DNA芯片技術(shù)的原理與應(yīng)用-文檔資料

1、1DNA芯片技術(shù)的原理與應(yīng)用 2 主要內(nèi)容 DNA芯片技術(shù)的概況DNA芯片技術(shù)的應(yīng)用概況存在的一些問(wèn)題及展望31 DNA芯片技術(shù)的一些概況 DNA芯片也稱DNA微陣列,是生物芯片的一種?；蛐酒碜畛跏怯珊怂岬姆肿与s交衍生而來(lái)的,即應(yīng)用已知序列的核酸探針對(duì)未知序列的核酸序列進(jìn)行雜交檢測(cè)1.1 DNA芯片技術(shù)的概念和基本原理4 DNA芯片技術(shù)，實(shí)際上就是一種大規(guī)模集成的固相雜交，是指在固相支持物上原位合成( situ synthesis)寡核苷酸或者直接將大量預(yù)先制備的DNA探針以顯微打印的方式有序地固化于支持物表面，然后與標(biāo)記的樣品雜交。通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)雜交信號(hào)的檢測(cè)分析，得出樣品的遺傳信息(基

2、因序列及表達(dá)的信息)。由于常計(jì)算機(jī)硅芯片作為固相支持物，所以稱為DNA芯片。5 基因芯片制備及檢測(cè)流程是利用原位合成法或?qū)⒁押铣珊玫囊幌盗泄押塑账嵋灶A(yù)先設(shè)定的排列方式固定在固相支持介質(zhì)表面,形成高密度的寡核苷酸的陣列,樣品與探針雜交后,由特殊的裝置檢出信號(hào),并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析得到結(jié)果。6原理如下圖：7基因芯片電子芯片集成電子線路集成分子線路89近7(2011.9前)年來(lái)公開(kāi)發(fā)表的與基因芯片相關(guān)的學(xué)術(shù)論文101.2 DNA芯片分類 據(jù)不同分類標(biāo)準(zhǔn),DNA芯片的分類如下: v(1)根據(jù)固相支持物的不同,DNA芯片分為無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)(玻璃、硅片、 陶瓷等)和有機(jī)有機(jī)(聚丙烯膜、硝酸纖維素膜、尼龍膜等)芯片

3、。v(2)根據(jù)芯片上所用探針不同分為寡核苷酸芯片寡核苷酸芯片和cDNA 芯片芯片。v(3)根據(jù)芯片點(diǎn)樣方式不同,可分為原位合成芯片原位合成芯片、微矩陣芯微矩陣芯片片(分噴點(diǎn)和針點(diǎn))和電定位芯片電定位芯片3類。v(4)根據(jù)用途的不同分類為基因表達(dá)芯片基因表達(dá)芯片和基因測(cè)序芯片基因測(cè)序芯片。111.3 DNA芯片的優(yōu)點(diǎn) 作為新一代基因診斷技術(shù)，DNA芯片的突出特點(diǎn)在于快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)，平行化、自動(dòng)化等，與傳統(tǒng)基因診斷技術(shù)相比，DNA芯片技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)： （1）快速準(zhǔn)確 （2） 檢測(cè)效率高 （3）基因診斷的成本降低。 （4）自動(dòng)化程度高 （5） 避免了交叉感染 （6）多功能 （7）高度的平

4、行性12DNA芯片技術(shù)的步驟DNA芯片的制備光蝕刻合成法 電壓印刷法 點(diǎn)樣法 樣品的制備 雜交 雜交圖譜的檢測(cè)和讀出 為了提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，來(lái)自血液或組織中的DNA/mRNA樣本須先行擴(kuò)增，然后再被熒光素或同位素標(biāo)記成為探針。雜交條件的選擇要根據(jù)芯片上核酸片段的長(zhǎng)短及其本身的用途來(lái)定。激光共聚焦熒光檢測(cè)系統(tǒng) CCD攝像原理 檢測(cè)系統(tǒng)質(zhì)譜法 1.4 DNA芯片的制備過(guò)程131.4.1 DNA芯片的制備 原位合成法原位合成法(in situ synthesis)借鑒半導(dǎo)體照相借鑒半導(dǎo)體照相平版印刷技術(shù)平版印刷技術(shù),在固相載體上原位合成寡核苷酸探在固相載體上原位合成寡核苷酸探針序列。主要有光蝕刻法及

