生物芯片技術(shù)課件

生物芯片技術(shù)biologicalchiptechnplogy1何為生物芯片？

生物芯片技術(shù)有四大要點：芯片方陣的構(gòu)建、樣品的制備、生物分子反應(yīng)和信號的檢測。將生命科學(xué)研究中所涉及的不連續(xù)的分析過程(如樣品制備、化學(xué)反應(yīng)和分析檢測)，利用微電子、微機(jī)械、化學(xué)、物理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微流體分析單元和系統(tǒng)，使之連續(xù)化、集成化、微型化。2生物芯片的主要類型

生物芯片技術(shù)是一種高通量檢測技術(shù)，它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片實驗室三大領(lǐng)域。

3蛋白質(zhì)芯片構(gòu)建的簡化模型為：選擇一種固相載體能夠牢固地結(jié)合蛋白質(zhì)分子(抗原或抗體)，這樣形成蛋白質(zhì)的微陣列，即蛋白質(zhì)芯片。蛋白質(zhì)芯片與基因芯片的基本原理相同，但它利用的不是堿基配對而是抗體與抗原結(jié)合的特異性即免疫反應(yīng)來檢測。5為高度集成化的集樣品制備、基因擴(kuò)增、核酸標(biāo)記及檢測為一體的便攜式生物分析系統(tǒng)，它最終的目的是實現(xiàn)生化分析全過程全部集成在一片芯片上完成，從而使現(xiàn)有的許多煩瑣、費時、不連續(xù)、不精確和難以重復(fù)的生物分析過程自動化、連續(xù)化和微縮化，屬未來生物芯片的發(fā)展方向。芯片實驗室6PCR

T7promoter

T7

promoter

體內(nèi)轉(zhuǎn)錄

片段化

1.5小時

雜交、沖洗

ACGT

掃描分析

1小時

熒光素

圖2樣品處理與檢測過程簡圖

基因芯片檢測原理及簡要過程

7基因芯片技術(shù)的應(yīng)用9基因芯片不僅可對大量基因或序列同時、快速進(jìn)行定性、定量分析，而且作為一種極有發(fā)展前途的測序策略也倍受人們的重視。雜交測序101ATACGTTA

2GTTAGATC

3ACGTTAGA

4CGTTAGAT

5GTTAGATC

DNA樣品TATGCAATCTAG與基因芯片上65,000種可能的八聚體進(jìn)行雜交從而形成特定的結(jié)合圖形

計算機(jī)分析雜交圖象并由探針的重疊情況推導(dǎo)樣品的核酸序列

1

ATACGTTA

3TACGTTAG

4

ACGTTAGA

2

CGTTAGAT

5

GTTAGATC

3TACGTTAG

4ACGTTAGA

2CGTTAGAT

互補(bǔ)序列為：ATACGTTAGATC

樣品序列為：TATGCAATCTAG

利用基因芯片進(jìn)行雜交測序的原理11ⅰi.Affymetrix公司，把P53基因全長序列和已知突變的探針集成在芯片上，制成P53基因芯片，將在癌癥早期診斷中發(fā)揮作用。ii.Heller等構(gòu)建了96個基因的cDNA微陣，用于檢測分析風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）相關(guān)的基因，以探討DNA芯片在感染性疾病診斷方面的應(yīng)用。iii.現(xiàn)在，肝炎病毒檢測診斷芯片、結(jié)核桿菌耐藥性檢測芯片、多種惡性腫瘤相關(guān)病毒基因芯片等一系列診斷芯片逐步開始進(jìn)入市場。基因診斷是基因芯片中最具有商業(yè)化價值的應(yīng)用。13

分子雜交

樣品DNA與探針DNA互補(bǔ)雜交要根據(jù)探針的類型和長度以及芯片的應(yīng)用來選擇、優(yōu)化雜交條件。如：基因表達(dá)監(jiān)測，雜交的嚴(yán)格性較低、低溫、時間長、鹽濃度高；若用于突變檢測，則雜交條件相反。特點：探針固化，樣品熒光標(biāo)記，一次可以對大量生物樣品進(jìn)行檢測分析，雜交過程只要30min。a.美國Nangon公司采用控制電場的方式，使分子雜交速度縮到1min，甚至幾秒鐘。b.德國癌癥研究院的JorgHoheisel等認(rèn)為以肽核酸（PNA）為探針效果更好。14預(yù)防醫(yī)學(xué)

在嬰兒出生前，可用生物芯片進(jìn)行有效的產(chǎn)前篩查和診斷，防止患有先天性疾病的嬰兒出生。