生物芯片技术简介及应用--PPT
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生物芯片技术及应用前景
全军基因诊断技术研究所
一、生物芯片的原理与技术背景 二、生物芯片技术在临床中的应用 三、生物芯片技术的优势 四、生物芯片技术未来发展展望
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
生物芯片（Biochip或Bioarray）是指包被在固相 载体上的高密度DNA、抗原、抗体、细胞或组织的微 点阵(microarray)。
生命密码：分子解剖图
人类基因组计划完成，随着疾病相关基因和功能蛋白 不断发现，医学是最大的收益领域，大量的生物信息需要 以整体、全面、定量、多学科、综合的模式来解决，医学 界出现了以基因组、蛋白质组、抗原抗体谱为代表的新思 维和体系。
全军基因诊断技术研究所
系统生物学: ---整体大于(小于)部分之和!
医
学
药 物 学
化
学
材 料 学
微 流体力学 微电子学 精密仪器 物 理 学
全军基因诊断技术研究所
生物芯片技术的应用领域
疾病诊断
司法鉴定
疾病防治 药物合成
药物筛选
生物 芯片
国家安全 太空探索
农业产质
食品卫生
环境检测
全军基因诊断技术研究所
1998 年 世 界 科 技 十 大 突 破
美国《科学》杂志在 1998 年 底将生物芯片评选为当年的世 界科技十大突破之一。
全军基因诊断技术研究所
生殖道感染检测系列——
性传播疾病抗体检测芯片 生殖道感染是指肉眼看不见的各种病原体包括滴虫、 真菌、细菌衣原体、支原体、病毒等感染与生殖道或经 生殖道感染的一组感染性疾病的总称。生殖道感染在全 球广泛流行，１９９５年世界卫生组织（WHO）估计，全 球全年有３．３３亿可治愈的生殖道感染新发病患者， 只要集中在发展中国家．
全军基因诊断技术研究所
由于原有的测定方法已不能满 足快速处理如此大量的疾病相关信 息的需要，产生了生物芯片技术, 由于人们需要简便、快速、小型、 廉价的生物检测技术。
低密度基因、蛋白芯片的出现就是针对这种需求而 来的。
全军基因诊断技术研究所
生物芯片研究 – 学科的紧密交叉
分子生物学
生物信息学
基因是通过什么方式导致疾病的呢？ 基因是通过生物信息传递“DNA→RNA→蛋白质”途径决定健康 与疾病的。因此又可以说任何疾病都是“信息病”，都与生物 信号过强或过弱有关。
从生物信息角度看传统医学是在下游信息即机体表型（症状、 病理、生理）上获得诊断信息的，而未来医学是从DNA、RNA、 蛋白质这些上游信息中获得诊断结果的，更具有确定性和预见 性。未来的医学是以生物信息为核心的系统医学，DNA、RNA、 蛋白质称为生物信息大分子，其质和量的异常变化与疾病直接 相关，是一切疾病的根本原因。
1、幽门螺旋杆菌HP抗体谱检测芯片 2、孕期感染TORCH抗体检测芯片 3、性传播疾病免疫诊断芯片 4、免疫性不孕不育抗体检测芯片 5、孕期唐氏综合征筛查芯片 6、呼吸道六联检测生物芯片
全军基因诊断技术研究所
呼吸道六联检测生物芯片
肺炎支原体（ MP） IgM 肺炎衣原体（ CP） IgM 流行性感冒病毒（IFV）IgM 柯萨奇病毒（CBV）IgM 合胞Leabharlann Baidu毒（RSV）IgM 腺病毒（ADV）IgM
生物芯片技术是当代生物技术的重大变革 ！
生物芯片技术始于20世纪80年代后期 其概念源于计算机芯片 其成熟标志为全球掀起的 生物芯片产业化热潮！
全军基因诊断技术研究所
20世纪，人类科学历程中有三大研究计划将永垂 史册：
人类历史上三大科学工程:
人类基因组计划 阿波罗登月计划
曼哈顿原子弹研制计划
全军基因诊断技术研究所
一般生殖道感染 生殖道感染
性传播疾病
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
免疫性不孕不育抗体检测芯片
世界卫生组织在80年代调查中显示，发达国家约 有5%-8%的夫妇受到不孕症的影响，发展中国家的一 些地区不孕症的患病率高达30%。全世界约有5000万 -8000万的不孕症患者。我国不孕症的发病率约为 3%-13%。随着全球工业化进程加快及环境恶化，加 之各种感染因素，不孕不育症的发病率上升9％。