5、壓電印刷法。針序列。主要有光蝕刻法及壓電印刷法。 光蝕刻法基本過(guò)程為光蝕刻法基本過(guò)程為:光有選擇地照射到有光掩蔽光有選擇地照射到有光掩蔽劑保護(hù)的玻璃片上劑保護(hù)的玻璃片上,以去掉玻璃片上的光敏集團(tuán)以去掉玻璃片上的光敏集團(tuán),激激活活DNA合成過(guò)程合成過(guò)程,在去掉光敏集團(tuán)的特定部位偶聯(lián)在去掉光敏集團(tuán)的特定部位偶聯(lián)一個(gè)光保護(hù)堿基一個(gè)光保護(hù)堿基,再將第二個(gè)光掩蔽劑置于這個(gè)受再將第二個(gè)光掩蔽劑置于這個(gè)受光保護(hù)的堿基上光保護(hù)的堿基上,如此不斷地去保護(hù)和偶聯(lián)如此不斷地去保護(hù)和偶聯(lián),就可以就可以得到寡核苷酸片斷得到寡核苷酸片斷,許多這樣的不同序列的片段就許多這樣的不同序列的片段就構(gòu)成了構(gòu)成了DNA方陣。方陣。1

6、4 原位合成原位合成(In Situ Synthesis)Light directed oligonucleotide synthesis.A s o l i d s u p p o r t i s derivatized with a covalent linker molecule terminated w i t h a p h o t o l a b i l e protecting group. Light is directed through a mask to deprotect and activate s e l e c t e d s i t e s , a n d pr

7、otected nucleotides couple to the activated sites. The process is repeated, activating different sets of sites and coupling different bases allowing arbitrary DNA probes to be constructed at each site.光定向合成寡核苷酸15 壓電印刷法的基本原理類似于目前采用壓電印刷法的基本原理類似于目前采用的噴墨打印機(jī)的噴墨打印機(jī):打印頭在方陣上移動(dòng)打印頭在方陣上移動(dòng),在方在方陣每點(diǎn)上電流使噴頭放大陣每點(diǎn)上電流

8、使噴頭放大,并將裝有機(jī)某并將裝有機(jī)某種堿基的試劑滴在晶片表面種堿基的試劑滴在晶片表面,然后固定然后固定,在在洗脫和去保護(hù)后另一輪寡核苷酸的延伸洗脫和去保護(hù)后另一輪寡核苷酸的延伸就可以繼續(xù)進(jìn)行。壓片印刷法由于不需就可以繼續(xù)進(jìn)行。壓片印刷法由于不需要與載體表面直接接觸要與載體表面直接接觸,故有很高的效率故有很高的效率,但制造工藝還不太成熟。但制造工藝還不太成熟。16噴墨打印技術(shù)噴墨打印技術(shù)17離片合成法離片合成法(off-chip synthesis)首先利用各種方首先利用各種方法制備出寡核苷酸探針，再由具有多個(gè)微細(xì)加樣法制備出寡核苷酸探針，再由具有多個(gè)微細(xì)加樣孔的陣列復(fù)制器孔的陣列復(fù)制器(arr

9、aying and replicating device,ARD)及由電腦控制的機(jī)器將探針按一定的及由電腦控制的機(jī)器將探針按一定的順序固定在固相載體表面，再由紫外交線交聯(lián)固順序固定在固相載體表面，再由紫外交線交聯(lián)固定后得到定后得到DNA方陣。方陣。該方法優(yōu)點(diǎn)是芯片制造速度快該方法優(yōu)點(diǎn)是芯片制造速度快,成本低成本低,而且芯片之而且芯片之間制造誤差小。其缺點(diǎn)是與原位合成法相比間制造誤差小。其缺點(diǎn)是與原位合成法相比,構(gòu)成構(gòu)成方陣的方陣的DNA片段需要先合成、純化，以及在制造片段需要先合成、純化，以及在制造DNA芯片前必須將如此大量具有微小差別的片段芯片前必須將如此大量具有微小差別的片段分別保存分別保

