基因芯片讲义

基因组计划后的另一项重要计划：蛋白组计划； 正常与癌变细胞蛋白谱的差异分析。 3. 基因突变检测与遗传病和肿瘤诊断 点突变，基因缺失、扩增、插入、重复、倒位等。 4. 药物筛选 在基因水平上寻找药物靶标，毒性对基因的影响。 5. 微型化分析仪器 快速、平行、重复性检测。
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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还尚处于初步的探索发 展阶段，在基因治疗和基因疫苗的研制等方面基因 芯片技术还没有得到广泛的应用，但随着生物信息 学的进步和发展，基因芯片技术一定会进一步成 熟，必将给人类提供越来越多的方便，发挥越来越 大的重要作用，从而帮助人们认识、掌握和利用生 命科学的规律。
优点：设备廉价，技术简便，研制周期短，灵活性高 缺点：点阵密度低
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喷墨法
芯片原位喷印合成原理与喷墨打印类似， 不过芯片喷印头和墨盒有多个，墨盒中装 的是四种碱基等液体而不是碳粉。喷印头 可在整个芯片上移动并根据芯片上不同位 点探针的序列需要将特定的碱基喷印在芯 片上特定位置。该技术采用的化学原理与 传统的DNA固相合成一致，因此不需要特 殊制备的化学试剂。
基因芯片 (Gene Chip)
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定义
基 因 芯 片 又 称 DNA 芯 片 （DNA Chip）或生物 芯片(Biological chip), 是指将大量探针分子 固定于支持物上，然 后与标记的样品进行 杂交，通过检测杂交 信号的强度及分布进 而对靶分子的序列和 数量进行分析。
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基本构造
外观
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基因芯片的分类
基因芯片有不同的分类方法： ① 按其片基不同可分为无机片基芯片和有机
合成片基芯片； ② 按其应用不同，可分为表达谱芯片、诊断
芯片、检测芯片； ③按其结构不同可分为DNA 阵列和寡核苷酸
芯片； ④ 按其制备方法不同可分为原位合成芯片和
合成后交联芯片(合成后点样芯片)。
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制作方法
优点： 合成效率高，点阵密度高，实现标准化和 批量化大规模生产
缺点： 设备昂贵，技术复杂，反应产率低
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点接触法(点膜法)
点样法是将合成好的探针、cDNA或基因组DNA通过特定 的高速点样机器人直接点在芯片上。采用的机器人有一套 计算机控制三维移动装置；多个打印/喷印针的打印/喷印 头；一个减震底座，上面可放内盛探针的多孔板和多个芯 片。根据需要还可以有温度和湿度控制装置；针洗涤装置。 打印/喷印针将探针从多孔板取出直接打印或喷印于芯片 上。直接打印时针头与芯片接触，而在喷印时针头与芯片 保持一定距离。
用生物素标记并经扩增（也可使用其它放大技术） 的靶序列或样品然后再与芯片上的大量探针进行 杂交 用链霉亲和素(streptavidin)偶联的荧光素（常 用的荧光素还有lassamine 和phycoerythrin）进 行显色 图象的采集用落射荧光显微镜(epifluorescence microscope)、激光共聚焦显微镜或其它荧光显 微装置对片基扫描 由计算机收集荧光信号，并对每个点的荧光强度 数字化后进行分析。
剖面图
探针
支持物
平面局部放大
1.支持物：如玻片、硅片、NC膜、Nylon膜
2.探针：高密度的探针序列按照一定的次序固定 在支持物上，每个位点的序列是已知的
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基因芯片技术流程
探针的设计与制备 支持物的类型与预处理 芯片的制作 点样后处理 样品的准备 杂交与杂交后清洗 检测分析
4源自文库
基本过程
光刻DNA合成法 点接触法 喷墨法
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光刻DNA合成法
寡聚核苷酸原位光刻合成技术是由Affymetrix公司 开发的，采用的技术原理是在合成碱基单体的 5‘羟基末端连上一个光敏保护基。
合成的第一步是利用光照射使羟基端脱保护，然 后一个5‘端保护的核苷酸单体连接上去，这个过 程反复进行直至合成完毕。使用多种掩盖物能以 更少的合成步骤生产出高密度的阵列，在合成循 环中探针数目呈指数增长。
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三 种 制 作 芯 片 方 法 的 示 意 图
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normal DNA
cancer DNA
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GENERAL SCANNING - ScanArray System
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检测分析
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芯片技术的应用
1. DNA序列测定 基因芯片不仅可对大量基因或序列同时、快速进行定性、定量分析，而且作为 一种极有发展前途的测序策略也倍受人们的重视。 2. 蛋白质芯片
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THE END
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