1 表达谱芯片
基因芯片技术
2、基因芯片的缺点 基因芯片技术体系的建立和使用需要较大的投入。 （但是，相对于传统的表达分析技术而言，单个基因分析的成本仍是较低的。）
第二节 生物芯片的分类
2.1 按载体材料分类 玻璃芯片 硅芯片 陶瓷芯片 玻璃芯片具有易得、荧光背景低、应用方便等优点，目前在国际上广泛使用。
CGTTAGA T
GTTAGATC
ATACGTTAGATC TATGCAATCTAG
重组的互补序列 靶序列
测序芯片
基因表达谱芯片
基 因 差 异 表 达 分 析 芯 片
第三节 基因芯片的制作
固相介质 硅片、二氧化硅、玻璃、尼龙膜、塑料等。 靶片段 DNA、寡核苷酸、RNA等。 探针 mRNA，或是以mRNA为模板合成的cDNA。 标记物 常采用荧光剂（如Cy3、Cy5）；同位素等。
2.2 按点样方式分类
1、原位合成芯片（将半导体中的光蚀刻技术运用到DNA合成化学中，以单核苷酸或其他分子大分子为 底物，在玻璃晶片上原位合成寡核苷酸）
2、微矩阵芯片（目前应用最广泛的基因芯片之一。具有高密度、制作简便的特点。其是将用PCR或化 学合成等方法得到的DNA或寡核苷酸片段用针点或喷点的方法直接排列到玻片等载体上，从而制备 成芯片。）
芯片实验室的特点:
其一、集成性。目前一个重要的趋势是：集成的单元部件越来越多，且集成的规模也越来越大。所涉及到的 部件包括：和进样及样品处理有关的透析、膜、固相萃取、净化；用于流体控制的微阀（包括主动阀和被动 阀），微泵（包括机械泵和非机械泵）；微混合器，微反应器，另外还有微通道和微检测器等。
其二、分析速度极快。Mathies研究小组在一个半径仅为8厘米长的园盘上集成了384个通道的电泳芯片。他们在 325秒内检测了384份与血色病连锁的H63D 突变株（在人HFE基因上）样品，每个样品分析时间不到一秒钟。
基因芯片技术的原理和发展
基因芯片技术的原理和发展随着科技的不断发展，人们对于基因的研究也越来越深入，基因芯片技术作为一种迅速发展的生物技术，具有重要的理论意义和实践价值。
基因芯片技术是一种高通量和高标准化的分子生物学技术，可以用于基因表达、基因变异、蛋白质量、DNA甲基化等领域的研究。
1. 基因芯片技术的原理基因芯片技术是将DNA分子、RNA分子或蛋白质分子等多样化的生物大分子分子序列固定在一块小小的玻璃片或硅片上，然后利用微量的核酸或蛋白质的杂交反应来检测样品中这些生物大分子的存在或相对数量。
这些生物大分子的浓度水平可以用来衡量基因的表达情况、基因变异、蛋白质相互作用等生物学过程。
具体操作过程包括：1.1 表达谱芯片表达谱芯片是一种测量运用基因芯片技术研究基因表达的方法。
在表达谱芯片上可以固定多种类型的DNA序列，例如真核细胞DNA片段，互补DNA片段、探针、引物等。
对于鉴定被检测样品的物种，应选择特异而高丰度的探针或引物。
通过部分或大量存储的文献或数据库，研究人员首先确定所需的目标基因，然后通过设计合适的核酸杂交探针，将所需目标基因的序列在探针区域进行固定。
1.2 基因组芯片基因组芯片是一种利用基因芯片技术直接测量基因组中DNA 分子存在量的方法。
基因组芯片和其他一些技术类似，通常分三部分作用：建立样品库，设计并制备基因组芯片，通过基因芯片技术来测量DNA分子的存在量。
2. 基因芯片技术的发展基因芯片技术是一种非常年轻的生物技术，近年来其不断得到完善和发展，具有日益广泛的应用前景。
2.1 应用于生物医学基因芯片技术在生物医学领域得到广泛的应用，其中最具有代表性的应用是基因诊断和基因治疗。
通过基因芯片技术，可以对特定基因的表达情况和蛋白质质量进行分析和检测，为许多临床诊疗和治疗提供了关键方法。
2.2 应用于生态环境基因芯片技术也可以用于生态环境监测，特别是对于环境中的有害生物及其基因信息的监测。
基因芯片技术可以通过绿色监测来减轻生态环境对生物生态的影响。
生物芯片技术
待测样品（用Cy3-dUTP 标记）
对照样品（Cy5-dUTP）
三、杂交与结果分析
（一）杂交反应：与传统的杂交方法类似
——是已标记的样品与芯片上的探针进行反应后产生一系 列信息的过程。
与传统的核酸分子杂交相同，但要求更高：
选择合适的反应条件、减少生物分子之间的错配率。 考虑杂交反应体系中盐浓度、探针GC含量和所带电荷、 探针与芯片之间连接臂的长度及种类、检测基因的二级结 构的影响。
第二节 蛋白质芯片
根据制作方法和应用的不同，蛋白质芯片分为两种: 1. 蛋白质功能芯片
细胞中的每一种蛋白质占据芯片上一个确定的 点，主要是高度平行地检测天然蛋白质活性 。 2. 蛋白质检测芯片 将能够识别复杂生物溶液（如细胞提取液）中 靶多肽的高度特异性配体进行点阵，这种芯片 能够高度并行的检测生物样品中的蛋白质 。
