基因芯片技術(shù)簡介課件

基因芯片技術(shù)簡介

一、基因分析芯片開發(fā)的動力遺傳信息迅猛增長隨著人類基因組（測序）計(jì)劃（Humangenomeproject）的逐步實(shí)施以及分子生物學(xué)相關(guān)學(xué)科的迅猛發(fā)展，越來越多的動植物、微生物基因組序列得以測定，基因序列數(shù)據(jù)正在以前所未有的速度迅速增長。然而,怎樣去研究如此眾多基因在生命過程中所擔(dān)負(fù)的功能就成了全世界生命科學(xué)工作者共同的課題。為此，建立新型雜交和測序方法以對大量的遺傳信息進(jìn)行高效、快速的檢測、分析就顯得格外重要了。相關(guān)學(xué)科與技術(shù)的高度發(fā)展和相互滲透當(dāng)代與信息產(chǎn)業(yè)相伴隨的計(jì)算機(jī)、精密機(jī)械等科學(xué)技術(shù)是大規(guī)模解析基因信息的基礎(chǔ)，而基因芯片從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化卻是直接得益于探針固相原位合成技術(shù)和照相平板印刷技術(shù)的有機(jī)結(jié)合以及激光共聚焦顯微技術(shù)的引入。它使得合成、固定高密度的數(shù)以萬計(jì)的探針分子切實(shí)可行，而且借助激光共聚焦顯微掃描技術(shù)使得可以對雜交信號進(jìn)行實(shí)時、靈敏、準(zhǔn)確的檢測和分析。二、基因分析芯片的簡要描述1.什么是基因芯片

基因芯片指對數(shù)以千記的DNA片段同時進(jìn)行處理分析的技術(shù)，諸如基因組DNA突變譜和mRNA表達(dá)譜的檢測等（TrendsinBiotechnology)。該技術(shù)系指將大量探針分子固定于支持物上后與標(biāo)記的樣品分子進(jìn)行雜交，通過檢測每個探針分子的雜交信號強(qiáng)度進(jìn)而獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息。2.

基因芯片技術(shù)的主要特點(diǎn)技術(shù)操作簡單自動化程度高序列數(shù)量大檢測效率高應(yīng)用范圍廣成本相對低3基因芯片的主要類型鑒于信號的獲取與解讀具有通用性，所以此處不予特別介紹。從點(diǎn)陣的制備方法來分主要有兩類：原位合成型與“點(diǎn)膜”型。原位合成型指根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣序列在每個位點(diǎn)通過有機(jī)合成的方式直接聚合得到所要求的探針分子。聚合之后芯片片基的制作即告結(jié)束。該方法有兩類：光引導(dǎo)原位聚合技術(shù)與壓電打印原位合成技術(shù)。

光引導(dǎo)原位聚合技術(shù)的簡要過程為：首先使支持物羥基化，并用光敏保護(hù)基團(tuán)將其保護(hù)起來，選取擇適當(dāng)?shù)恼诠饽ぃ╩ask）使需要聚合的部位透光，其它部位不透光。這樣，光通過遮光膜照射到支持物上，受光部位的羥基去保護(hù)，進(jìn)而與單體分子共價結(jié)合。因?yàn)楹铣伤玫膯误w分子一端按傳統(tǒng)固相合成方法活化，另一端受光敏保護(hù)基的保護(hù)，所以發(fā)生偶聯(lián)的部位反應(yīng)后仍舊帶有光敏保護(hù)基團(tuán)。因此，每次通過控制遮光膜的圖案（透光與不透光）決定哪些區(qū)域應(yīng)被活化，以及所用單體的種類和反應(yīng)次序就可以實(shí)現(xiàn)在待定位點(diǎn)合成大量預(yù)定序列寡聚體的目的。

優(yōu)點(diǎn)：合成效率高，點(diǎn)陣密度高缺點(diǎn)：設(shè)備昂貴，技術(shù)復(fù)雜，反應(yīng)產(chǎn)率低

壓電打印原位聚合技術(shù)其裝置與普通的彩色噴墨打印機(jī)并無兩樣，所用技術(shù)也是常規(guī)的固相合成方法。即將墨盒中的墨汁分別用四種堿基合成試劑替代，支持物經(jīng)過包被后，通過計(jì)算機(jī)控制噴墨打印機(jī)將特定種類的試劑噴灑到預(yù)定的區(qū)域上。沖洗、去保護(hù)、偶聯(lián)等則同于一般的固相原位合成技術(shù)。如此類推，可以合成出長度為40到50個堿基的探針。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備廉價，技術(shù)相對簡單，反應(yīng)產(chǎn)率高缺點(diǎn)：點(diǎn)陣密度低，易產(chǎn)生交叉污染

“點(diǎn)膜”型合成工作用傳統(tǒng)的DNA固相合成儀完成，只是合成后用特殊的自動化微量點(diǎn)樣裝置將其以比較高的密度涂布于硝酸纖維膜、尼龍膜或玻片上。支持物應(yīng)事先進(jìn)行特定處理，例如包被以帶正電荷的多聚賴酸或氨基硅烷，以便能夠牢固地結(jié)合寡核苷酸分子。該方法是目前大多數(shù)中小型公司所采用的方法。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備廉價，技術(shù)簡便，研制周期短，靈活性高缺點(diǎn)：點(diǎn)陣密度低

微板型這種芯片實(shí)質(zhì)上是一種具有高密度、小容量測試孔的小型酶聯(lián)免疫檢測板（如PE公司等）。

集成電路型將雜交技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合于一體有目的地通過電子裝置檢測或控制DNA等生物大分子的作用過程（如Nanogen公司）4.基