基因芯片講義

基因芯片講義2021/10/10基因芯片又稱DNA芯片(DNA

Chip)或生物

芯片(Biological

chip),

是指將大量探針?lè)肿?/p>

固定于支持物上，然

后與標(biāo)記的樣品進(jìn)行

雜交，通過(guò)檢測(cè)雜交

信號(hào)的強(qiáng)度及分布進(jìn)

而對(duì)靶分子的序列和

數(shù)量進(jìn)行分析。21.支持物：如玻片、硅片、

NC

膜、

Nylon

膜2.探針：高密度的探針序列按照一定的次序固定

在支持物上，每個(gè)位點(diǎn)的序列是已知的2021/10/10

3探針—

支持物剖面圖基本構(gòu)造平面局部放大外觀基因芯片技術(shù)流程探針的設(shè)計(jì)與制備■支持物的類型與預(yù)處理■芯片的制作■

點(diǎn)樣后處理■

樣品的準(zhǔn)備■

雜交與雜交后清洗■

檢測(cè)分析2021/10/104的靶序列或樣品然后再與芯片上的大量探針進(jìn)行

雜交·用鏈霉親和素(streptavidin)偶聯(lián)的熒光素(常

用的熒光素還有l(wèi)assamine

和phycoerythrin)

進(jìn)

行顯色·

圖象的采集用落射熒光顯微鏡(epifluorescence

microscope)、

激光共聚焦顯微鏡或其它熒光顯

微裝置對(duì)片基掃描·

由計(jì)算機(jī)收集熒光信號(hào)，并對(duì)每個(gè)點(diǎn)的熒光強(qiáng)度數(shù)字化后進(jìn)行分析?；具^(guò)程·用生物素標(biāo)記并經(jīng)擴(kuò)增(也可使用其它放大技術(shù))2021/10/10

5基因芯片的分類基因芯片有不同的分類方法：①

按其片基不同可分為無(wú)機(jī)片基芯片和有機(jī)

合成片基芯片；■②按其應(yīng)用不同，可分為表達(dá)譜芯片、診斷

芯片、檢測(cè)芯片；■

③按其結(jié)構(gòu)不同可分為DNA

陣列和寡核苷酸

芯片；■

④按其制備方法不同可分為原位合成芯片和合成后交聯(lián)芯片(合成后點(diǎn)樣芯片)。2021/10/10

6制作方法光

刻

DNA

合

成

法點(diǎn)

接

觸

法■噴墨法2021/10/10

7光刻DNA

合成法■

寡聚核苷酸原位光刻合成技術(shù)是由Affymetrix公司

開(kāi)發(fā)的，采用的技術(shù)原理是在合成堿基單體的5'羥基末端連上一個(gè)光敏保護(hù)基。■合成的第一步是利用光照射使羥基端脫保護(hù)，然

后一個(gè)5'端保護(hù)的核苷酸單體連接上去，這個(gè)過(guò)

程反復(fù)進(jìn)行直至合成完畢。使用多種掩蓋物能以

更少的合成步驟生產(chǎn)出高密度的陣列，在合成循

環(huán)中探針數(shù)目呈指數(shù)增長(zhǎng)。優(yōu)點(diǎn)：

合成效率高，點(diǎn)陣密度高，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和

批量化大規(guī)模生產(chǎn)缺

點(diǎn)

：

設(shè)備昂貴，技術(shù)復(fù)雜，反應(yīng)產(chǎn)率低2021/10/108點(diǎn)接觸法(點(diǎn)膜法)點(diǎn)樣法是將合成好的探針、

cDNA

或基因組DNA

通過(guò)特定的高速點(diǎn)樣機(jī)器人直接點(diǎn)在芯片上。采用的機(jī)器人有一套

計(jì)算機(jī)控制三維移動(dòng)裝置；多個(gè)打印/噴印針的打印/噴印

頭；

一個(gè)減震底座，上面可放內(nèi)盛探針的多孔板和多個(gè)芯

片。根據(jù)需要還可以有溫度和濕度控制裝置；針洗滌裝置。

打印/噴印針將探針從多孔板取出直接打印或噴印于芯片上。直接打印時(shí)針頭與芯片接觸，而在噴印時(shí)針頭與芯片

保持一定距離?！?/p>

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備廉價(jià)，技術(shù)簡(jiǎn)便，研制周期短，靈活性高缺點(diǎn)：點(diǎn)陣密度低2021/10/10

9噴墨法芯片原位噴印合成原理與噴墨打印類似，

不過(guò)芯片噴印頭和墨盒有多個(gè)，墨盒中裝

的是四種堿基等液體而不是碳粉。噴印頭

可在整個(gè)芯片上移動(dòng)并根據(jù)芯片上不同位

點(diǎn)探針的序列需要將特定的堿基噴印在芯

片上特定位置。該技術(shù)采用的化學(xué)原理與

傳統(tǒng)的DNA固相合成一致，因此不需要特

殊制備的化學(xué)試劑。2021/10/10

10微陣列重復(fù)微

陣

列光

刻

DNA

合

成

法點(diǎn)

接

觸

法噴

墨

法三種制作芯片方法的示三種制作芯片的方法M?重

復(fù)輸送液滴

移動(dòng)噴射接

觸

表

面

移動(dòng)滴買M?XXXX2021/10/10化

學(xué)

偶

聯(lián)微

陣

列M;XX重復(fù)光

照11cainjcer

DNAnormal

DNAagod

WNao

enedeid0A

u00044IM

10987H0d/

⊥8keeooN

enededA6oouuDI

AeeOIoIWsqj

ob

youlq00nneujo

n

⊥eUIONPGK1YER150ES1HSP30-HSP429045YPL142APL16ALL044FBA1GENERALSCANNING-

ScanArray

System2021/10/10

152021/10/10

16YPL272CReady

isk

=578.8

MB

B:

A.

demo.gsl

S:[unkiled]檢測(cè)分析CPreview

[last

sean]Wavelength

635nmWavelength

532nmPro

…0222A6D2raw.fHistogism|LobBook

ResulsGenePixImage

Image×Y[um:1.DNA

序列測(cè)定基因芯片不僅可對(duì)大量基因或序列同時(shí)、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(cè)序策略也倍受人們的重視。2.

蛋白質(zhì)芯片基因組計(jì)劃后的另一項(xiàng)重要計(jì)劃：蛋白組計(jì)劃；正常與癌變細(xì)胞蛋白譜的差異分析。3.

基因突變檢測(cè)與遺傳病和腫瘤診斷點(diǎn)突變，基因缺失、擴(kuò)增、插入、重復(fù)、倒位等。4.

藥物篩選在基因水平上尋找藥物靶標(biāo)，毒性對(duì)基因的影響。5.

微型化分析儀器快速、平行、重復(fù)性檢測(cè)。2021/10/10

17芯片技術(shù)的應(yīng)用盡管基因芯片技術(shù)已經(jīng)在一些科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐中得到了一些應(yīng)用，但是在一些領(lǐng)域尤其

在獸醫(yī)領(lǐng)域中基因芯片技術(shù)還尚處