10、存,并且需要特制的自動(dòng)點(diǎn)樣裝置。并且需要特制的自動(dòng)點(diǎn)樣裝置。18 點(diǎn)樣法 即預(yù)先合成寡核苷酸，肽核苷酸或分離得到cDNA，再通過(guò)點(diǎn)樣機(jī)直接將其點(diǎn)到芯片上。寡核苷酸或肽核苷酸的合成主要是通過(guò)多孔玻璃合成法。肽核苷酸雖然在制備上比較復(fù)雜，但是它與DNA探針相比，由于PNA（肽核酸）與DNA結(jié)合的復(fù)合物更加穩(wěn)定和特異，因而更加有利于單堿基錯(cuò)配基因的檢測(cè)。 來(lái)自某一細(xì)胞的cDNA必須進(jìn)行預(yù)處理，純化，擴(kuò)增以及分類，然后再利用機(jī)械手把它們準(zhǔn)確地固定在基板的相應(yīng)位置上，為了保證cDNA芯片檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在制備cDNA芯片以前必須提高低表達(dá)基因cDNA的豐度，降低高表達(dá)基因cDNA的豐度。191.4.2 樣

11、品的制備 樣品的制備包括：樣品的分離純化，擴(kuò)增，標(biāo)樣品的制備包括：樣品的分離純化，擴(kuò)增，標(biāo)記記 分離純化：樣品來(lái)源于活的細(xì)胞，使用一定方分離純化：樣品來(lái)源于活的細(xì)胞，使用一定方法分離并純化法分離并純化DNA或或RNA（特別是（特別是mRNA）。）。只有達(dá)到一定純度的樣品，才能保證后續(xù)操作只有達(dá)到一定純度的樣品，才能保證后續(xù)操作的正確。的正確。 20樣品的擴(kuò)增：擴(kuò)增的目的在于獲得足夠的樣品的擴(kuò)增：擴(kuò)增的目的在于獲得足夠的樣品量。現(xiàn)已發(fā)展出固相樣品量?，F(xiàn)已發(fā)展出固相PCR系統(tǒng)。系統(tǒng)。樣品的標(biāo)記：主要采用熒光標(biāo)記法，也可樣品的標(biāo)記：主要采用熒光標(biāo)記法，也可用生物素，或放射性核標(biāo)記。標(biāo)記的方式用生物素

12、，或放射性核標(biāo)記。標(biāo)記的方式采用采用PCR或或RT-PCR。常用的熒光色素為。常用的熒光色素為Cy3、Cy5。用。用Cy3、Cy5標(biāo)記標(biāo)記dNTP，經(jīng)，經(jīng)PCR后，產(chǎn)物即可被標(biāo)記。待測(cè)樣品和對(duì)后，產(chǎn)物即可被標(biāo)記。待測(cè)樣品和對(duì)照可采用雙色熒光標(biāo)記。照可采用雙色熒光標(biāo)記。211.4.3 分子雜交分子雜交芯片的雜交：將已知序列的芯片的雜交：將已知序列的DNA探探針顯微固化于支持物表面，將已標(biāo)記針顯微固化于支持物表面，將已標(biāo)記好的樣品與之進(jìn)行雜交，雜交過(guò)程一好的樣品與之進(jìn)行雜交，雜交過(guò)程一般在般在30分鐘完成。分鐘完成。電子基因芯片：雜交速度更快。電子基因芯片：雜交速度更快。采用肽核酸（采用肽核酸（p

13、eptide nucleic acid，PNA）探針可消除）探針可消除DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。影響。221.4.4 遺傳信息檢測(cè)原理：待測(cè)樣品與支持物上探針列陣雜交后，熒光標(biāo)原理：待測(cè)樣品與支持物上探針列陣雜交后，熒光標(biāo)記的樣品結(jié)合在芯片的特定位置，未結(jié)合的探針被除記的樣品結(jié)合在芯片的特定位置，未結(jié)合的探針被除去；樣品與探針嚴(yán)格配對(duì)的雜交分子，熱力學(xué)穩(wěn)定性去；樣品與探針嚴(yán)格配對(duì)的雜交分子，熱力學(xué)穩(wěn)定性高，產(chǎn)生的熒光信號(hào)強(qiáng)，不完全配對(duì)的，熒光信號(hào)弱；高，產(chǎn)生的熒光信號(hào)強(qiáng)，不完全配對(duì)的，熒光信號(hào)弱；不能雜交不產(chǎn)生熒光信號(hào)。不能雜交不產(chǎn)生熒光信號(hào)。分析：采用激光掃描或激光共聚焦顯微鏡采集雜交

