基因芯片的产生背景与制备方法

我们必须在失败中寻找胜利，在绝望中寻求希望
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9、
。上 午5时59 分50秒 上午5 时59分0 5:59:50 20.12.3
• 10、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值 钱。12/3/2020 5:59:50 AM05:59:502020/12/3
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
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。20.1 2.305:5 9:5005: 59Dec-203-Dec-20
宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子
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。05:5 9:5005: 59:500 5:59Thursday, December 03, 2020
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积极向上的心态，是成功者的最基本要素 5、
。20.1 2.320.1 2.305:5 9:5005: 59:50D ecembe r 3, 2020
数据分析
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
一、制备基因芯片 1、靶基因的获得
细胞或组织mRNAcDNA文库PCR扩增 各种基因序列 2、芯片基质的选择及活化
载玻片表面涂氨基硅烷或多聚赖氨酸 3、点样仪点样
二、制备样本核酸探针
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 • （Human Genome Program) • -后基因组时代的需求
Southern blot Northern blot
Dot blot
多点Dot blot
基因芯片
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
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） –<25bp –DNA –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） »500~5000bp »DNA、抗体抗原、受体药物等 »对比分析
基因芯片技术流程
基因芯片的制备 杂交 检测
生活总会给你谢另一个谢机会，大这个机家会叫明天 6、
。2 020年1 2月3日 星期四 上午5 时59分5 0秒05:5 9:5020. 12.3
人生就像骑单车，想保持平衡就得往前走
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7、
。202 0年12 月上午5 时59分 20.12.3 05:59De cember 3, 2020
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年12 月3日 星期四5 时59分 50秒05 :59:503 December 2020
1、样本总RNA的抽提：异硫氰酸胍
2、mRNA的分离与纯化：oligo－dT
3、反转录并标记 随机引物法逆转录 标记物：同位素、荧光染料(cy3-绿色/cy5 －红色)、化学发光
三、杂交实验条件
• 杂交 杂交体积(使核酸浓度增加10万倍） 玻片: 2-200l 滤膜：5-50ml 杂交液和杂交液的组份 杂交温度、时间
基因芯片 (Gene chip)
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。
五、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 (4) 自动化程度高 (5) 便于数据综合性分析
六、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
三、基因图谱绘制 已知序列的基因多态性的探测
及基因全序列的测定 四、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。
四、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
• 洗涤 洗涤液的组成 洗涤的温度、时间
四、杂交信号的检测 1、激光共聚焦扫描 光源：特定波长的光 激发面积：<100m2 ScanArray 3000 2、CCD 成像术 光源：连续波长的光（如弧光灯） 激发面积：同时激发多个1cm2
五、芯片数据的处理和分析
– 图像的处理 – 数据的获取、存储与显示 – 芯片数据统一化 – 芯片数据的统计学分析 – 芯片数据的生物学分析
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
七、生物芯片在农林业中的应用
（1）农业： 高产、适应能力强种株的选育
（2）林业： 抗病虫害、经济价值高林木的选育
八、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
每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成
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功的路 。20.12.320.12.3Thursday, December 03, 2020
成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦
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。0 5:59:50 05:59:5 005:591 2/3/20 20 5:59:50 AM
每天只看目标，别老想障碍
基因芯片技术的应用
芯片测序 基因图绘制
突变检测 表达分析
基因芯片
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军事、司法
药物研究 疾病诊断
Biblioteka Baidu
农林业
一、芯片测序
1，未知序列的DNA与大量的寡核苷酸集合的杂 交
2，完整的双链体的寡聚物的鉴定与分析
3，重建DNA序列 一百万个12核苷酸的点阵可测定1000个碱基
的序列
二、突变检测