选择最为适合进行繁殖的个体。
这样一来，育种者就可以更加精确地进行种畜业的繁殖和选育，以达到提高产量和改良品质的目的。
三、基因芯片技术在育种中面临的挑战基因芯片技术在育种中面临的一个重要挑战是如何准确解读芯片数据。
目前，芯片数据的分析和解读是一个持续的挑战，因为芯片检测出来的指标与生物学过程之间的关系十分复杂。
此外，由于生物体内许多的基因交互作用，表达差异和调控，基因芯片技术只能检测核酸水平，很难对蛋白质和代谢产物水平进行测定。
基因芯片技术及其应用研究进展
基因芯片技术及其应用研究进展首先，基因芯片技术是一种通过微电子制造技术将大量的DNA片段固定在玻璃片、硅片或纸质载体上，用来同时分析成千上万个基因的技术。
其原理是通过DNA探针与待分析样品中的目标DNA序列进行互补杂交，然后通过荧光标记或酶标记等方式来检测DNA杂交的信号强度，从而实现对基因表达、基因型等信息的快速获取。
基因芯片技术按照设计构造的方式可以分为两种：cDNA芯片和寡核苷酸芯片。
cDNA芯片通过将目标RNA反转录合成cDNA，然后固定在芯片上，利用杂交信号的强度来分析基因表达水平。
而寡核苷酸芯片则是通过直接合成包含亚基因组水平的寡核苷酸序列，用于检测SNP（单核苷酸多态性）等变异位点。
在基因表达分析方面，基因芯片技术可以同时检测几千到几十万个基因的表达水平，帮助研究人员了解细胞、器官以及生理疾病等过程中的基因调控机制。
通过对健康和疾病状态下的基因表达谱进行比较，可以发现不同基因在生理和疾病过程中的作用，并且为疾病的诊断和治疗提供了候选标志物和靶点。
在单核苷酸多态性（SNP）分析方面，基因芯片技术可以快速、高通量地检测大量的SNP位点。
SNP是人类基因组中最常见的遗传变异形式，与个体在疾病易感性、药物代谢和治疗反应等方面存在关联。
基因芯片技术可以通过对大规模SNP位点的检测来研究SNP与疾病之间的关系，从而为个体化的医疗和药物设计提供基础。
此外，基因芯片技术在肿瘤研究中也有重要应用。
通过对肿瘤和正常组织中的基因表达谱进行比较，可以揭示肿瘤发生和发展的分子机制，并且寻找潜在的肿瘤标志物。
此外，基因芯片技术还可以用于检测肿瘤相关的基因突变、基因拷贝数变异以及染色体重排等遗传变异，从而帮助研究人员了解肿瘤的分子特征和治疗靶点。
总之，基因芯片技术是一种高通量、高效率的基因分析工具，其应用研究进展广泛。
通过对基因表达、SNP以及肿瘤相关基因等信息的快速获取和分析，基因芯片技术在生命科学和医学研究中起到了重要的推动作用，为疾病的预防、诊断和治疗提供了新的思路和方法。
基因芯片技术的原理与应用
基因芯片技术的原理与应用基因芯片技术是一项当前非常热门的技术，其应用范围越来越广泛，因此掌握它的原理和应用有助于我们更好地了解这一领域。
本文将着重介绍基因芯片技术的原理和应用。
一、基因芯片技术的原理基因芯片技术是一种利用微电子制造技术，将许多小的DNA片段固定在芯片上，并通过复杂的芯片扫描等操作，快速检测和分析某一个组织或生物体内数百甚至数千个基因的表达情况的一项技术。
基因芯片通常由两个主要部分组成，即探针和信号检测系统。
探针又叫做探针片，是将具有特定生物功能的DNA序列经过微阵列技术印刷在玻片或硅片上，还可以在质子棒上喷涂聚合物材料形成的小球上。
探针到底是片状还是球状，是根据应用的不同而定。
芯片的每一个探针对应于一个基因，又称之为基因探针，其DNA序列与所要检测的目标DNA序列互补配对，由此能检测出该物质基因是否存在或者处于什么状态。
信号检测系统是将基因芯片放入一个检测器中，通过荧光染料、辐射计数和化学荧光等方式检测芯片上的荧光强度或化学反应等情况进行检测。
这些荧光或化学反应信号与芯片上每个基因探针中的DNA相应的特点相对应。
二、基因芯片技术的应用基因芯片技术的应用非常广泛，下面来介绍几个常见的领域：1. 生命科学领域基因芯片技术可用于研究基因表达、基因调节、基因突变等生命科学领域，成为了这些研究领域中不可缺少的工具。
通过基因芯片技术，我们可以快速检测和分析数百至数千个基因在某个生物体或者组织中的表达情况，为我们更加深入地研究生命科学领域提供了有力的工具支持。
2. 医学领域基因芯片技术在医学领域中可用于医学诊断、疾病预测以及药物治疗方面。
