生物芯片技术产业现况与趋势

cDNA
生物芯片技术产业现况与趋势
个人化医疗
未来
目前
血压 胆固醇 运动习惯
+ 家族病史
血压
胆固醇
运动习惯
基因型
+
疾病
基因型（SNP profile）
风险评估
药物反应
+
基因表现（Expression profile）
生理状态
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Affymetrix
GlaxoWellcome
GlaxoSmithKline
(Light-directed in-situ synthesis)
探针密度 探针长度
高
短
(>50,000/cm2) (10-50 mers)
四色印刷法
4-base ink-jet in-situ synthesis
預先合成
ex-situ synthesis
噴墨法Ink-jet printing
點陣法Blot-printing/Spotting
专责芯片业务 • Ayymetrix可能转型成为新药开发公司
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4-Base Ink-Jet in-situ Synthesis
• 富有弹性 • 适合小量试产 • 可以发展成实验室使用之产品 • Rosetta Inphamatics + Agilent
FlexJetTM DNA Microarrays Change array design at will. Synthesize different length oligonucleotides on the same array. Move from design to array in hours. Work on newly characterized organisms and have the array design change and grow with your knowledge of the genome.
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Affymetrix R&D Expanses
(in thousands, except per share amounts)
生物芯片技术产业现况与趋势
Affymetrix, 1998-2000
核心技术：光罩法/Oligonucleotide 4-20 bases 重点产品：感染性疾病、新药开发 产业策略：封闭系统 重要客户：EasyAccess™专案 Warner-Lambert Company American Home Products/Genetics Institute Eos Biotechnology, Inc. Hoffmann-La Roche Ltd. Hoechst Marion Roussel, Inc. Howard Hughes Medical Institute Rhone-Poulenc Rorer
生物芯片技术产业现况与趋势
Affymetrix, 2000-
• 购入Genetic MicroSystems (GMS)，提供客户 自制芯片服务
• 努力改善客户关系。
• 转移公司运行方向 • 成立Perlegen Sciences建立SNP资料库 • 与Hyseq和解，并成立Callida Genomics, Inc
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基因表现程度检测 Gene Expression Profiling
DNA DNA
RNA
Replication 复制
Transcription 转录
Translation 转译
Reverse Transcription
逆转录
Protein
Biochemical Reactions
Southern DNA Array
无效 Oxford Gene
Tech.
侵权
High Density
Array, 1998/1 5,445,934
Incyte/Synteni
5,744,305
5,800,992
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原位合成
in-situ synthesis
基因芯片量产制程
微影光罩法Photolithography
生物芯片将是新世代医疗之基础！
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DNA Microarray/Gene Chip/DNA Chip
CGT AT GGT
GC A T AC C A
C G T A T GG T GC A T AC C A
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应用领域
• 基础研究、新药开发与筛选、生技研发 • 基因表现程度监测 • 基因型鉴定 • 毒理、药理、治疗标的与机制 • 医疗诊断 • 个人医药、预防医学 • 食品安全、环境检测 • 法医鉴定 • 农渔畜牧 • 居家生活
核心技术：Photolithography
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AT CA TTTT CCT C ACT G AAC A
DNA chip
Affymetrix
1
2
AA
A
3
AA
A
4
AA
A
5
AACA
6
AACA
7
AACA
A
8
AACA
A
9
AACA
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Affymetrix重要专利分析
Affymax Technology USP 5,571,639, November 5, 1996 (May 24, 1994) Computer-aided engineering system for design of
sequence arrays and lithographic masks Affymetrix
United States Patent 5,744,305, April 28, 1998 6, 1995)
Arrays of materials attached to a substrate
(June
生物芯片技术产业现况与趋势
来自百度文库
Affymetrix重要专利分析
United States Patent 5,744,305 An array of oligonucleotides, the array comprising: a planar, non-porous solid support having at least a
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基因芯片专利诉讼
