生物芯片技术宣讲

生物芯片技术第1页了解生物芯片功效，及其医学研究领域中作用，以及生物芯片技术最新进展。熟悉生物芯片种类及其作用，基因芯片、蛋白芯片和微缩芯片试验室原理及其制备方法。掌握基因芯片工作原理、制备方法及其在临床诊疗中意义。第2页第一节生物芯片概述一、生物芯片定义二、生物芯片特点及分类三、生物芯片在医学中应用概况与前景第3页一、生物芯片定义

指在一块大不上不等（普通约1－2cm2）载体材料上，以大规模阵列形式排布了不一样生物分子探针，形成可与目标靶分子相互作用，并行反应固相表面。将芯片与荧光标识靶分子进行化学反应（如杂交、免疫反应等），经过激发光扫描后，不一样反应强度标识荧光将展现不一样荧光发射谱征。用激光共聚焦显微扫描仪或CCD相机搜集信号后，经计算机分析数据结果，从而取得相关生物信息。第4页生物芯片技术是经过缩微技术，依据分子间特异性地相互作用原理，将生命科学领域中不连续分析过程集成于硅芯片或玻璃芯片表面微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、基因及其它生物组分准确、快速、大信息量检测。按照芯片上固化生物材料不一样，能够将生物芯片划分为基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片。简单来说第5页二、生物芯片特点高通量、集成化、并行化和微型化第6页生物芯片分类第7页三、生物芯片在医学中应用分子生物学、生物进化（生物起源及新物种判定）生物医学（新药筛选与合成，疾病诊疗和治疗，如癌症、早年性痴呆症等病因研究）农林科学（农作物育种改良、食品卫生监督、微生物检测）环境科学生化武器侦检司法判定等第8页基因芯片一、基因芯片原理二、基因芯片技术三、基因芯片应用第9页

基因芯片(genechip)又称DNA芯片(DNAchip)或DNA微阵列(DNAmicro-array)。基因是载有生物体遗传信息基本单位，存在于细胞染色体上。将大量基因片段有序地、高密度地排列在玻璃片或纤维膜等载体上，称之为基因芯片。第10页基因芯片发展历史Southern&NorthernBlotDotBlotMacroarrayMicroarray第11页一、基因芯片原理基因芯片技术是建立在基因探针和杂交测序技术上一个高效、快速核酸序列分析伎俩。基因芯片技术主要包含四个主要步骤：芯片制备、样品制备、杂交反应和信号检测以及结果分析。第12页基因芯片研制总体蓝图

第13页图11-1基因芯片技术主要步骤第14页二、基因芯片技术（一）芯片制备1.合成探针基因组探针cDNA探针寡核苷酸探针第15页2.探针在载体表面固定固相载体固体片状：主要有玻片、硅片和瓷片等；薄膜状：有硝酸纤维素膜、尼龙膜以及聚丙烯膜等。第16页探针在载体表面固定可分为两大类方法：合成后点样，多用于大片段DNA，有时也用于寡核苷酸，甚至mRNA。原位合成（即在支持物表面原位合成寡核苷酸探针），适合用于寡核苷酸。第17页（二）样品制备

常见基因芯片试验样品有DNA、mRNA(cDNA)两种。依据样品起源、基因含量及检测方法和分析目标不一样，采取基因分离、扩增及标识方法各异。

第18页（三）杂交反应

杂交反应是荧光标识样品与芯片上探针进行反应产生一系列信息过程。过程类似于普通杂交法。把要杂交分子溶液覆盖芯片探针，用盖玻片覆盖，即可杂交。

第19页（四）信号检测和分析在杂交反应完成后，将矩阵插入扫描仪中。主要为荧光法，其重复性很好，不足是灵敏度仍较低。当前正在发展方法有质谱法、化学发光法、光导纤维法等。第20页基因芯片杂交结果要用专用扫描系统读取。BBACDE放大器数模转换器计算机A:激光器B:滤光片C:二色镜D:反光镜E:关栅第21页基因芯片扫描结果不一样颜色代表一个探针点杂交上带荧光标识核酸分子数差异。红〉黄〉绿〉兰〉紫第22页GENERALSCANNING-ScanArraySystem第23页三、基因芯片应用（一）寻找和发觉新基因（二）基因表示分析（三）DNA序列测定与序列间比较（四）突变体和多态性检测第24页表示谱芯片实例PCR法从外周血淋巴细胞cDNA文库扩增产物扩增产物点样于包被玻片上DNA芯片热击T细胞cDNA未处理细胞cDNA杂交杂交激光共聚焦扫描发觉17个差异表示基因,11个被热诱导,6个被热抑制,发觉其中3个为未发觉新基因第25页（五）在疾病诊疗应用（1）感染性疾病诊疗性传输疾病、肝炎等。（2）遗传性疾病诊疗地中海贫血、婚前检验等。（3）耐药性检测结核分支杆菌耐药性检测芯片等。第26页生物芯片优、缺点优点：1）高通量性：可同时并行分析成千上万种分子。节约时间。2）微型化，试验所需试剂用量少。3）高度自动化。缺点：在同一温度下杂交，不一样探针杂交效率不一样。第27页生物芯片于普通分子杂交比较生物芯片Southern等信息通量高，几千-几十万点/cm2低自动化程度高低研究速度快慢试验结果平行性好低第28页存在问题基因芯片缺点在于其不能对待检测基因在多细胞类型组织中准确定位进行判断,在这点上，Northern也一样，而原位杂交技术能够克服此缺点。另外很多蛋白质调整其功效不主要是依赖其是否表示或表示量高低，而是依赖蛋白质磷酸化-去磷酸化等方式。在这种情况下，用核酸类生物芯片就没有什么意义了，正在研究开发中蛋白类芯片可能会有所作为。第29页基因芯片技术本身有一些关键问题亟待处理：(1)基因芯片特异性提升(2)样品制