通过检测患者的基因芯片，我们可以更早地发现患者的疾病状况，并对其疾病发展进行预测，从而制定更为科学、准确的治疗方案，提高治疗成功率。
3. 环境科学领域基因芯片技术还可以被应用于环境科学领域，例如检测环境中某种植物或者微生物的基因，从而了解它们的分布规律，为环境治理和保护提供更为准确的数据支持。
基因芯片技术及其应用简介(精)
基因芯片技术及其应用简介生物科学学院杨汝琪摘要:随着基因芯片技术的发展,基因芯片越来越多的被人们利用,它可应用于生活中的方方面面,如:它可以应用于医学、环境科学、微生物学和农业等多个方面,基因技术的发展将有利于社会进一步的发展。
关键词:基因芯片;技术;应用基因(gene是载有生物体遗传信息的基本单位,存在于细胞的染色体(chromosome上。
将大量的基因片段有序地、高密度地排列在玻璃片或纤维膜等载体上,称之为基因芯片(又称DNA 芯片、生物芯片。
在一块1 平方厘米大小的基因芯片上,根据需要可固定数以千计甚至万计的基因片段,以此形成一个密集的基因方阵,实现对千万个基因的同步检测。
基因芯片技术是近年来兴起的生物高新技术,把数以万计的基因片段以显微点阵的方式排列在固体介质表面,可以实现基因检测的快速、高通量、敏感和高效率检测,将可能为临床疾病诊断和健康监测等领域,带来全新的技术并开拓广阔的市场。
1 基因芯片技术原理及其分类1.1基因芯片的原理:基因芯片属于生物芯片的一种"其工作原理是:经过标记的待测样本通过与芯片上特定位置的探针杂交,可根据碱基互补配对的原则确定靶序列[1],经激光共聚集显微镜扫描,以计算机系统对荧光信号进行比较和检测,并迅速得出所需的信息"基因芯片技术比常规方法效率高几十到几千倍,可在一次试验中间平行分析成千上万个基因,是一种进行序列分析及基因表达信息分析的强有力工具。
1.2基因芯片分类:1.2.1根据其制造方法可分原位合成法和合成后点样法;1.2.2根据所用载体材料不同分为玻璃芯片!硅芯片等;1.2.3根据载体上所固定的种类可分为和寡核苷酸芯片两种;1.2.4根据其用途可分测序芯片!表达谱芯片!诊断芯片等2 基因芯片技术常规流程2.1 芯片设计根据需要解决的问题设计拟采用的芯片,包括探针种类、点阵数目、片基种类等。
2.2 芯片制备将DNA, cDNA或寡核昔酸探针固定在片基上的过程。
芯片技术在生物领域中的应用
芯片技术在生物领域中的应用随着科技的发展和进步，芯片技术在不同领域的应用也越来越广泛，其中生物领域是一个重要的领域。
芯片技术在生物领域中的应用是一个非常热门的话题，这不仅涉及到医学、环境、生态等多个方面，也涉及到生命科学的发展和进步。
本文将介绍芯片技术在生物领域中的应用，包括基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片、组织芯片、微流控芯片等。
一、基因芯片基因芯片是利用半导体芯片的微制造技术，将上万、甚至数十万个同源或异源核苷酸序列固定在芯片上，通过杂交技术检测样品中的基因特异性探针，从而获得大量基因信息的高通量技术。
基因芯片可广泛应用于基因组学领域的基因表达分析、基因剪接研究、基因多态性等研究。
基因芯片可实现高通量化、高灵敏度、高特异性和高精确度的基因检测，并具有简化操作、省时省力等优点。
二、蛋白芯片蛋白芯片是以已知的蛋白质为基础，利用芯片技术在玻片或有机膜上构建含有大量的蛋白质点阵，以检测样品中的蛋白质的技术。
蛋白芯片可广泛应用于基因芯片所不能解决的蛋白质相互作用、酶学和代谢学研究。
蛋白芯片可检测样品中的多种蛋白质，而且检测速度快，省时省力，适用于全面分析和快速筛查蛋白质样品。
三、细胞芯片细胞芯片是将细胞培养在芯片的微小的微观结构中，结合成像和信号传输技术，对细胞生长和相互作用进行研究的技术。
细胞芯片可应用于细胞化学、细胞物理学、细胞免疫学、细胞毒理学、细胞基因和蛋白质表达的研究。
细胞芯片可构造多细胞和单细胞体系，为研究细胞效应、信号传导、膜分子的分布和局部运动等提供了一个非常有利的平台。
四、组织芯片组织芯片是将组织细胞切片固定在玻片上，用高通量筛查技术，快速地分析组织样品中的多元分子的技术。
组织芯片可应用于生态、环境、医学、癌症和转化研究等多种领域。
组织芯片可快速地分析多种病理学变化，帮助解决诊断、预后和治疗方面的问题。
五、微流控芯片微流控芯片是利用微纳技术的制造和控制微流体的技术，开发出小体积、高通量、低成本的实验平台。