生物芯片技术（biochips）
生物芯片（biochips）
——指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大
分子如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等生物样 品有序地固化于支持物的表面，组成密集二维分子排列， 然后与已标记的待测生物样品中的靶分子杂交，通过特定
的仪器对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分
第十章 生物芯片技术
3.芯片实验室(labs-on-chip) • 高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记
及检测为一体的便携式生物分析系统 • 实现生化分析全过程集成在一片芯片上完成，从
而使生物分析过程自动化、连续化和微缩化 • 芯片实验室是生物芯片技术发展的最终目标
பைடு நூலகம்
蛋白质芯片的应用举例：
利用蛋白质芯片进行肿瘤诊断的一般原理程序
• 根据芯片的用途不同： 表达型芯片、测序芯片和芯片实验室
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。
生物芯片技术简介
生物芯片技术简介生物芯片技术通过微加工工艺在厘米见方的芯片上集成有成千上万个与生命有关的信息分子，它能够对生命科学与医学中的各类生物化学反应过程进行集成，从而实现对基因、配体、抗原等生物活性物质进行高效快捷的测试与分析。
它的出现将给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品与环境监督等众多领域带来巨大的革新甚至革命。
生物芯片技术研究的背景原定于2005年竣工的人类30亿碱基序列的测定工作（Human Genome Project，基因组计划）由于高效测序仪的引入与商业机构的介入已经完成，。
如何利用该计划所揭示的大量遗传信息去探明人类众多疾病的起因与发病机理，并为其诊断、治疗及易感性研究提供有力的工具，则是继人类基因组计划完成后生命科学领域内又一重大课题。
现在，以功能研究为核心的后基因组计划已经悄然走来，为此，研究人员必需设计与利用更为高效的硬软件技术来对如此庞大的基因组及蛋白质组信息进行加工与研究。
建立新型、高效、快速的检测与分析技术就势在必行了。
这些高效的分析与测定技术已有多种，如DNA质谱分析法，荧光单分子分析法，杂交分析等。
其中以生物芯片技术为基础的许多新型分析技术进展最快也最具进展潜力。
早在1988年，Bains等人就将短的DNA片段固定到支持物上，以反向杂交的方式进行序列测定。
当今，随着生命科学与众多有关学科（如计算机科学、材料科学、微加工技术、有机合成技术等）的迅猛进展，为生物芯片的实现提供了实践上的可能性。
生物芯片的设想最早起始于80年代中期，90年代美国Affymetrix公司实现了DNA探针分子的高密度集成，马上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、硅等固体片基上，作为核酸信息的载体，通过与样品的杂交反应获取其核酸序列信息。
生物芯片由于使用了微电子学的并行处理与高密度集成的概念，因此具有高效、高信息量等突出优点。
基因芯片技术的前景基因芯片用途广泛，在生命科学研究及实践、医学科研及临床、药物设计、环境保护、农业、军事等各个领域有着广泛的用武之地。
教学课件第十三章DNA芯片技术
第三节 DNA芯片技术的应用
DNA测序；杂交测序（SBH） 基因表达分析：
基因组研究：作图、测序、和检测与疾病相关的基因 及在RNA水平上检测致病基因的表达
药物研究与开发：
cDNA microarray expression patterns of small (S) and large (L) neurons
2.压电打印法
压电毛细管喷射器 产率较高
喷墨打印技术
Syringe Pump
Reservoir
Switching Valve
Connecting Tubing
High-Speed MicroSolenoid Valve
Removable Tip Orifice
Controller
（三）DNA微集阵列的制备 方式：预先合成DNA或制备基因探针然后
产率较低
原位合成(In Situ Synthesis)
Light directed oligonucleotide synthesis.
