分子诊断8.生物芯片技术

第8 SouthernMedical主要内容2生物（Biochip）是指通过微加工和微电子技术，在固相基质表面集成了成千上万密集排列的分子微阵列，以实现对组织、细胞、核酸、蛋白质及其他生物分子进行高效、准确、是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术。3 45自动化：67又称DNAchip(s);genechip(s);cDNAchip;DNAarray;oligonucleotidearray;microarray;macroarray89 Southern&Southern&Northern物技术发展最成熟和最先 1.Shortoligonucleotidearrays2.cDNAarrays3.Longoligoarrays1单通道(SingleChannel2.双通道(DualChannel):差异表 两类主流的cDNAmicroarrays:将500~5,000bp的cDNA固载到介质上(例如玻璃)，Stanford开发设 DNAchips:将寡核苷酸探针(20~80-mer)合成到上，Affymetrix开发设计，通常为单通道，用于类型的分析，如突变、正常变TwoKindsofDNA NaturalDNA(PCRgenegenomicDNA

ArtificialArtificialDNA •SNP •gene 其他分类方法（根据应用 法医鉴定(如 图谱肿瘤相 (正常与肿瘤组织表达差异 Operationflow012345678910OperationflowTotalOptimizedExperimentcDNA Oligo Custom

Providequalitytoolsforgene ysis:Microarray,Labeling,Scanner, CanbeusedforexistentOr,canbeusedasawhole&Sample &

ysisData DataBase济约贫心贪约约为贫约约约为约约约约

约切.,“Amicroarrayisasmallsilicaorglassslide,whichisthesizeofapostagestamp,thatcontainsthousandsorevenhundredsofthousandsofspots.AGCTOligoGene

（一） 单核苷酸多态性检 探针的设任何单链DNA或RNA序列均可被分解为一个序列 这5这5

对于DNA序列变异分析，最基本的要求是能够检2）(G+C)%应在40~60避免内部“发卡”结构(连续互补4nt）避免同一碱基的连续出现4nt) （二 （二的载体的化学处理：活化剂——预合成后直接点样（点样法•••探针长度：25PerfectPerfectMatch(PM)4×n4nGeneChip® HybridizedProbeCelllabeled‘target’

5

Millionsofcopiesofaspecificoligonucleotideprobe>6500,000differentImageofHybridizedGeneChip *

* *

类似彩色喷墨打印，但有多个喷合成试剂，喷印头在整个 组60mer全全60mer60meroligo 组提取的 段表面带正电荷 主要用于诊断、检测病原体及其他特殊要求的 阵列点样机喷墨打印（非接触式）400点/cm2针式打印（接触式）2500点/cm2 Cartesian-PixSysSpotterSpotterSpotter

细胞、组织等样本应特别。温度、激变都会使表达的结果发生明显变化。 液氮或干冰;伴随RTor伴随RTorPCR，如Cy3、32P、金属离子Au和Ag(纳米金属微粒探针Sample

LabeledRNAorDNA(Sample 1)ExtractRNAor2)RTorPCR3)Fluorescent

LabeledRNAorDNA

Sample 液 ApplyApply

低盐、高温、短时间（几小时），严谨性 6400（12X14-ScanArrayAsuccessfulmicroarrayexperiment:Relativelylowbackgroundandhighanduniformsignalsinthisimageprovideabasisforcomparisonofthe

High Irregularspot Comet Low

white(veryredYellow(alittlehigh)green(medium)blue(low)black(Segmentation)(mean)或中位数植根区域生长法

FixedRed =Rfg-fg=foreground,bg=background,andGreenintensity=Gfg-Gbgandcombinetheminthelog(base2)ratioLog2(Redintensity/Greenintensity)Greenintensity(medium):123.DNA杂交过程(温度、时间、混合均匀程度等45RNA67

(1)差异表 (5)Mapto(6)Generegulatory AFFYMETRIX公司GeniChipData AppliedBiosystemsHitachiGeneticSystemCHIPSpace、DNASIS、BioDiscovery公司Stanford大学Cluster&Informax公司的挪威Bergen大学J-AxonInstrumentsInc.GenePixSiliconGenetics公司ImagingResearch公司AppliedMaths公司MediaCybernetics公司Array-

…

TheTheGenomicsTimeCurrentFullimpactofgenomicknowledgeyettobeCurrenteraisoneofknowledge-andtool-AssociategenomicsequenceswithUnderstandimpactofFutureutilizationofgenomicknowledgemayFullyintegrative‘Systems’modelsforunderstandingComprehensiveevaluationofdrugefficacyandPatientstratificationandclinical 疾病 诊 。40个汇这样N.Engl.J.Med.,Apr2004;350:1617-通过对45control，36patientsnotbedetectedby(MRI)；137patientsMRIdetectedsuchlesions的表达谱分析发现，两组 间表达谱有很明显的差别和规律性，从中确定出最有差异性的57个 ，在这57个基因中根据疾病的特点，造骨细胞能力下降，破骨细胞能力增高，选出最相关的个 ，再辅以功能验证，确证1这个分泌因子与髓瘤密切相关。TheRoleoftheWnt-SignalingAntagonistDKK1intheDevelopmentofOsteolyticLesionsinMultipleMyelomaN.Engl.J.Med.,Dec2003;349:2483- 将成千上万个我们克隆到的特异性靶行检测，从而对这些表达的特异性、组织特异性、发 五、检 见耳聋（GJB2，GJB3，SLC26A4和线粒体基 组计划的基本完成,以功能 因此，对生命的复杂活动全面和深入的认识，必然要在 3 定上各点的荧光强度，来分析蛋白质之间或

生物分 反 保留其抗原结合能力,制成抗体 并列双点,以增加结果的可靠性。 其中的蛋白质并加以标记,以提高检测的灵敏度。特异识别和结合蛋白的特性,膜识别并捕捉抗原,经过洗脱将未能与上的抗体识别结合的成分洗去。 7

蛋白表达谱：可检测一种样品的蛋白表达谱,也可检磷酸化水平改变：可从几百种已知蛋白中快速筛选蛋白质间相互作用：用于检测某一种