14、信分析：采用激光掃描或激光共聚焦顯微鏡采集雜交信號(hào)（位置、強(qiáng)度、顏色），并與對(duì)照比較，經(jīng)相關(guān)軟號(hào)（位置、強(qiáng)度、顏色），并與對(duì)照比較，經(jīng)相關(guān)軟件進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)處理。即可得也待測(cè)樣品的信息。件進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)處理。即可得也待測(cè)樣品的信息。經(jīng)以上獲得的數(shù)據(jù)十分龐大，還需進(jìn)行分析，比較，經(jīng)以上獲得的數(shù)據(jù)十分龐大，還需進(jìn)行分析，比較，歸納，才能得出明晰的結(jié)論。歸納，才能得出明晰的結(jié)論。23 24DNA芯片的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)研究臨床疾病診斷環(huán)境檢測(cè)藥物研究開(kāi)發(fā)法醫(yī)學(xué)鑒定動(dòng)植物檢疫食品檢測(cè)軍事應(yīng)用健康管理運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)25 DNA芯片的應(yīng)用概況2.1 基因表達(dá)的分析與檢測(cè) 將不同條件下某生物體中轉(zhuǎn)錄出的mRNA標(biāo)記后與

15、代表它所有基因而制成的DNA芯片雜交,通過(guò)分析雜交位點(diǎn)及其信號(hào)強(qiáng)弱,就可得出不同條件下各基因的表達(dá)情況,還可鑒定出某些未知功能基因,發(fā)現(xiàn)新基因,這一應(yīng)用目前已成為DNA芯片研究中的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)。 DNA芯片具有高度的敏感性和特異性，可自動(dòng)、快速地同時(shí)檢測(cè)成千上萬(wàn)個(gè)基因的表達(dá)，基因表達(dá)的分析研究有利于揭示不同層次上多基因協(xié)同作用的生命過(guò)程。26應(yīng)用cDNA表達(dá)譜芯片對(duì)大鼠心臟生長(zhǎng)發(fā)育及損傷過(guò)程中基因表達(dá)的改變進(jìn)行了研究。心臟從胚胎到成年的發(fā)育過(guò)程中基因表達(dá)發(fā)生了明顯的變化，在1075點(diǎn)芯片上，以成年心臟作為對(duì)照，胚胎期的差異表達(dá)基因多于初生期的差異表達(dá)基因，而在胚胎期中的第13天差異表達(dá)最明顯

16、，然而當(dāng)出現(xiàn)心肌肥厚和心力衰竭時(shí)，有些在心臟發(fā)育期才表達(dá)的基因重新被表達(dá)，這說(shuō)明壓力負(fù)荷誘發(fā)的基因表現(xiàn)型與心臟生長(zhǎng)發(fā)育的基因表現(xiàn)型有某種關(guān)聯(lián)。 272.2 基因突變及多態(tài)性的檢測(cè) 將DNA芯片技術(shù)用于檢測(cè)分子突變，能準(zhǔn)確地確定突變位點(diǎn)和突變類型，檢測(cè)多個(gè)基因乃至整個(gè)基因組的突變。Hacia等采用含有96000個(gè)寡核苷酸探針芯片研究遺傳性乳腺癌和卵巢癌易感基因BRCA1外顯子11位點(diǎn)可能發(fā)生的突變，結(jié)果在15例患者樣品中檢測(cè)到14例患者存在不同的突變（包括點(diǎn)突變、插入、缺失等突變），而在20個(gè)對(duì)照樣品中均沒(méi)出現(xiàn)假陽(yáng)性，同時(shí)還檢測(cè)出了8個(gè)單核苷酸多態(tài)（SNP）。在多態(tài)性研究方面，Kozal等應(yīng)用基