基因芯片技术及其应用(精)
基因芯片技术及其应用李家兴1001080728 园艺107基因芯片( gene chip, DNA chip, DNA microarray 又被称为DNA芯片、DNA微阵列和生物芯片, 是指以大量人工合成的或应用常规分子生物学技术获得的核酸片段作为探针, 按照特定的排列方式和特定的手段固定在硅片、载玻片或塑料片上, 一个指甲盖大小的芯片上排列的探针可以多达上万个[1- 3]。
在使用时,先将所研究的样品标记, 然后与芯片上的寡聚核苷酸探针杂交,再用激光共聚焦显微镜等设备对芯片进行扫描, 配合计算机软件系统检测杂交信号的强弱, 从而高效且大规模地获得相关的生物信息。
此项技术将大量的核酸分子同时固定在载体上, 一次可检测分析大量的DNA和RNA, 解决了传统核酸印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目标分子数量少、成本高、效率低等的缺点[4]。
此外, 通过设计不同的探针阵列( array , 利用杂交谱重建DNA序列, 还可实现杂交测序( sequencing by hybridization,SBH [5]。
目前, 该技术在基因表达研究、基因组研究、序列分析及基因诊断等领域已显示出重要的理论和应用价值[6]。
1 基因芯片技术的产生和发展21 世纪将是生命科学的世纪, 基因芯片技术是近年产生的一项生物高新技术, 它将像计算机一样成为21 世纪即将来临的又一次新兴革命的奠基石[7,8]。
基因芯片技术的产生与发展与人类基因组计划(Human Genome Project, HGP 的研究密不可分[9]。
人类基因组的大量信息需要有一种快速、敏感、平行检测的技术,随着越来越多的基因被解码, 基因的功能研究成为迫切需要解决的课题。
在这一背景下, 以基因芯片技术为主体的生物芯片诞生了, 它被誉为是20 世纪90 年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一。
基因芯片技术充分结合灵活运用了寡核苷酸合成、固相合成、PCR 技术、探针标记、分子杂交、大规模集成电路制造技术、荧光显微检测、生物传感器及计算机控制和图像处理等多种技术, 体现了生物技术与其他学科相结合的巨大潜力。
基因芯片技术的应用分析
基因芯片技术的应用分析摘要：基因芯片技术是近年来诞生的一项高通量、高效率检测技术，能够帮助人们大规模的获取生物信息，为生命科学的研究提供了新的理论支撑。
本文主要针对基因芯片技术的应用进行分析。
关键词：基因芯片技术；应用；分析随着科学技术的不断进步，基因技术也在不断的更新变化，基因芯片技术就是在这样的时代背景下发展起来的，它是生物学上的一种全新的技术，融合了生命科学，化学、计算机技术、生物学等各个领域，该项技术的产生为人类的生活带来了更大的便利，尤其是在医学领域，为各种疑难杂症的治疗提供了新型的治疗方式。
一、基因芯片技术的原理基因芯片技术是在近几年开发研制出来的一种全新的测试DNA的方式，他借助于集成电路制作过程中的微缩技术，将不连续、分散的基因片段整合起来，再整合上核酸、蛋白多肽等分子结构，形成高密度的分子列，然后再进行靶分子作用，利用分子杂交技术进行化学反应，其结果显示出来后，由计算机进行数据分析，转变为适合我们应用的信息。
二、基因芯片技术的四个核心技术1、基因芯片的制作技术基因芯片技术应用的首要步骤是制作基因芯片，现阶段采用的方式主要有原位合成法和直接点样法。
原位合成法主要包括光导合成法和压电合成法，对于寡核苷酸比较适用，其反应比较迅速，信息量大，并且可以和其他的芯片制作方式结合使用，制作过程简单易行，但是原位合成法的探针长度不够，使有些测试工作不能正常进行。
2、样品的制作与标记技术在需要检测的组织中提取DNA或RNA，经过转录、标记，转变为适于检测的基因样品。
现阶段采用的标记方式主要有荧光标记，在需要测试的基因片断中用荧光素加以标识，便于使用者可以迅速的找到需要检测的部位。
3、杂交反应技术基因芯片技术运用的是固液相反的杂交反应，将探针分子固定在基因芯片的表面，然后将其与液体中的靶分子进行反应，进而获得需要的数据信息。
但是基因芯片的杂交反应要求比较严格，对于盐浓度、探针的长度和带电量、探针与芯片之间的连接臂种类和长度等都有要求。