A solid support is derivatized with a covalent linker molecule terminated with a photolabile protecting group. Light is directed through a mask to deprotect and activate selected sites, and protected nucleotides couple to the activated sites. The process is repeated, activating different sets of sites and coupling different bases allowing arbitrary DNA probes to be constructed at each site.
Affymetrix基因表达谱芯片操作指南(中文版)
7
地址：上海市张江高科技园区李冰路 151 号
电话：021-51320288 传真：021-51320266
杂交
终体积
体积 终浓度或量
91μl
30μl
1×
3μl 200μM each
1μl
10U
4μl
40U
1μl
2U
130μl
4
地址：上海市张江高科技园区李冰路 151 号
电话：021-51320288 传真：021-51320266
3. 混匀。稍微离心，16℃放置 2 小时。 4. 加 2μl 10U/μl T4 DNA 聚合酶。 5. 16℃放置 5 分钟。 6. 加 10μl 0.5M EDTA 终止反应。 7. 继续纯化 cDNA 步骤，或-20℃储存。
体积 4μl 2μl 1μl
c) 第一链合成 z 1-8 μg总RNA: 1 μL SuperScript II z 8.1-15 μg总RNA: 2 μL SuperScript II z 每1μg mRNA加1 μL SuperScript II. z 少于1μg mRNA 加1 μL SuperScript II. 在反应管中加入相应体积的 SuperScript II，混合均匀，42℃温浴 1 小时，反应结 束放置冰上至少 2 分钟。
反应试剂 T7-(d7)24 primer 50μM
RNA 稀释的 Poly-A Control
DEPC 水
体积(1-8 μg RNA) 2μl（100pmol）
1-8μg 2μl
到 12μl
体积(8.1-16 μgRNA) 2μl（100pmol） 8.1-16μg 2μl 到 11μl
3
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。
生物芯片分类及应用
Liquichip技术特点描述
1．基于bead的这种固相反应技术，具有 灵敏度高、信号强度高、灵活性好、所需样品量少的特点。 2．与传统的蛋白芯片相比，有两大优势，反应速度更快，灵活性更好。 3．由于检测方法的特点，在大部分的实验过程中，都不需要洗脱步骤，省时，且不会破坏反应的动态平衡。 4．有配套的蛋白表达和纯化体系。（his-tag）
Lquichip应 用 领 域：
蛋白质定量 蛋白质功能研究 蛋白表达谱分析。 蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸相互作用的研究。包括：免疫分析、酶分析、受体-配基分析、蛋白质核酸相互作用分析分析。
微阵列芯片
蛋白芯片 基因芯片
蛋白芯片(Protein Chips)
高通量微阵列蛋白分析方法
微阵列芯片 （Microarray） 微型实验室芯片 (Lab-on-a-chip) 液体芯片 (Liquichip)
（二）、生物芯片分类及应用
Lab-on-a-chip
微型实验室芯片是通过在芯片上刻成微流路径从而将涉及生物检测的主要步骤—样品准备/生化反应/结果检测—整合在一张芯片上。
D
P
非接触式点样： synQUAD Technology
Œ
Aspirate and Print for Making Arrays
Characteristics of synQUAD Technology
Wide dispense range Low nanoliter to high microliter Excellent linearity Precise and accurate CV’s typically less than 10% Precision less than 5% Non-contact dispense mechanism Easier mechanical alignment (384, 1536,…) “On-the-fly” printing possible Capable of dispensing onto membranes or slides Multiple liquid handling modes Aspirate/Dispense Continuous Reagent Dispensing