17、因芯片研究未曾接觸蛋白質(zhì)酶抑制劑的HIV患者中HIVlclade蛋白質(zhì)酶多態(tài)，總共分析了114例樣本，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)酶基因存在很大程度的多態(tài)性，所示結(jié)果與sanger法檢測(cè)結(jié)果一致性達(dá)98%。 282.3 測(cè)序通過(guò)與一組已知序列的寡核苷酸探針雜交，利用雜交譜來(lái)重建待測(cè)DNA序列，該技術(shù)為大規(guī)模測(cè)序提供了方便、快捷、準(zhǔn)確的手段，同時(shí)也有助于了解基因表達(dá)模式、基因突變和多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)新基因以及克隆特異性基因。利用固定的探針與生物樣品的靶序列進(jìn)行分子雜交,得到特定的雜交圖譜,進(jìn)而分析出待測(cè)樣品的序列,稱為雜交測(cè)序(Sequencing by hybridization, SBH)。Chee等人用含1350

18、00個(gè)核苷酸探針（每個(gè)探針的長(zhǎng)度為25個(gè)核苷）的陣列測(cè)定了全長(zhǎng)為16.6kb的人線粒體基因序列，準(zhǔn)確率達(dá)99%。2930采取樣本核酸提取樣品標(biāo)記反轉(zhuǎn)錄擴(kuò)增放大雜交反應(yīng)洗脫讀取信息，診斷結(jié)果312.4 在臨床上的應(yīng)用2.4.1疾病診斷人類的疾病與遺傳基因密切相關(guān)，通過(guò)分析比較正常人和病人的基因表達(dá)圖譜的差異可以得出病變的基因信息，大規(guī)模篩查出由基因突變引起的疾病，目前DNA芯片已被廣泛應(yīng)用于癌癥相關(guān)基因突變的快速檢測(cè)。Moch等用532個(gè)腎癌組織標(biāo)本構(gòu)建了5184點(diǎn)cDNA表達(dá)譜芯片，通過(guò)與正常腎組織進(jìn)行比較，在癌細(xì)胞中篩選出89條基因差異表達(dá)，其中有一條編碼波形蛋白基因，利用免疫組織化學(xué)技術(shù)對(duì)

19、這條波形蛋白基因表達(dá)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)它與患者的預(yù)后呈顯著的負(fù)相關(guān)，而與腫瘤的分級(jí)和分期無(wú)關(guān)。32 基因芯片藥物篩選是指通過(guò)用藥前后表達(dá)譜的變化找出靶基因及受靶基因調(diào)控的基因是否恢復(fù)到正常狀態(tài),并且用基因芯片作大規(guī)模的藥物篩選研究可以省略大量的動(dòng)物試驗(yàn),縮短藥物篩選所用的時(shí)間。現(xiàn)代藥物篩選中,對(duì)藥物篩選影響更直接的是藥物作用新靶的發(fā)現(xiàn),而這些新靶一般是由新發(fā)現(xiàn)的基因編碼的,因而目前大部分研究人員以基因?yàn)榛A(chǔ)的藥物研究過(guò)程是:基因組-新靶點(diǎn)篩選。先導(dǎo)物-藥物,即基因-受體-藥物。2.4.2 藥物篩選藥物篩選33 近年來(lái),根據(jù)組合化學(xué)理論設(shè)計(jì)的各種化合物文庫(kù)開(kāi)始用于藥物篩選,其中可放大的生物文庫(kù)的建立

20、和應(yīng)用,以及高通量自動(dòng)化藥物篩選技術(shù)的出現(xiàn),意味著大批量的化合物可以在很短時(shí)間內(nèi)快速地進(jìn)行篩選。應(yīng)用芯片技術(shù)對(duì)生物文庫(kù)進(jìn)行藥物篩選,其基本原理是在芯片或合成珠等固相表面上進(jìn)行原位文庫(kù)合成和篩選。34 2.4.3 DNA芯片在乙型肝炎病毒基因突變分芯片在乙型肝炎病毒基因突變分析中的應(yīng)用析中的應(yīng)用 乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒(HBV)為一部分雙鏈為一部分雙鏈DNA病毒，主要引起病毒，主要引起急、慢性肝炎急、慢性肝炎,部分反復(fù)感染的患者可發(fā)展成肝炎、肝硬部分反復(fù)感染的患者可發(fā)展成肝炎、肝硬化或肝癌?；蚋伟?。HBV在復(fù)制過(guò)程中由于有逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程的參與，在復(fù)制過(guò)程中由于有逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程的參與，因而較其他因而較