基因芯片检测技术及其应用
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小结： 基因芯片的诞生
基因芯片的特点 基因芯片的原理 基因芯片的制作 基因芯片的应用 基因芯片的发展方向
思考题： 基因芯片在后基因组研究
中的应用。
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6.943862758
M58603
nuclear factor kappa-B DNA binding subunit (NF-kappa-B)
4.542132554
U16996
protein tyrosine phosphatase
4.451960278
AF059617 Homo sapiens serum-inducible kinase mRNA, complete cds.
2. 检测与疾病相关的基因,
进而用于疾病诊断
3. 药物筛选,
4. 检测基因突变
5. 其他
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基因功能分析研究
将成千上万个我们克隆到的特异性靶基因 固定在一块芯片上，对来源于不同个体不同组 织不同细胞周期不同发育阶段不同分化阶段不 同病变不同刺激（包括不同诱导不同治疗手段） 下细胞内的mRNA或逆转录所得的cDNA进行检测， 从而对这些基因表达的个体特异性组织特异性 发育阶段特异性分化阶段特异性。进行综合评 定与判断，极大加快这些基因功能的确立。
一般有三种方法
1.直接将核酸片段“点”至包 被过的芯片表面做靶片段
2.预先合成寡核苷酸，再将其 固定至芯片表面作为靶片段
3.原位合成寡核苷酸靶片段
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6400点的基因芯片
（面积 12X14 mm)
5. 基因芯片的应用
基因芯片技术及其在分子诊断中的应用
基因芯片技术及其在分子诊断中的应用近年来，随着生命科学领域的迅速发展，基因芯片技术已成为研究基因表达和基因功能的重要手段之一。
基因芯片技术不仅可以同时检测大量基因的表达水平和突变状态，还可以加速疾病的诊断和治疗。
本篇文章将介绍基因芯片技术的基本原理、分类及其在分子诊断中的应用。
基因芯片技术的基本原理基因芯片是一种用于检测大量基因表达及其功能的技术。
它通常由一小块玻璃或硅片构成，上面涂有上千个特定的DNA或RNA探针。
这些探针是根据已知的基因序列设计，它们可以与待测样本中的mRNA结合，从而测量不同基因的表达水平。
基因芯片的制备需要经过多个步骤。
首先，需要确定待测基因的探针序列，然后在芯片表面固定这些探针。
接下来，将样本RNA提取并转录成cDNA，然后用荧光染料标记并加在芯片上。
最后，通过荧光标记来检测每个探针与待测样本中RNA的互作程度，以确定各个基因的表达水平。
基因芯片的分类根据芯片上探针的类型，可以将基因芯片分为基因表达芯片、SNP芯片、甲基化芯片等几种类型。
基因表达芯片是应用最广泛的基因芯片类型之一。
它可以检测待测样本中成千上万个基因的表达水平，帮助研究人员了解不同生理和病理条件下基因表达的变化情况。
SNP芯片检测的是单核苷酸多态性（SNP，Single Nucleotide Polymorphism）。
SNP是常见的DNA序列变异形式，可能与一些疾病的发生和发展有关。
因此SNP芯片可以用于基因分型、蛋白质结构的预测等研究领域。
甲基化芯片检测基因组中的甲基化状态。
甲基化是一种重要的表观遗传修饰机制，它可以影响基因的表达和细胞分化。
甲基化芯片可以帮助研究人员探究甲基化与疾病的相关性，为疾病的诊断和治疗提供有力支持。
基因芯片在分子诊断中的应用基因芯片技术在分子诊断中有广泛的应用，尤其是在肿瘤学、遗传病学、感染病学等领域。
以下是一些典型的应用案例：肿瘤诊断基因芯片技术可以帮助医生诊断肿瘤的类型及预后。