《基因芯片技术》PPT课件
五、基因芯片的应用
基因表达分析：人类基 因组编码大约100,000个 不同的基因，仅掌握基 因序列信息资料，要理 解其基因功能是远远不 够的，因此，具有监测 大量mRNA的实验工具很 重要。基因芯片技术可 清楚地直接快速地检测 出以1:300,000水平出现 的mRNA，且易于同时监 测成千上万的基因。
高密度芯片的分析一般采用荧光素标记探针，通过适当 内参的设置及对荧光信号强度的标化可对细胞内mRNA的 表达进行定量检测。近年来运用的多色荧光标记技术可 更直观地比较不同来源样品的基因表达差异，即把不同 来源的探针用不同激发波长的荧光素标记，并使它们同 时与基因芯片杂交，通过比较芯片上不同波长荧光的分 布图获得不同样品间差异表达基因的图谱，常用的双色 荧光试剂有Cy3-dNTP和Cy5-dNTP。
（二）样品的准备
样品的分离纯化：DNA , mRNA 扩增：PCR, RT—PCR，固相PCR 探针的标记：已克隆的基因片段、PCR，RT-PCR扩增的基 因片段、人工合成的DNA片段，单链、双链、DNA或RNA 均可作为探针。 荧光标记（常用Cy3、Cy5），生物素、放射性标记,通常 是在待测样品的PCR扩增、逆转录或体外转录过程中实现 对探针的标记。对于检测细胞内mRNA表达水平的芯片,一 般需要从细胞和组织中提取RNA,进行逆转录,并加入偶联 有标记物的dNTP,从而完成对探针的标记过程。
十 基因芯片技术
1 生物芯片简介及分类 2 基因芯片制备及应用
第一节 生物芯片简介及分类
一、生物芯片(biochip)的概念 指通过机器人自动印迹或光引导化学合成技术在硅片、 玻璃、凝胶或尼龙膜上制造的生物分子微阵列，根据分 子间的特异性相互作用的原理，将生命科学领域中不连 续的分析过程集成于芯片表面，以实现对细胞、蛋白质 、基因及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测 。 生物芯片主要特点是高通量、微型化和自动化。
基因芯片的必备知识和操作流程
基因芯片技术的诞生为生物技术工作人员打开了一道科研的便利之门，曾被评为1998年年度十大科技进展之一。
本文对基因芯片的实验原理、技术基础、分类、用途、操作主要环节等内容做详细的介绍。
基因芯片技术的诞生为生物技术工作人员打开了一道科研的便利之门，曾被评为1998年年度十大科技进展之一。
本文对基因芯片的实验原理、技术基础、分类、用途、操作主要环节等内容做详细的介绍。
1.基本原理和技术基础基因芯片以DNA杂交为基本原理，基于A和T、G和C的互补关系。
它是在探针的基础上研制出的。
所谓探针是一段人工合成或筛选出的已知顺序的碱基序列，样品分子上连接有一些cy3、cy5等可检测的物质。
经激光共聚焦荧光显微镜检出杂交或反应信号，通过计算机处理、分析，即可获得所需信息。
例如，用红、绿荧光分别标记实验样本和对照样本的cDNA，混合后与微阵列杂交，可显示实验样本和对照样本基因的表达强度(显示红色、绿色或黄色)，由此可在同一微阵列上同时检测两样本的基因表达差异。
在基因芯片工作过程中，固定位点使用不同分子生物学技术和碱基互补配对原则与待测基因片段杂交，并通过自动阅读设备分析杂交结果，达到定性、定量分析的目的。
基因芯片通过应用平面微细加工技术和超分子自组装技术，把大量分子检测单元集成在一个微小的固体基片表面，可同时对大量的核酸等生物分子实现高效、快速、低成本的检测和分析。
基因芯片的检测主要建立在放射标记技术、荧光标记技术、质谱分析、化学发光等技术上。
使用荧光标记的基因芯片需要专用的荧光扫描仪。
对于高密度的基因芯片，目前最常用的是激光共聚焦显微镜和高性能的冷却CCD。
目前专用于荧光扫描的扫描仪大致分为两类：一类是基于CCD(charge-coupled device，电荷耦合装置)的检测光子;另一类则是基于PMT(photomultiplier tube，光电倍增管)的检测系统。
生物芯片的发展得益于微细加工技术和现代分子生物技术的结合。
Affymetrix表达谱芯片
Affymetrix表达谱芯片Affymetrix 人表达谱芯片服务芯片名称：Affymetrix GeneChip® Human Transcriptome Array 2.0 NEW！芯片介绍：Affymetrix 最新开发此款芯片为您提供支持所有转录本异构体的全转录组分析。
同时，针对超过40,000个非编码转录本的探针设计，还可帮助您对非编码RNA进行分析。
