基因芯片技术及其应用ppt课件

基因芯片技术及其应用DNAMicroarrayTechnologyanditsApplication 南方医科大学基因工程研究所所长教授 博士生导师马文丽博士 一 背景介绍二 应用领域三 前景展望 一 背景介绍 1 基因芯片概念 基因芯片 电子芯片 集成电子线路 集成分子线路 2 基因芯片技术发展概况 基因芯片技术的研制开发起始于上世纪九十年代初 美国国家自然科学基金首先资助了两个DNA芯片的制作方案 打印式基因芯片 原位光刻基因芯片 一 背景介绍 第一种方案是斯坦福大学的P Brown实验室提出的点阵打印式基因芯片 将DNA合成出来 然后制成点样液并显微点印在平方厘米的固体介质表面 2 基因芯片技术发展概况 一 背景介绍 第二种方案是美国Affymetrix公司研制出来的 其原理与计算机芯片类似 即采用激光引导的原位光刻技术 使DNA片段的序列在原位合成延伸 2 基因芯片技术发展概况 一 背景介绍 微型化 集成化高通量 平行化同时检测多个基因的改变 2 基因芯片技术发展概况 一 背景介绍 飞速发展 平均每年增长94 平均每年增长57 2000多家如PackerMotorola 发表论文专利申请参与公司 2 基因芯片技术发展概况 一 背景介绍 20世纪科技史上两件影响深远的事 一是微电子芯片 计算机和许多家电的心脏 它改变了我们的经济和文化生活 并已进入每一个家庭 二是基因芯片 它将改变生命科学的研究方式 革新医学诊断和治疗 极大地提高人口素质和健康水平 2 基因芯片技术发展概况 一 背景介绍 二 基因芯片的应用领域 科学研究 临床疾病诊断 环境检测 药物研究开发 法医学鉴定 动植物检疫 食品检测 军事应用 健康管理 运动医学 1 基因芯片在科学研究中的应用 1994年 2011 9年 二 基因芯片的应用领域 microarrayORgenechip 79632篇 近7 2011 9前 年来公开发表的与基因芯片相关的学术论文 1 SNP SingleNucleotidePolymorphism 芯片的应用 即单核苷酸多态性芯片 指基因组中微小的基因序列差异 研究基因多态性与疾病易感性的关系识别特殊SNP谱图 1 基因芯片在科学研究中的应用 二 基因芯片的应用领域 2 mCGH的应用 CGH comparativegenomehybridization 即比较基因组杂交 即比较基因组杂交与DNA芯片技术结合形成mCGH技术 可高通量地比对基因组的结构和组成 在肿瘤 新药研究 药物敏感性以及新疗法的开拓中已开始发挥着重要的作用 1 基因芯片在科学研究中的应用 二 基因芯片的应用领域 3 基因表达谱芯片 可以高通量地检测基因表达信息 1 基因芯片在科学研究中的应用 二 基因芯片的应用领域 4 功能基因组研究 基因芯片的高通量 平行化 快速化等特点 为功能基因组学的研究提供了可靠平台 使大规模研究各物种功能基因组成为可能 1 基因芯片在科学研究中的应用 二 基因芯片的应用领域 5 生物信息学研究 基因芯片应用过程中产生的海量数据 为生物信息学研究提供了极好的平台 根据数据的归类 分析基因表达或比较基因组的差异 可探索这些差异所反映出的生物学功能或机制 目前的主要瓶颈是软件开发方面 1 基因芯片在科学研究中的应用 二 基因芯片的应用领域 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 1 早期诊断 组织 脏器 个体全身 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 对HIV HBV HCV等病毒感染的检测方面 基因芯片同样可以发挥其特殊的优势 基因芯片还可以发现早期窗口期的病例 从而为血库检验提供更加精密的技术 使血库用血的生物安全性得到保证 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 1 早期诊断 肿瘤早期诊断 而全基因组芯片则可从分子水平上对全基因组进行扫描 发现机体在基因组或基因表达水平最早期的差异 因此又称为分子水平的CT 可用于肿瘤的早期发现 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 1 早期诊断 根据基因芯片的高通量性 把多个病原体的基因探针显微集成到同一芯片上 还可以实现对多个相关的病原体进行诊断和鉴别诊断 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 2 鉴别诊断 呼吸系统感染消化系统感染 2 鉴别诊断 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 2003年4月 与严重急性呼吸综合征 SARS 相关的一种新型冠状病毒的基因组全序列被测定 针对SARS冠状病毒全长基因组 可设计多个靶探针检测位点 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 3 急性传染病快速诊断 SARS发病急 传染快 只有对病人给予早期 快速和准确的诊断和隔离 才能有效地消除传染源 采用常规的临床诊断技术 敏感性低 产生假阳性或假阴性 且靶抗原或靶基因位点受局限 不易快速 敏感和准确的诊断 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 3 急性传染病快速诊断 根据SARS冠状病毒的TOR2株为参考序列 通过设计出30条特异的60mer寡核苷酸 oligo 制备oligo基因芯片 可用于SARS CoV的的检测 ATCGTCCAGTACT 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 3 急性传染病快速诊断 4 用于慢性病检测及康复效果评定 心血管病 骨质疏松 糖尿病 2 在临床疾病诊断中的应用 二 基因芯片的应用领域 肥胖症 3 基因芯片在健康管理中的应用 随着经济发展 人民生活水平提高以及人类疾病谱的改变 医疗模式正在由预防 治疗为主逐步转变为预防保健为主 二 基因芯片的应用领域 上医治未病 中医治人 下医治病 我们的祖先已认识到对疾病应 未雨稠缪 防患未然 的重要性 3 基因芯片在健康管理中的应用 二 基因芯片的应用领域 发达国家 发展预防医学 促进大众健康 在日本每330人 1名营养保健师 在英国 全科医生在美国 家庭医生 3 基因芯片在健康管理中的应用 二 基因芯片的应用领域 75 亚健康状态 20 患病者 5 健康 3 基因芯片在健康管理中的应用 二 基因芯片的应用领域 Agilent全基因组芯片 全基因组芯片 可以对机体的全部基因进行定时监测扫描 建立健康基因表达谱 为健康管理提供 分子快照 可用于健康管理的全基因组基因芯片 44K 3 基因芯片在健康管理中的应用 二 基因芯片的应用领域 建立健康人全基因组表达谱 环境检测药物研究开发生物武器防御法医学鉴定动植物检疫 4 基因芯片在其它领域中的应用 二 基因芯片的应用领域 基因芯片的飞速发展引起世界各国的广泛关注和重视 1998年6月29日美国宣布正式启动生物芯片计划 世界各国也开始加大投入 以基因芯片为主的生物芯片产业正在全球崛起 三 前景 国际形势 三 前景 通用电器公司进入基因技术领域 700亿美金收购AmershamInc 具有code link基因芯片技术 国际形势 公共卫生问题 三 前景 国内情况 展望 剖面图 克隆并体外表达蜘蛛丝基因体外产业化生产 蜘蛛丝蛋白的结构特点 蜘蛛丝蛋白的