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动物医学进展,2005,26(8):1082110Progress in Veterinary Medicine基因芯片技术及其应用林居纯,曾振灵3,蒋红霞(华南农业大学广东省兽药研制与安全评价重点实验室,广东广州510642)中图分类号:Q343.1文献标识码:B文章编号:100725038(2005)0820108203摘 要:基因芯片技术作为一项高新技术,近年来得到了飞速发展,在生命科学研究中发挥着越来越重要的作用。
文章对基因芯片的制备,信号检测及其在生物学、医学领域的广泛应用进行了介绍。
关键词:基因芯片;制备;检测;应用随着人类基因组计划(human gene project, H GP)的胜利完成,已积累了大量的基因序列数据。
如何利用所获得的基因组结构信息来揭示基因功能,迫切地需要先进而庞大的生物功能检测体系,基因芯片技术就在这样的背景下应运而生。
其应用已不局限于最初的DNA序列测定,现已在基因表达分析,基因突变及多态性分析,药物及毒物基因组学等多个领域显示出重大的理论意义和实际应用价值,具有广阔的前景[1]。
1 基因芯片的制备及检测技术[124]1.1 基因芯片的制备方法1.1.1 原位合成法 其中最具代表的是原位光刻合成法。
该法是利用分子生物学、微电光刻技术及计算机技术等直接在基片上合成所需的DNA探针。
除原位光刻合成法外,原位合成法还包括原位喷印合成和分子印章在片合成法。
1.1.2 直接点样法 该法是将制备好的DNA(cD2 NA)片段直接点在芯片上。
近来有人提出用电定位捕获法和选择性沉淀法制备芯片。
1.1.3 电定位捕获法 是将生物素标记的探针在电场的作用下快速地固定在含有链霉素亲和素的琼脂糖凝胶膜上。
由于生物素与链霉素亲和素的强亲合力,使得探针的固定更加容易和牢固。
在电场的作用下,靶基因能快速地在杂交部位积聚,大大缩短了杂交时间,提高了杂交的效率,且改变电场电极的方向可以除去未杂交或低效率杂交的靶基因。
1.1.4 选择性沉淀法 该技术是用金属纳米粒标记探针的方法来制备微阵列,靶基因在芯片上与探针杂交后发生选择性沉淀,通过检测沉淀物的电化学值等来获取相应的生物信息。
收稿日期:2005203218 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30271000) 作者简介:林居纯(1969-),女,四川人,博士研究生,主要从事耐药基因检测芯片的研究。
3通讯作者参考文献:[1] 高利波.禽流感病毒分子生物学特性及其诊断进展[J].云南畜牧兽医,2003,(2):10212.[2] 卡尔尼克B W.禽病学[M].第9版,北京:北京农业大学出版社,1991.[3] 李维义,孙建宏,刘景利,等.禽流感的快速诊断方法[J].畜牧兽医科技信息,2004,2:65266.[4] 李海燕,于康震,辛晓光,等.禽流感病毒抗原成分免疫活性的分布研究[J].中国预防兽医学报,2000,22(增刊):94297. [5] 邓国华,唐秀英,田国彬,等.禽流感病毒重组核蛋白在琼扩诊断中的应用[J].中国预防兽医学报,2000,22(增刊):25227. [6] 包红梅,田国彬,陈化兰,等.禽流感的诊断技术与防制措施[J].中国兽医科技,2003,33(4):75278.[7] Thomas R,Abernat hy R A,Hu2Primmer J,et al.Detectionof antibody to avian influenza A(H5N1)virus in human serum by using a combination of serologic assays[J].J Clin Microbi2ol,1999,37:9372943.[8] 赵云玲,柴同杰,宏 坤.禽流感诊断方法概述[J].中国家禽,2001,23(3):526.[9] 何后军,戴益民,付光华.禽流感病毒分子生物学研究进展[J].江西农业大学学报,2004,26(2):2892293.[10] 崔尚金,陈化兰,唐秀英,等.禽流感R T2PCR诊断方法的建立[J].中国畜禽传染病,1998,20(2):1052107.[11] 迪芬巴赫C W,德为克勒斯G S.PCR技术实验指南[M].北京:科学出版社,2002.[12] 黄庚明,辛朝安.PCR制备地高辛标记的探针检测禽流感病毒核酸[J].中国兽医杂志,2001,37(12):327.[13] 余业东,孙彦伟,卢受晟.禽流感分子生物学快速诊断方法的研究进展[J].广东畜牧兽医科技,2004,29(4):8211.[14] 赵翠燕,崔恒敏.禽流感检测方法研究进展[J].中国家禽,2003,25(5):27229.1.2 样品的标记标记的方法有同位素标记、生物素标记、荧光标记等,目前普遍采用的是荧光标记法。