数据来源于RefSeq，En sembl，UCSC，MGC，nocode，lncRN db及Broad Institute, Human Body Map lincRNAs and TUCP catalog。
芯片名称：Affymetrix GeneChip® Human Genome U133 Plus 2.0 Array芯片介绍：此款芯片包含了47,000个转录本，代表了38,500个明确的人类基因。
数据库来源于GeneBank、dbEST、RefSeq、UniGene database(Build 159 January 25 2003)、Washington Universit y EST trace repository、NCBI human genome assembly(Build 31)。
芯片名称：GeneChip Human Gene 2.0 ST Array芯片介绍：Affymetrix 新一代全转录本芯片，一张芯片上可同时检测mRNA和lincRNA，在其上一代1.0 ST Array的基础上内容进一步丰富并更新了数据库。
全面覆盖转录组，可以同时检测>30,000个编码的转录本和>11,000个长链非编码转录本；探针设计最大程度覆盖所有外显子，可检测选择性拼接/转录本变体。
每个转录本覆盖特异探针的数目中值达到21种，每种探针的长度为25bp，这意味着每个转录本将被检测的碱基数中值高达525个，高重复性，高灵敏度。
表达谱芯片
表达谱芯片谱芯片是一种用于光谱分析的芯片技术，它可以在非常短的时间内分析样品的光谱特征。
下面是一个1000字的表达谱芯片的示例：谱芯片是近年来出现的一种创新技术，它可以用于光谱分析，具有高效和快速的特点。
这种芯片利用了微纳米技术，将传统的光谱仪压缩到了一个微小的芯片上。
谱芯片的工作原理非常简单，它通过集成光源、样品槽和光谱探测器等功能模块，将传统的光谱仪中的各个组件融合在一起。
当我们需要进行光谱分析时，只需要将样品放置在芯片上，然后通过一系列的控制信号，谱芯片即可对样品的光谱特征进行分析。
谱芯片的优势主要体现在两个方面。
首先，谱芯片具有高效的特点。
传统的光谱仪通常需要几分钟甚至几小时才能完成一次光谱分析，而谱芯片则可以在数秒钟内完成同样的分析任务。
这种高效的特点使得谱芯片可以广泛应用于各个领域，包括化学、生物学、药物研发等。
其次，谱芯片具有快速的特点。
传统的光谱仪需要进行复杂的操作和调试，而谱芯片则可以实现自动化和高度集成化，从而大大减少了使用者的操作难度和分析时间。
谱芯片的应用非常广泛。
在化学领域，谱芯片可以用于进行化学反应的监测和控制，从而提高了实验室的工作效率。
在生物学领域，谱芯片可以用于研究生物分子的结构和功能，从而帮助科研人员更好地理解生命的奥秘。
在药物研发领域，谱芯片可以用于药物的快速筛选和分析，从而加速新药的开发进程。
此外，谱芯片还可以应用于食品安全监测、环境污染监测等领域，为人们的生活和健康保驾护航。
尽管谱芯片具有诸多优势，但是目前仍面临一些挑战。
首先，谱芯片的制造工艺相对复杂，需要高度的集成和微纳米加工技术。
其次，谱芯片的成本相对较高，限制了它在大规模应用中的普及。
此外，部分样品可能需要进行前处理才能在谱芯片上进行分析，这对使用者提出了更高的要求。
总之，谱芯片作为一种创新的光谱分析技术，具有高效、快速以及广泛应用的特点。
随着科技的不断进步和成本的降低，相信谱芯片会在未来得到更加广泛的应用，为各个领域的科学研究和工程实践带来更多便利和发展机遇。
基因芯片的操作流程及步骤ppt课件
仅有上述5个能同靶DNA杂交。 • 可以用人工合成的已知序列的所有可能的n体寡核苷酸探
针与一个未知的荧光标记DNA/RNA序列杂交，通过对杂 交荧光信号检测，检出所有能与靶DNA杂交的寡核苷酸， 从而推出靶DNA中的所有8 nt亚序列，最后由计算机对大 量荧光信号的谱型（pattern）数据进行分析，重构靶 DNA 的互补寡核苷酸序列。
生物芯片的制作步骤
细胞
对mRNA进行标记 杂交
基因表达资料
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
基因芯片研制的总体蓝图
检测样品 的制备
获取样品分子的 数量和序列信息
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
基因芯片是信息时代的产物
横跨：生命科学、物理学、
计算机科学、微电子技术 光电技术、材料科学 等现代高 科技。
我国第一家批量生产基因 芯片 拥有近2千条基因药物发明专利
• 东南大学吴健雄实验室 • 中科院计算所生物信息学实验室 • 上海生科院
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