PE
Chemical Synthesis侵权
2000/7
Sequence by Hybridization 5,795,716 High Density Array 5,744,305
Affymetrix
Hyseq
侵权 抵触 无效
Sequence by Hybridization 5,202,231 5,525,464 5,695,940
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生物芯片应用范围
基础研究、新药开发 医疗诊断、环境检测 食品安全、军事预警 法医鉴定、制程控制
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生物芯片的重要性
改变相关产业的竞争力 改变生活方式
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未来的生技研发，是整合 「知识」、「信息」与「工具」的竞争。
「工具」的更新与应用，将直接影响实验室 的生产力。
低
长
(<6,000/cm2) (10-100 mers)
or higher
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Affymetrix, 2001-
• 专利诉讼互有胜负。 • Affymetrix-Oxford Gene technology，负 • Affymetrix-Hyseq，和 • Affymetrix-Incyte，未定 • 市场成长缓慢，且占有率蚕食鲸吞，节节下滑。 • 制程技术瓶颈无法突破，成本居高不下。 • 产品设计错误，造成客户损失。 • 封闭系统，客户群有限。 • 无法与客户分享信息，抱怨连连。
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基因序列的特性
• 是一种信息。 • 所有生物具有共通的语法。 • 具有跨平台执行的能力。 • 具有自我演化、自我繁殖、自我扩充的能力。
生物芯片技术产业现况与趋势
• 生物芯片 是「微小化」、「整合化」 之风潮，表现在生技领域之结果。
• 运用分子生物学、分析化学、生化反应等原理； • 以硅芯片、玻璃或高分子为基材； • 配合微机电、自动化或其他精密加工技术，所制
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Proteome sizes and number of genes shared with each of the human protein sets (with a Blast cutoff of 1010 )
SCIENCE VOL 292 8 JUNE 2001, Microbial Genes in the Human Genome: Lateral Transfer or Gene Loss?, p1903
first surface; and a plurality of different oligonucleotides attached to the first surface of the solid support at a density exceeding 400 different oligonucleotides/cm2, wherein each of the different oligonucleotides is attached to the surface of the solid support in a different predefined region, has a different determinable sequence, and is at least 4 nucleotides in length.
(Bio NEMS)
Chip
生物芯片技术产业现况与趋势
生物芯片(Biochips)
基因芯片(gene chip) 蛋白质芯片(protein chip)
细胞芯片(cell chip) 组织芯片(tissue chip) 人类芯片(human chip) 电泳分析芯片(electrophresis chip) 检体前处理芯片(sample preparation chip) 组合化学芯片(combinatory chemistry on a chip)
传统仰赖高级人力，以「超工时」努力换取 成果之方式，将丧失竞争力。
生物芯片技术产业现况与趋势
检测「工具」将由配角地位， 成为产业「主角」之一。
分子检测与治疗 (Molecular Diagnostics and Therapy) 个人化医疗 (Personalized Medicine) 预防医学 (Preventive Healthcare)
生物芯片技术产业现况 与趋势
2020/11/26
生物芯片技术产业现况与趋势
Nature 409, 860 - 921 (15 February 2001)
Sequencing costs have dropped 100-fold over the last 10 years, corresponding to a roughly twofold decrease every 18 months. This rate is similar to `Moore's law' concerning improvements in semiconductor manufacture. In both sequencing and semiconductors, such improvement does not happen automatically, but requires aggressive technological innovation fuelled by major investment.
作之高科技元件与系统； • 用于进行快速之生化分析检验。
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生物芯片范畴
Microfluidic Chip
mTAS micro Total Analysis System
Protein
Chip
cDNA/DNA
microarray
Lab-on-a-Chip
Gene Chip
Bio MEMS High Throughput Screening
Affymax
1988成立，新药开发 1995-2001，并购隶 属于Glaxo Wellcome 2001，再度成为独立 公司
核心技术 Combinatorial solid phase chemistry
Affymetrix
1993成立，研发生物芯片 Glaxo Wellcome占有30%以上股权，于 1996 IPO