系统生物学是研究生物系统各构成组分相互关 系的、以整合性为特征的大科学。其核心思想 是“整体大于部分之和”。系统特性是不同组 成成分、不同层次之间相互作用而“涌现”的 新性质，对组成成分或低层次的分析不能真正 的预测高层次的行为。
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
二、生物芯片技术在临床中的应用
全军基因诊断技术研究所
生物芯片诊断系统：
包括三大部分：
1、生物芯片 2、生物芯片阅读仪 3、生物芯片在线(服务网站)
全军基因诊断技术研究所
生物芯片的种类
生物芯片：是一种高度集成的平行化 处理 生物信息的指甲盖大小的薄片。 依据芯片上固定的探针不同，生物芯片可分 为 三类。
核酸芯片 蛋白芯片或肽芯片 芯片上的实验室（组织、细胞）
全军基因诊断技术研究所
蛋白芯片
目前临床上首先开发的是中低密度蛋白芯片。 蛋白芯片严格的说仍属于血清学方法，但由于生物芯 片技术本身具有的突出优点，使此技术呈现出广阔的 科学前景和良好的临床需求。
全军基因诊断技术研究所
蛋白芯片临床应用实例
物质————物质不灭 能量————能量守恒 信息————信息传递
全军基因诊断技术研究所
生物信号传递
生命活动： 以物质代谢为基础 以能量代谢为动力 以信息调控为机制
全军基因诊断技术研究所
新世纪的医学是以生物信息为核心的系统医学
基因的结构或种类决定物种,基因的功能或表达则决定生命， 即生物的生、老、病、死。
全军基因诊断技术研究所
心血管病感染因子抗体检测芯片
全军基因诊断技术研究所
心脑血管疾病相关微生物的抗体检测芯片
近50年的研究揭示了许多与心脑血管疾病相关的独立 危险因子，如高血压、高胆固醇血症、吸烟、糖尿病、遗传、 性别等但尚不能完全解释某些发病特征如许多血液胆固醇和 血压都正常的人因心血管疾病突发死亡，经研究认为与“炎 症相关”，近年来，“感染学说”受医学界的广泛关注，WHO 以将感染因子的防治列为心血管疾病的一项常规性治疗措施。 已确定下列病原体可导致血管内皮细胞损伤，引起动脉壁增 殖反应，进一步导致硬化斑块的形成，发生心脑血管疾患。
全军基因诊断技术研究所
一、生物芯片的原理与技术背景 二、生物芯片技术在临床中的应用 三、生物芯片技术的优势 四、生物芯片技术未来发展展望
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
生物芯片（Biochip或Bioarray）是指包被在固相 载体上的高密度DNA、抗原、抗体、细胞或组织的微 点阵(microarray)。
生命密码：分子解剖图
人类基因组计划完成，随着疾病相关基因和功能蛋白 不断发现，医学是最大的收益领域，大量的生物信息需要 以整体、全面、定量、多学科、综合的模式来解决，医学 界出现了以基因组、蛋白质组、抗原抗体谱为代表的新思 维和体系。
全军基因诊断技术研究所
系统生物学: ---整体大于(小于)部分之和!
医
学
药 物 学
化
学
材 料 学
微 流体力学 微电子学 精密仪器 物 理 学
全军基因诊断技术研究所
生物芯片技术的应用领域
疾病诊断
司法鉴定
疾病防治 药物合成
药物筛选
生物 芯片
国家安全 太空探索
农业产质
食品卫生
环境检测
全军基因诊断技术研究所
1998 年 世 界 科 技 十 大 突 破
美国《科学》杂志在 1998 年 底将生物芯片评选为当年的世 界科技十大突破之一。
全军基因诊断技术研究所
生殖道感染检测系列——
性传播疾病抗体检测芯片 生殖道感染是指肉眼看不见的各种病原体包括滴虫、 真菌、细菌衣原体、支原体、病毒等感染与生殖道或经 生殖道感染的一组感染性疾病的总称。生殖道感染在全 球广泛流行，１９９５年世界卫生组织（WHO）估计，全 球全年有３．３３亿可治愈的生殖道感染新发病患者， 只要集中在发展中国家．
全军基因诊断技术研究所
由于原有的测定方法已不能满 足快速处理如此大量的疾病相关信 息的需要，产生了生物芯片技术, 由于人们需要简便、快速、小型、 廉价的生物检测技术。
低密度基因、蛋白芯片的出现就是针对这种需求而 来的。
全军基因诊断技术研究所
生物芯片研究 – 学科的紧密交叉