基因表达谱芯片数据分析及其Bioconductor实现
基因表达谱芯片数据分析及其Bioconductor实现基因表达谱芯片数据分析及其Bioconductor实现1.表达谱芯片及其应用表达谱DNA芯片（DNA microarrays for gene expression profiles）是指将大量DNA片段或寡核苷酸固定在玻璃、硅、塑料等硬质载体上制备成基因芯片，待测样品中的mRNA被提取后，通过逆转录获得cDNA，并在此过程中标记荧光，然后与包含上千个基因的DNA芯片进行杂交反应30min~20h后，将芯片上未发生结合反应的片段洗去，再对玻片进行激光共聚焦扫描，测定芯片上个点的荧光强度，从而推算出待测样品中各种基因的表达水平。
用于研究基因表达的芯片可以有两种：①cDNA芯片；②寡核苷酸芯片。
cDNA芯片技术及载有较长片段的寡核苷酸芯片采用双色荧光系统：目前常用Cy3一dUTP（绿色）标记对照组mRNA，Cy5一dUTP （红色）标记样品组mRNA[1]。
用不同波长的荧光扫描芯片，将扫描所得每一点荧光信号值自动输入计算机并进行信息处理，给出每个点在不同波长下的荧光强度值及其比值（ratio值），同时计算机还给出直观的显色图。
在样品中呈高表达的基因其杂交点呈红色，相反，在对照组中高表达的基因其杂交点呈绿色，在两组中表达水平相当的显黄色，这些信号就代表了样品中基因的转录表达情况[2]。
基因芯片因具有高效率，高通量、高精度以及能平行对照研究等特点，被迅速应用于动、植物和人类基因的研究领域，如病原微生物毒力相关基因的。
基因表达谱可直接检测mRNA的种类及丰度，可以同时分析上万个基因的表达变化，来揭示基因之间表达变化的相互关系。
表达谱芯片可用于研究：①同一个体在同一时间里，不同基因的表达差异。
芯片上固定的已知序列的cDNA或寡聚核苷酸最多可以达到30 000多个序列，与人类全基因组基因数相当，所以基因芯片一次反应几乎就能够分析整个人的基因[3]。
②同一个体在不同时间里，相同基因的表达差异。
三种常见SNP芯片的工作原理（illumina、Affymetrix和Agilent）
三种常见SNP芯片的工作原理（illumina、Affymetrix和Agilent）写在读前：此文较长，建议先收藏。
这篇文章是从我无意间在网上发现的，但是不清楚是谁整理的。
但是我通过插图的截图上的信息找到出处，这些内容都是陈巍在腾讯视频上发布的，有人讲他的课程内容整理下来。
我觉得不错，所以就搬到这里。
其实可以并不用看这个文字，直接找视频看也是行的，但是文字版本更利于收藏。
本来想把视频放进来的，但是网速限制了我。
SNP芯片的原理1.Illumina的SNP芯片原理Illumina的SNP生物芯片的优势在于：第1，它的检测通量很大，一次可以检测几十万到几百万个SNP 位点第2，它的检测准确性很高，它的准确性可以达到99.9%以上第3，它的检测的费用相对低廉，大约一个90万位点的芯片（每个样本的）检测费用在一、两千人民币Illumina的生物芯片系统，主要是由：芯片、扫描仪、和分析软件组成。
Illumina的生物芯片，由2部分组成：第1是玻璃基片，第2是微珠。
这个玻璃基片，它的大小和一张普通的载玻片差不多大小，它起到的作用，就是给微珠做容器。
在这个玻璃基片上，通过光蚀刻的方法，蚀刻出许多个排列整齐的小孔。
每个小孔的尺寸都在微米级，这些小孔是未来容纳微珠的地方。
小孔的大小与微珠正好相匹配，一个小孔正好容纳一个微珠。
微珠是芯片的核心部分，微珠的体积很小，只有微米级。
每个微珠的表面，都各偶联了一种序列的DNA片段。
每个微珠上，有几十万个片段，而一个珠子上的片段，都是同一种序列。
这些DNA片段的长度是73个碱基，而这73个碱基又分成2个功能区域。
靠近珠子的这一端的23个碱基的序列，被称为Address序列，它也是DNA片段的5'端。
它是标识微珠的标签序列。
标签序列，通过碱基的排列组合，得到许多可能，每种序列，就是相应微珠的身份证号码（ID号）。
DNA片段上离珠子远的那一端的50个碱基，也就是3'端的序列，被称作Probe序列，它的作用，是与目标DNA进行互补杂交。
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康成生物全基因组表达谱芯片技术服务康成生物为您提供全基因组表达谱芯片技术服务，您只需要提供保存完好的组织或细胞标本，康成的芯片技术服务人员就可为您完成全部实验操作，并提供完整的实验报告。
根据您的需要您可选择不同厂家提供的全基因组表达谱芯片，包括Phalanx，Agilent 和 NimbleGen。