21、其他DNA病毒更容易發(fā)生突變，目前研究較多且病毒更容易發(fā)生突變，目前研究較多且臨床意義較為明確的突變是臨床意義較為明確的突變是HBV前前C區(qū)區(qū)1 896位、基本核位、基本核心啟動(dòng)子心啟動(dòng)子(BCP)區(qū)區(qū)1 762、1 764位以及聚合酶基因位以及聚合酶基因P區(qū)區(qū)528位、位、552位突變。位突變。35 王永忠等應(yīng)用膜顯色王永忠等應(yīng)用膜顯色DNA芯片法同時(shí)檢測(cè)這些位芯片法同時(shí)檢測(cè)這些位點(diǎn)突變點(diǎn)突變,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，HBsAg+、HBeAg+、HBeAb-的患者病毒沒(méi)有變異；的患者病毒沒(méi)有變異；HBsAg+、HBeAg-、HBeAb+的患者的患者HBV前前C區(qū)區(qū)1 896位、位、BCP

22、區(qū)區(qū)1 762、1 764位變異較多；位變異較多；HBsAg+、HBeAg+、HBeAb+的患者的患者HBV前前C區(qū)區(qū)1 896位變位變異低于異低于“小三陽(yáng)小三陽(yáng)”患者，而患者，而BCP區(qū)區(qū)1 762、1 764全部發(fā)生了變異。接受拉米夫定治療全部發(fā)生了變異。接受拉米夫定治療48周后周后HBVDNA陽(yáng)性患者中，陽(yáng)性患者中，HBV P區(qū)基因變異較多區(qū)基因變異較多,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,膜顯色膜顯色DNA芯片法用于乙型肝炎芯片法用于乙型肝炎病毒基因突變分析，簡(jiǎn)便、快速、特異性好。病毒基因突變分析，簡(jiǎn)便、快速、特異性好。362.4.4 DNA芯片用于腫瘤基因表達(dá)的芯片用于腫瘤基因表達(dá)的研究研究

23、DNA芯片為研究腫瘤發(fā)生發(fā)展中的基因芯片為研究腫瘤發(fā)生發(fā)展中的基因開(kāi)關(guān)及表達(dá)程度提供了強(qiáng)有力的工具，開(kāi)關(guān)及表達(dá)程度提供了強(qiáng)有力的工具，利用它可隨時(shí)獲取腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)各期與利用它可隨時(shí)獲取腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)各期與腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)基因的表達(dá)模式腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)基因的表達(dá)模式,因此基因因此基因芯片技術(shù)被大量用于腫瘤基因表達(dá)的研芯片技術(shù)被大量用于腫瘤基因表達(dá)的研究。究。Derisi等應(yīng)用等應(yīng)用DNA芯片技術(shù)檢測(cè)了芯片技術(shù)檢測(cè)了腫瘤抑制相關(guān)基因的表達(dá)腫瘤抑制相關(guān)基因的表達(dá),把人把人6號(hào)染色號(hào)染色體轉(zhuǎn)導(dǎo)入人黑色素瘤細(xì)胞株體轉(zhuǎn)導(dǎo)入人黑色素瘤細(xì)胞株,該瘤的致病該瘤的致病性被抑制。性被抑制。37 2.4.5 DNA芯片在人白細(xì)

24、胞抗原芯片在人白細(xì)胞抗原A19組基組基因快速分型中的應(yīng)用研究因快速分型中的應(yīng)用研究 血清學(xué)分型是人白細(xì)胞抗原血清學(xué)分型是人白細(xì)胞抗原A位點(diǎn)位點(diǎn)(HLA-A)的經(jīng)的經(jīng)典分型方法，而此方法的交叉反應(yīng)，尤其是典分型方法，而此方法的交叉反應(yīng)，尤其是HLA-A19分裂子之間較強(qiáng)的交叉反應(yīng)分裂子之間較強(qiáng)的交叉反應(yīng),及淋巴細(xì)及淋巴細(xì)胞膜抗原的弱表達(dá)，常常產(chǎn)生分型技術(shù)難點(diǎn)和胞膜抗原的弱表達(dá)，常常產(chǎn)生分型技術(shù)難點(diǎn)和判斷誤差，并直接影響器官移植效果。李成濤判斷誤差，并直接影響器官移植效果。李成濤等利用等利用DNA芯片技術(shù)芯片技術(shù),根據(jù)根據(jù)HLA-A位點(diǎn)不同基因位點(diǎn)不同基因亞型的獨(dú)特序列設(shè)計(jì)探針亞型的獨(dú)特序列設(shè)計(jì)探

