基因芯片技术及其应用.ppt

基因芯片 技术及其 应用 Gene chip DNA microarray Date1 基因芯片的诞生 1、 Date2 结构性基因 组学 大规模测序 30亿对核苷酸 3-4万条基因 功能性基 因组学 功能研究 3-4万条基因 基因芯片 开发基因 资源 人类疾病的 预防、诊断 和治疗 基因芯片应运而生 对大量的遗传信息进行高效快速的检测和分析 Date3 基因芯片是信息 时代的产物 90年代兴起的一项前沿 生物技术 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 1993年美国Affymetrix公司研制 Date4 高度集约化 大通量平行分析 (每平方厘米点阵密度高于400) 高灵敏度 样品需要量小 基因芯片的特点 2. Date5 手工测序-4000bp/天 自动测序仪-70万/天 生物芯片-1亿/天 Date6 基因芯片受到高度重视 参与者： 国外 美国能源部、卫生部、NIH、商业部、 司法部 中央情报局 Affymetrix, ClonTech, Nanogen, Vysis, Synteni, Genometrix, Naval Research Laboratory, Argonne Narional Laborarory, 斯坦福大学，宾夕 法尼亚大 学，牛津大学等。 国内 北京大学、清华大学、交通大学、复旦 大学、人类基因组南方研究中心和中科 院细胞生物研究所等。 Date7 基因芯片的原理 3. 核酸杂交技术 是基因芯片应用的基础。 其基本原理是将一系列的核酸片段固 定在芯片载体上作为固相靶片段（ target ），待测的核酸片段人工标记上不同的荧 光、或同位素等作为探针（ probe），一 定条件下两者杂交，根据杂交后不同的信 号即可获得靶片段的信息，进行计算机分 析。 Date8 固相介质 有硅片、二氧化硅、玻璃、尼龙膜、 塑料等。 探 针 mRNA， 或是以mRNA为模板合成的cDNA。 靶片段 DNA、寡核苷酸、RNA等。 标记物 常采用荧光剂，如Cy3、Cy5，同位 素、地高辛等。 Date9 PCR 制备固 相靶基因 杂交 结果观察，信息分析 药物处理细 胞总mRNA Cy5标记 未处理的细 胞总mRNA Cy3标记 Date10 生物芯片多种多样 DNA芯片 寡核苷酸芯片 蛋白质芯片 细胞芯片 组织芯片 化学感受器与图像结 合的新型生物芯片 Date11 Date12 6400点的基因芯片 （面积 12X14 mm) Date13 基因芯片的应用 4. 基因芯片具有 巨大的应用前景 1.基因功能分析研究 2.检测与疾病相关的基因, 进而用于疾病诊断 3.药物筛选, 4.检测基因突变 5.其他 Date14 基因功能分析研究 将成千上万个我们克隆到的特异性靶基因 固定在一块芯片上，对来源于不同个体不同组 织不同细胞周期不同发育阶段不同分化阶段不 同病变不同刺激（包括不同诱导不同治疗手段 ）下细胞内的mRNA或逆转录所得的cDNA进行检 测，从而对这些基因表达的个体特异性组织特 异性发育阶段特异性分化阶段特异性。进行综 合评定与判断，极大加快这些基因功能的确立 。 Date15 基因芯片技术的出现不过短短几年时 间，其发展势头十分迅猛，在生命科学 的各个领域得到广泛地应用，但其存在 的缺陷也是相当明显的。首先是成本的 问题，由于芯片制作的工艺复杂，信号 检测也需专门的仪器设备，一般实验室 难以承担其高昂的费用，其次在芯片实 验技术上还有多个环节尚待提高，如在 探针合成方面，如何进一步提高合成效 率及芯片的集成程度是研究的焦点。而 样品制备的简单化与标准化则芯片应用 进一步普及的前提。 虽然芯片技术还存在这样或那样的 问题，但其在基因表达谱分析、基因诊 断、药物筛选