芯片技术在中药中的应用课件

芯片技术在中药及复方研究中的应用,汇报人：谢美娟 小组成员: s1120354 于晓文 s1120355 李霞 S1120356 陈设 s1120358 谢美娟 s1120359 刘恩明 s1120362 于东升 s1120364 李瑞鹏 s1120366 蔡旻煊 S1120369 张红伟 s1120392 杜中英,Content,生物芯片是指通过机器人自动打印或光引导化学合成技术在硅片、玻璃、凝胶或尼龙膜上制造的生物分子微阵列。根据分子间特异性相互作用的原理，将生命科学领域中不连续的分析过程集成于芯片表面，构建微流体生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、基因及其它生物组分的准确、快速、大信息量的检测。,芯片技术简介,特点,芯片类型,按照芯片上固定的生物分子的不同，可以将生物芯片划分为基因芯片或DNA芯片、蛋白质芯片及组织芯片,芯片类型,DNA芯片（DNAchip） 又称为DNA阵列（DNA array）或寡核苷酸微芯片（oligonucleotide microchip）,芯片技术在中药复方中的应用,中药作用具有多成分、多环节、多靶点等特性, 这是中药较之西药的优势所在, 同时也是造成中药研究困难重重的关键所在。 芯片技术可以快速地获取庞大而精确的数据信息, 具有其他技术无法比拟的优势。芯片技术在技术层面提高中药研究的标准化程度，且有助于缩短研究周期。,探索中药作用靶点与作用机制 中药毒副作用研究 中药有效成分及有效部位筛选 中药材鉴定,芯片技术在中药及复方中的应用,在 DNA芯片的表面 ,以微阵列的方式固定大量 (可达10000个/cm)并行的寡核苷酸或cDNA探针,藉此可以对生物体整个基因组的基因表达进行测定,从而确定药物作用的靶点。 DNA芯片可以从疾病及药物两个角度对生物体的多个参量同时进行研究,以发掘药物靶点并同时获取大量其他相关信息。,探索中药作用靶点与作用机制,全基因表达谱靶点寻找,优势,识别药物相应的靶序列 ,分析药物作用后整个基因组表达的变化,监视药物治疗反应中的基因表达改变 ,并观察药效,对复方进行瞬时、快速、同位置的靶点分析,应用实例,Rho 等研究六味地黄汤醇提物的增强记忆及抗衰老的分子机制 发现给药组大鼠海马区的甲状腺素转运蛋白和PEP-19（一种抑 制神经元凋亡的特异蛋白）和脑磷脂-N-甲基转移酶等相关基 因大量表达,韩冰冰等采用基因芯片技术研究附子对虚寒证大鼠肝全基因表达谱的影响，发现虚寒治疗组与虚寒模型组比较有212条基因差异表达，主要涉及免疫应答及氧化还原酶活性相关基因。,赵香琴等采用基因芯片技术筛选出人参皂苷促进人神经干细胞分化的主要分子靶点，发现在诱导分化第天时，获得差异基因个，其中显著上调的基因个，显著下调的基因个。,中药毒副作用的研究,芯片技术的应用有助于中药毒理学改变传统研究方式, 更加精确地描述中药毒性作用机制, 从分子水平揭示中药毒性的特点, 从而更好地诠释中药的作用机制与毒副作用。,毒理芯片,原理：根据cDNA微阵列可以测定基因表达,反过来特定的基因表达就可以作为被测试样品毒性信息的标记物。 应用：在用药物处理靶细胞前后分别检测分析基因表达图谱,就可以在动物实验和临床试验前预测该药物的毒性反应。,中药毒副作用的研究,中药有效成分及有效部位筛选,中药有效成分及有效部位筛选,选择特定的疾病模型,提取其病理情况下的 RNA,反转录成 cDNA后 ,建立该疾病的基因芯片 ,并以此检测药物作用后基因的表达差异 ,从而对单味药或复方的各种化学成分或进行筛选和分析 ,找出确定的有效成分或合适的组方供进一步进行新药研究。,应用实例,香港科技大学利用基因芯片技术已筛选到知母 的 23 种有效成分，再从 cDNA 表达文库中得到的肽库制作肽芯片，从而筛选到起作用的物质,有研究利用寡核苷酸芯片分析抗肿瘤草药黄连根及其8个组成分子的12600个基因 ,经过生物信息学处理 ,最终确定黄连素是黄连抗增殖的效应部位 ,并佐证了DNA芯片可用于单味中药的效应部位分析。,中药材鉴定,能够准确地鉴定中药是保证中医临床用药安全有效、可持续发展的前提。 常规的中药鉴定方法：采用性状、显微、物理、化学等方法。 这种依据形态和解剖学特征及化学成分为基础来进行中药材鉴定的方法有着方法简便、易行等优点。但是 ,当缺乏完整的形态结构,特别是对中药复方制剂中药用组分的鉴别,用常规的方法“鉴定”就显得异常复杂甚至无能为力。,从正品中药的基因组中分离出DNA与基因芯片杂交得出标准图谱,比较 分析,从待鉴定的中药的基因组中分离出DNA与基因芯片杂交得出工具图谱,Tsoi 等提取多种贝母根茎的基 因组 DNA26SrDNA基因D2与D3区 的多态性片段进行扩增和测序， 然后将不同种属多态性片段的 特异性寡核苷探针点置于芯片上， 用荧光素标记的 PCR产物DNA芯片 进行杂交，在芯片特定位置检测 到不同种贝母的荧光信号，为植物 种属的验证与质量控制提供一种 高通量的检测工具,Zhang 等对石斛的不同 种属进行鉴别研究 ， 将不同种属石斛的ITS1-5、 8S-ITS2序列固定于玻片上 制作基因芯片，检测出5种已 被载入中国药典的石斛,.,李萍等提取金银花不同居群 外类群细毡毛忍冬和山银花 的总DNA进行遗传分析，结 果显示不同居群的金银花的 5S-rRNA 碱基序列有差别， 通过测序可以进行鉴别,章群测定杜仲原植物MARK基因序 列，将其与GenBank中同源序列 进行排序比较，发现32个特异性 位点序列中有一个GAC插入为杜 仲所独有,种特异性探针的筛选,寻找、筛选中药的种特异性DNA探针是DNA芯片技术能否成功应用于中药鉴定的关键。 李同祥等采用抑制性差减微阵列“SSH-array”新技术。以名贵中药材石斛5个品种作为实验材料, 首先是用抑制性差减杂交获得2个品种之间gDNA差异片段, 然后用这些gDNA差异片段与由所有研究品种的gDNA制备成的微阵列杂交筛选到某一个品种的种特异性gDNA片段。这些种特异性gDNA探针作为种特异性探针进行物种鉴定。,小结与展望,基于迅猛发展中的芯片技术平台形成的现代中药研究,呈现出比较成熟的研究轮廓,从基因组测序、ESTs测序、药用活性成分相关基因研究,到复方组分的系统生物学研究,都融合了功能基因组学、蛋白组质学、化学生物学研究的新方法、新技术。 中医药学强调综合疗效、治标治本,在对一些病因较为明确的疾病研究中 ,通过生物