随着纳米技术的发展,用纳米金标记探针,显示了比荧光标记更加灵敏的优势。
1.3 基因芯片的杂交芯片杂交条件的优化主要根据探针的类型、长度以及研究目的来确定。
如用于基因表达检测时,杂交条件选择为高样品浓度、低盐、低温和长时间,严谨性要求较低;若用于基因突变检测,则杂交时间需短时、高盐和高温条件下高严谨性杂交。
为克服影响杂交的诸多不利因素,有人利用肽核酸(PNA)制备基因芯片。
PNA是一类以中性酰胺为骨架的DNA类似物,与DNA亲合力强,形成的-DNA对盐离子浓度和温度的依赖性降低,提高了检测的特异性和灵敏度。
1.4 信号的检测当芯片杂交完毕之后,需要对信号进行收集和分析。
使用的标记物不同,相应的检测方法也各异。
由于普遍使用荧光物标记,故荧光芯片扫描仪种类也就最多,主要包括激光扫描荧光显微镜,激光共聚焦扫描显微镜,CCD相机改进的荧光显微镜,DNA 芯片直接制作在光纤维束切面上并结合荧光显微镜的光纤传感器。
2 基因芯片的应用2.1 基因表达的分析自Stanford大学的Schena M等[5]首次发表了用DNA微阵列研究基因表达的论文后,基因芯片用于研究基因表达成为近年来研究的热门课题。
Wa2 tarus G等[6]利用cDNA芯片比较了胚滋养细胞与非滋养细胞中转录调控因子的表达差异,揭示了转录调控因子在胚胎发生过程中不同时期的表达及在胚滋养细胞中的多种功能;Keit h M S等[7]用含40000条基因及ESTs的cDNA芯片研究了巨细胞瘤形成的基因表达,确定了OP G L(Osteop rotegrin Ligand)在巨细胞瘤形成中所起的重要作用,为研究巨细胞瘤形成及确定抗瘤药靶提供了依据。
2.2 基因多态性(SN Ps)分析及突变检测近年来利用芯片检测SN Ps及突变的报道层出不穷,Chee M等[8]用含有135000条探针的基因芯片检测了16.6kb的人类线粒体基因组,在所分析的10个样品中检出了505个SN Ps,对每个样品的检测可在12min内完成,正确率达99%;宋沁馨等[9]采用芯片电泳技术检测了人抑癌基因P53外显子8上的突变,测定了不同比例突变率的混合样本,所有样本可在100s内被检出。
2.3 细菌种类鉴定及耐药性监测核糖体基因(rDNA)在细菌进化过程中保持相对的保守性,被誉为分子分类学上的“金指标”,制备种类鉴定芯片时常选rDNA为探针制作的依据。
Ant hony R M等[10]用PCR扩增细菌23S rDNA,与芯片杂交后在4h内快速诊断菌血症,与常规培养检测法相比,准确率达77.8%;翟俊辉等[11]制备了包括大肠杆菌、伤寒沙门氏菌等20种细菌的16S rDNA芯片,用于检测临床常见感染性细菌。
芯片除了可用于细菌种类鉴定外,在耐药性检测方面也显示出潜力。
Troesh A等[12]用含结核分支杆菌16S rDNA和rpoB的芯片,同时进行了分支杆菌种类鉴别和对利福平耐药性的检测;Lorelei W 等[13]在同一张基因芯片上原位扩增和检测了能代表细菌种类特异性的基因,大肠杆菌gyrA、沙门氏菌gyrA、弯曲杆菌gyrA、葡萄球菌mecA和衣原体隐蔽性质粒。
该芯片不仅可以鉴定细菌种类而且可以检测耐FQNS细菌gyrA的突变;Douglas R C等[14]用17种tet基因,内酰胺酶bla TEM21,16S rDNA片段制备的DNA探针芯片,正确地检测了39株耐四环素细菌的tet基因;Zhou W等[15]报道了用基因芯片检测奈瑟氏球菌gyrA和ParC基因的突变,该芯片可同时检测耐药菌gyrA在Ser91,Asp95位发生的双突变,以及在gyrA双突变基础上ParC Glu91,Ser97这两个位点也同时发生突变的情况;蒋红霞等[16]报道用寡核苷酸芯片检测了大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及鸡毒支原体等3种病原菌gyrA基因83位和87位发生的突变。