Phalanx全基因组表达谱芯片华联生物科技开发的标准规格的高密度基因组芯片 (Phalanx Whole Genome Microarray)在开发过程中透过台湾工业技术研究院与英国Sanger Institute等国外权威研究机构合作，从设计到生产再到实验的各个步骤中均执行严格标准，采用创新技术，广泛吸收现有芯片的优点，使得其生产的高密度基因组芯片获得了优异的国际品质。
康成生物为您提供华联生物高密度基因组芯片及全程技术服务。
●Phalanx Slide TM 专利片基处理技术华联生物的高密度基因组芯片，探针设计采用台湾工业技术研究院特有探针设计软件平台（Integrated Massive Probes Optimal Recognition Tool，IMPORT）。
在芯片的制作过程中，华联生物应用表面化学专利技术（PhalanxSlide TM Technology）对片基表面进行处理，使得片基与寡核苷酸探针的亲和活力更高，背景噪音更低，点阵的均一性更强。
●高速的PhalanxArray探针布放技术华联生物在点样过程中，采用非接触式基因探针布放技术，并以方阵基因探针高速布放技术 (PhalanxArray Technology)之优势，大量生产。
PhalanxArray 同时使用196个排列整齐的PhalanxJets，在一张芯片上布放39，200个均一的探针。
PhalanxArray能够布放多达1，000，000张高密度芯片，布放效率和产量是目前市场上一般芯片布放系统的100倍。
●先进的PhalanxJet TM专利点样技术华联生物开发出独特的PhalanxJet TM系统，结合其先进的非接触式基因探针布放技术和专利的片基处理技术，保证了探针布放的高重复性。
尤其重要的是，PhalanxJet TM系统可以最大限度的避免探针布放中可能的探针交叉污染。
每个单独的PhalanxJet TM包含200个独立的点样针，分别对应不同的探针，在布放时彼此独立，不会相互干扰。
●严谨的检测探针和控制探针设计华联生物的的高密度基因组芯片，寡核苷酸探针均经过严格筛选，能特异性检测数据库中的基因，灵敏度高，特异性强。
人类基因组表达谱芯片，探针信息主要基于数据库UniGene V.175版，同时整合了各大重要数据库信息。
小鼠基因组表达谱芯片，探针信息基于数据库MEEBO (Mouse Exonic Evidence Based Oligonucleotide)。
华联生物的高密度基因组芯片，实验控制探针设计严谨，包括GAM，OGAM，CGAMs，IHCs，ITQC，ETQC等等，并且还采用了多家公司已经设计好的芯片检测探针，如SpotReport Oligo Array 验证系统，Stratagene 的Alien Oligo Array 验证系统，以及Ambion 公司的ArrayControl Sense Oligo Spots 系统等等，从而全面检测样品质量，杂交反应效果，标记反应效果等。
使得芯片质量与实验效果得到双重保障。
●生物芯片质量评估标准MAQC规范依据美国食品药物管理局（FDA）与国际上主要生物芯片企业协商制定的生物芯片质量评估标准MAQC计划规范，华联全基因组表达谱芯片各项指标，包括检出率，再现率，重复性和准确性，均达到或者超过国际先进水平。
●实验全过程反复优化，采用多种独特技术华联生物的高密度基因组芯片在杂交步骤中采用了独特的热收缩杂交袋，将芯片固定在杂交袋内，在杂交液一定的情况下，有效的提高杂交反应的均一性，从而提升杂交效率，增进杂交效果，使实验结果的准确性和可靠性大大提高。
在实验中，康成生物基于华联生物提供的实验条件进一步优化改进。
康成生物对RNA样品的质量要求更加严格，在采用Trizol的方法进行RNA抽提后，进一步用DNase消化DNA，并采用Qiagen纯化柱对RNA进行纯化，探针标记和杂交则严格按照华联生物的要求。
芯片检测采用先进的GenePix 4000B荧光检测系统以保证优质的实验结果。
Agilent公司的原位喷墨专利技术（SurePrint）可以实现在1＂x 3＂的玻璃片基上灵活地、大规模地原位合成60mer的寡核苷酸探针，该技术可以很快很灵活地响应并实现最新的芯片探针设计方案，使研究者及时得到高质量的、最新的芯片，作为研究基因表达变化的利器。
每个芯片探针的设计除了经过软件考虑其Tm、二级结构、序列特异性等之外，还都要经反复实验筛选优化以得到灵敏度和精确度更高、重复性更好的结果。
2006年美国FDA发表的现主流芯片平台评估报告MAQC中，Agilent array 的结果与 Taqman array 结果的重复性最高。
在国际论文期刊上，也有很多利用Agilent array 平台发表的高质量文章，具体请参阅Agilent 网站。
目前提供的芯片有人、小鼠、大鼠的全基因组表达芯片，每个物种覆盖的基因超过41000个，探针设计综合参考了各种公共数据库，是经过实验验证的经典设计方案。