25、針,制成分型芯片；待檢制成分型芯片；待檢測(cè)樣品經(jīng)聚合酶鏈反應(yīng)測(cè)樣品經(jīng)聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)標(biāo)記上熒光之后標(biāo)記上熒光之后,與芯片進(jìn)行雜交與芯片進(jìn)行雜交,根據(jù)雜交產(chǎn)生的熒光信號(hào)值，根據(jù)雜交產(chǎn)生的熒光信號(hào)值，分析確定樣品分析確定樣品A位點(diǎn)的基因亞型。位點(diǎn)的基因亞型。38 2.4.6 DNA芯片用于細(xì)菌分型芯片用于細(xì)菌分型v利用基因芯片技術(shù)對(duì)致病菌基因組利用基因芯片技術(shù)對(duì)致病菌基因組DNA、rRNA進(jìn)行遺傳分析進(jìn)行遺傳分析,從而能夠計(jì)算出細(xì)菌種屬?gòu)亩軌蛴?jì)算出細(xì)菌種屬間的遺傳距離或者分析和判斷菌體的毒性等。間的遺傳距離或者分析和判斷菌體的毒性等。有研究者建立了一張空腸彎曲菌基因組芯片有研究者建立了一張

26、空腸彎曲菌基因組芯片,與與不同的致病菌基因組不同的致病菌基因組DNA雜交雜交,結(jié)果顯示被檢結(jié)果顯示被檢測(cè)的測(cè)的11種致病菌基因組種致病菌基因組DNA中中21%基因沒(méi)有雜基因沒(méi)有雜交信號(hào)交信號(hào),說(shuō)明這些基因在被檢細(xì)菌基因組中存在說(shuō)明這些基因在被檢細(xì)菌基因組中存在高度的差異性。高度的差異性。392.4.7 DNA芯片在男科學(xué)研究中的應(yīng)用芯片在男科學(xué)研究中的應(yīng)用 睪丸是合成雄激素和產(chǎn)生精子的主要器官睪丸是合成雄激素和產(chǎn)生精子的主要器官,但是睪丸組但是睪丸組織的不同發(fā)育階段及其內(nèi)在的生精過(guò)程所表達(dá)基因的織的不同發(fā)育階段及其內(nèi)在的生精過(guò)程所表達(dá)基因的研究目前還知之甚少。研究目前還知之甚少。Sha等利用人

27、睪丸等利用人睪丸cDNA文庫(kù)構(gòu)文庫(kù)構(gòu)建了含有建了含有9 216個(gè)克隆的人睪丸個(gè)克隆的人睪丸cDNA芯片芯片,用于鑒別人用于鑒別人胚胎睪丸和成人睪丸組織差異表達(dá)的基因譜胚胎睪丸和成人睪丸組織差異表達(dá)的基因譜,得到得到731個(gè)個(gè)在人胚胎睪丸和成人睪丸中差異表達(dá)的基因在人胚胎睪丸和成人睪丸中差異表達(dá)的基因,其中已知其中已知的基因是的基因是54個(gè)個(gè),在這在這54個(gè)基因中個(gè)基因中18. 52%已被以前的研究已被以前的研究證實(shí)為精子發(fā)生所特有。這個(gè)結(jié)果也證實(shí)了用睪丸芯證實(shí)為精子發(fā)生所特有。這個(gè)結(jié)果也證實(shí)了用睪丸芯片鑒別睪丸功能相關(guān)基因的可行性。片鑒別睪丸功能相關(guān)基因的可行性。40 2.4.8 DNA芯片在法醫(yī)學(xué)的應(yīng)用芯片在法醫(yī)學(xué)的應(yīng)用 法醫(yī)檢驗(yàn)中可以用DNA芯片分析SNPs位點(diǎn),從而鑒定親子關(guān)系和個(gè)人識(shí)別。美國(guó)Nanogen公司研制出SNPs分析的主動(dòng)式電磁DNA芯片,可以在幾分鐘內(nèi)完成檢測(cè),能適應(yīng)法醫(yī)檢驗(yàn)的要求。Gabriel等用27條探針的DNA芯片,對(duì)1