2.4 药理学及毒理学研究基因芯片技术一个重要且具有很高应用价值的发展,就是为新药筛选、毒理学研究提供了一个新的技术平台。
Heller R A等[17]首次用cDNA芯片检测了炎症发生时基因的表达情况,观察了在抗炎药作用下基因的表达差异;Makajima T等[18]报道用基因芯片来研究受体和离子通道,在20000个转录子中,筛选出51个用于合成受体和离子通道的粒细胞亚型———选择性转录子,其中6个是属于碱性粒细胞选择的和/或酸性粒细胞选择的,且指出这6个转录子对应的受体或离子通道可能是抗过敏药物在体901林居纯等:基因芯片技术及其应用内的潜在性药靶;Kume E等[19]用毒理芯片观察了链唑霉素(SZ)对肝的毒性作用,结果表明所涉及的上调基因是与细胞分裂/凋亡,免疫/过敏反应,压力反应/异源物质代谢等功能相关的,下调基因与糖、脂肪、蛋白质代谢相关;Reghavendra P H S等[20]用毒理芯片观察了暴露在河豚毒素下的神经胶质细胞中与神经退行性变化相关的基因表达情况,指出河豚毒素可能通过其中一些基因表达的改变而发挥毒性作用。
3 结语尽管基因芯片技术在生命科学领域越来越受到广泛的关注和重视,但还有许多问题亟待解决,如降低芯片的制作成本,简化样品制备过程,提高检测过程的智能化,提高芯片灵敏度及特异性,以及方法的标准化等方面,还需不懈的努力和探索。
相信随着技术的不断创新和日益成熟,基因芯片技术会像微电子产品一样对人类社会产生重大而深远的影响。
参考文献:[1] Campas M,Katakis I.DNA biochip arraying,detection andamplification strategies[J].Trends in Analy Chem,2004,23(1):49263.[2] Larry J K.Microchips,microarrays,biochips and nanochips:personal laboratories for t he21st century[J].Clinica ChimicaActa,2001,307:2192223[3] Brandt O,Hoheisel J D.Peptide nucleic acids on microarraysand ot her biosensors[J].Trends Biotechnol,2004,22(12):6172622[4] 张天浩,张春平,张光寅.DNA芯片制作原理及其杂交信号检测方法[J].生物工程进展,2000,20(2):64270[5] Schena M,Shalon D,Dais R W,et al.Quantitative monitoring ofgene expression patterns wit h a complementary DNA microar2rays[J].Science,1995,270(20):4672470[6] Wataru G,Takahito K,Eiko S et al.G lobal analysis of t he ex2pression patterns of t ranscriptional regulatory factors in forma2tion of embryoid bodies using sensitive oligonucleotide microar2ray systems[J].Biochem Biophys Res Comm,2004,325(1):2652275.[7] Keit h M S,Edward Y C,Denis R C.Gene expression in giant-celltumors[J].J Biotechno,2004,114(1):1072120[8] Chee M,Yang R,Hubbel E,et al.Accessing genetic informationwit h high density DNA arrays[J].Science,1996,274:6102614.[9] 宋沁馨,李正平,周国华,等.用芯片电泳快速检测人p53基因外显子8上的突变点[J].中国药科大学学报,2003,34(4): 3442346.