Agilent Design ID Array format Genes coverage Database sourceWhole human genome 14850 4 x 44K ~41,000 Goldenpath, Ensembl, Unigene, Human Genome (Build 33), Refseq, GebBankwhole mouse genome 14868 4 x 44K ~41,000 USC mRNA known genes, Natl. Institute on Aging, Genbank, Unigene, Refseq, Ensembl, RIKENwhole rat genome 14879 4 x 44K ~41,000 Ensembl, UCSC Goldenpath, Unigene, Refseq, GenbankAgilent 芯片技术示意图A. 客户提供实验组（Exp）、对照组（Control）样本或Total RNA；B. 使用Nanodrop测定RNA 在分光光度计260nm 、280nm和230nm的吸收值，以计算浓度并评估纯度；C. cDNA放大及荧光标记，实验组（Cy5），对照组（Cy3）；D. 进行芯片杂交及洗脱等步骤；E. 进行图像扫描及数据分析。
NimbleGen公司运用光介导合成专利技术生产高密度DNA芯片，其探针为50-80mer的长寡核苷酸，在单张玻璃基片上包含385,000个探针，这些长寡核苷酸探针在高严谨杂交条件下可得到高灵敏度及高特异性的无以伦比的理想实验结果。
目前可以提供人、小鼠、大鼠全基因组表达芯片，探针全部根据最新基因组版本设计，每个物种有两种设计方案供您选择，覆盖所有已知或预测基因转录本，详细参数请看下表。
Organism Catalog Number Genes Source Features Probes/ TargetHomo sapiens A4542-00-01 47,633 NCBI HG18, Build 36 385,000 8Homo sapiens A4487001-00-01 24,000 NCBI HG18, Build 36 4 x 72,000 3Mus musculus A4543-00-01 42,586 NCBI MM8 385,000 9Mus musculus A4486001-00-01 18,869 NCBI MM8 4 x 72,000 3Rattus norvegicus A6184-00-01 26,739 Ensembl RGSC 3.4 385,000 14Rattus norvegicus A6185-00-01 26,208 Ensembl RGSC 3.4 4 x 72,000 3全基因组表达谱芯片技术服务康成生物为您提供全基因组表达谱芯片技术服务，您只需要提供保存完好的组织或细胞标本，康成的芯片技术服务人员就可为您完成全部实验操作，并提供完整的实验报告。
主要实验流程如下：1、样品RNA 抽提a. 实验对象为组织样品，取适量（50-100mg）新鲜组织样品或正确保存的组织样品，使用BioPulverizer TM冰冻粉碎组织，加1ml的RNA抽提试剂Trizol（Invitrogen），使用Mini-Bead-Beater-16匀浆后抽提RNA。
b. 实验对象为细胞样品，每份样品取1×106～1×107细胞，加1ml的RNA抽提试剂Trizol（样品为贴壁细胞，每10cm2培养皿Trizol使用量为1ml），裂解后抽提RNA。
2. RNA 质量检测a．使用Nanodrop测定RNA 在分光光度计260nm 、280nm和230nm的吸收值，以计算浓度并评估纯度。
b．用甲醛电泳试剂进行变性琼脂糖凝胶电泳，检测RNA 纯度及完整性。
c. 提供RNA QC报告。
注意：用于芯片检测的RNA 样品，必须是高质量的，完整的，没有RNase污染（降解的样品不能用于标记和芯片检测），没有基因组污染。
3. aRNA样品合成和标记a．样品RNA进行逆转录反应合成cDNA。
b．cDNA第二链合成c. aRNA合成及纯化d. 荧光标记aRNA并纯化4. 标记效率质量检测使用Nanodrop检测荧光标记效率，标记效率合格以保证后续芯片实验结果的可靠性。
5. 片段化aRNA使用Ambion的RNA Fragmentation Reagents对标记好的aRNA进行片段化处理。
6. 芯片杂交在标准条件下将标记好的探针和高密度基因组芯片进行杂交。
7. 图像采集和数据分析使用GenePix 4000B 芯片扫描仪扫描芯片的荧光强度，并将实验结果转换成数字型数据保存，使用配套软件对原始数据进行分析运算。
8. 提供实验报告包括详细的实验方法以及芯片实验数据和图表。