分子生物学
生物信息学
基因是通过什么方式导致疾病的呢？ 基因是通过生物信息传递“DNA→RNA→蛋白质”途径决定健康 与疾病的。因此又可以说任何疾病都是“信息病”，都与生物 信号过强或过弱有关。
从生物信息角度看传统医学是在下游信息即机体表型（症状、 病理、生理）上获得诊断信息的，而未来医学是从DNA、RNA、 蛋白质这些上游信息中获得诊断结果的，更具有确定性和预见 性。未来的医学是以生物信息为核心的系统医学，DNA、RNA、 蛋白质称为生物信息大分子，其质和量的异常变化与疾病直接 相关，是一切疾病的根本原因。
1、幽门螺旋杆菌HP抗体谱检测芯片 2、孕期感染TORCH抗体检测芯片 3、性传播疾病免疫诊断芯片 4、免疫性不孕不育抗体检测芯片 5、孕期唐氏综合征筛查芯片 6、呼吸道六联检测生物芯片
全军基因诊断技术研究所
呼吸道六联检测生物芯片
肺炎支原体（ MP） IgM 肺炎衣原体（ CP） IgM 流行性感冒病毒（IFV）IgM 柯萨奇病毒（CBV）IgM 合胞Leabharlann Baidu毒（RSV）IgM 腺病毒（ADV）IgM
生物芯片技术是当代生物技术的重大变革 ！
生物芯片技术始于20世纪80年代后期 其概念源于计算机芯片 其成熟标志为全球掀起的 生物芯片产业化热潮！
全军基因诊断技术研究所
20世纪，人类科学历程中有三大研究计划将永垂 史册：
人类历史上三大科学工程:
人类基因组计划 阿波罗登月计划
曼哈顿原子弹研制计划
全军基因诊断技术研究所
一般生殖道感染 生殖道感染
性传播疾病
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
免疫性不孕不育抗体检测芯片
世界卫生组织在80年代调查中显示，发达国家约 有5%-8%的夫妇受到不孕症的影响，发展中国家的一 些地区不孕症的患病率高达30%。全世界约有5000万 -8000万的不孕症患者。我国不孕症的发病率约为 3%-13%。随着全球工业化进程加快及环境恶化，加 之各种感染因素，不孕不育症的发病率上升9％。
系统生物学是研究生物系统各构成组分相互关 系的、以整合性为特征的大科学。其核心思想 是“整体大于部分之和”。系统特性是不同组 成成分、不同层次之间相互作用而“涌现”的 新性质，对组成成分或低层次的分析不能真正 的预测高层次的行为。
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
全军基因诊断技术研究所
二、生物芯片技术在临床中的应用
全军基因诊断技术研究所
生物芯片诊断系统：
包括三大部分：
1、生物芯片 2、生物芯片阅读仪 3、生物芯片在线(服务网站)
全军基因诊断技术研究所
生物芯片的种类
生物芯片：是一种高度集成的平行化 处理 生物信息的指甲盖大小的薄片。 依据芯片上固定的探针不同，生物芯片可分 为 三类。
核酸芯片 蛋白芯片或肽芯片 芯片上的实验室（组织、细胞）
全军基因诊断技术研究所
蛋白芯片
目前临床上首先开发的是中低密度蛋白芯片。 蛋白芯片严格的说仍属于血清学方法，但由于生物芯 片技术本身具有的突出优点，使此技术呈现出广阔的 科学前景和良好的临床需求。
全军基因诊断技术研究所
蛋白芯片临床应用实例
物质————物质不灭 能量————能量守恒 信息————信息传递
全军基因诊断技术研究所
生物信号传递
生命活动： 以物质代谢为基础 以能量代谢为动力 以信息调控为机制
全军基因诊断技术研究所
新世纪的医学是以生物信息为核心的系统医学
基因的结构或种类决定物种,基因的功能或表达则决定生命， 即生物的生、老、病、死。
全军基因诊断技术研究所
心血管病感染因子抗体检测芯片
全军基因诊断技术研究所
心脑血管疾病相关微生物的抗体检测芯片
近50年的研究揭示了许多与心脑血管疾病相关的独立 危险因子，如高血压、高胆固醇血症、吸烟、糖尿病、遗传、 性别等但尚不能完全解释某些发病特征如许多血液胆固醇和 血压都正常的人因心血管疾病突发死亡，经研究认为与“炎 症相关”，近年来，“感染学说”受医学界的广泛关注，WHO 以将感染因子的防治列为心血管疾病的一项常规性治疗措施。 已确定下列病原体可导致血管内皮细胞损伤，引起动脉壁增 殖反应，进一步导致硬化斑块的形成，发生心脑血管疾患。