[10] Ant hony R M,Brown T J,French G L.Rapid diagnosis of bac2teremia by universal amplification of23s ribosomal DNA fol2lowed by hybridization to an oligonucleotide array[J].J ClinMicrobio,2000,38(2):7812788.[11] 翟俊辉,郭兆彪,宋亚军,等.16SrDNA基因芯片检测临床常见感染性细菌[J].临床检验杂志,2002,20(3):1332137. [12] Troesh A,Nguyen H,Miyada C G,et al.Mycobacterium spe2cies identification and rifampin resistance testing wit h high2density DNA probe arrays[J].J Clin Microbiol,1999,37(11):49255.[13] Lorelei W,Carolyn M,Dana V,et al.Antimicrobial resistanceand bacterial identification utilizing a microelectronic chip ar2ray[J].J Clin Microbiol,2001,39(3):109721104.[14] Douglas R C,Marlene K B,Melissa J K.Identifying antimicro2bial resistance genes wit h DNA microarrys[J].Antimicrob A2gent s Chemot her,2003,47(10):329023295[15] Zhou W,Du W,Cao H,et al.Detection of gyrA and parCmutations associated wit h ciprofloxacin resistance in Neisseriagonorrhoeae by use of oligonucleotide biochip technology[J].JClini Microbio,2004,42(12):581925824.[16] 蒋红霞,陈杖榴,曾振灵,等.寡核苷酸芯片检测兽医病原菌耐药性的研究[J].中国农业科学,2004,37(9):138521389. [17] Hell R A,Schena M,Chai A,et al.Discovery and analysis ofinflammatory disease related genes using CDNA microarrays[J].Pro Nati Acad Sci USA,1997,94:215022155[18] Oshiharu Nakajima,Motoyasu Iikura M D,Y oshimichi Okay2ama M D,et al.Identification of granulocyte subtype2selectivereceptors and ion channels by using a high2density oligonucle2 otide probe array[J].J Allergy Clin Immunol,2004,113(3):5282535.[19] Kume E,Auga C,Ishizuka Y,et al.Gene expression profilingin st reptozotocin treated mouse liver using DNA microarray[J].Exper Toxicologic Pat hol,2005,56(425):2312244. [20] Prasad,R H S,Qi Z,Srinivasan K N,et al.Potential effect sof tetrodotoxin exposure to human glial cells postulated usingmicroarray approach[J].Toxicon,2004,44(6):5972608.011动物医学进展 2005年 第26卷 第8期(总第142期)。