浅谈生物芯片技术应
摘:生物芯片指通微电子微加工技术芯片表面构建微型生物化学分析系统实现细胞DNA蛋白质组织糖类生物组分进行快速敏感高效处理分析年发展迅速项高新技术生物芯片包括基芯片蛋白质芯片组织芯片等文概述生物芯片技术研究进展应
关键词:生物芯片研究进展应
引言:生物芯片技术90年代中期影响深远重科技进展融微电子学生物学物理学化学计算机科学体高度交叉新技术具重基础研究价值具明显产业化前景该技术极量探针时固定支持物次量生物分子进行检测分析解决传统核酸印迹杂交(Southern Blotting Northern Blotting等)技术复杂动化程度低检测目分子数量少低通量(low throughput)等足通设计探针阵列特定分析方法该技术具种应价值基表达谱测定突变检测态性分析基组文库作图杂交测序(Sequencing by hybridization SBH)等基组计划时期基功研究现代医学科学医学诊断学发展提供强力工具会新基发现基诊断药物筛选药性化等方面取重突破整类社会带深刻广泛变革该技术评1998年度世界十科技进展
生物芯片分类
包括基芯片蛋白芯片芯片实验室三领域
基芯片(Genechip)称DNA芯片(DNAChip)基探针基础研制出谓基探针段工合成碱基序列探针连接检测物质根碱基互补原理利基探针基混合物中识特定基量探针分子固定支持物然标记样品进行杂交通检测杂交信号强度分布进行分析
蛋白质芯片基芯片基原理相利碱基配抗体抗原结合特异性免疫反应检测蛋白质芯片构建简化模型:选择种固相载体够牢固结合蛋白质分子(抗原抗体)样形成蛋白质微阵列蛋白质芯片
芯片实验室高度集成化集样品制备基扩增核酸标记检测体便携式生物分析系统终目实现生化分析全程全部集成片芯片完成现许烦琐费时连续精确难重复生物分析程动化连续化微缩化属未生物芯片发展方
二生物芯片应
1.基测序
基芯片利固定探针样品进行分子杂交产生杂交图谱排列出测样品序列种测定方法快速具十分诱前景芯片技术辨单核苷酸态性(SNPs)基组序列中单核苷酸发生突变会引起基组DNA序列变异含48000寡核苷酸高密度微阵列分析黑猩猩BRCA1基序列差异结果发现外显子11约34kb长度范围核酸序列源性835982提示二者进化高度相似性通运DNA微集阵列分析研究早期心血疾病相关候选基—TSP基家族结果发现TSP1TSP4基错义变异早期冠状动脉疾病相关血液凝固动脉修复中起重作TSP2基非编码区突变心脏病发生程定保护作卵巢癌发展程中基TP53起界基作分传统DNA序列分析法种TP53寡核苷酸微阵芯片108例卵巢肿瘤进行分析根TP53突变计识77例卵巢癌微阵列分析识71例传统凝胶电泳DNA序列分析识63例整体相传统DNA序列分析言寡核苷酸微集阵列显示出更高精确度灵敏度
2寻找新基
利规模集成电路手段控制固相合成成千万基片段探针规律排列指头硅片然研究材料(DNAcDNA)荧光标记芯片探针杂交通激光显微镜芯片进行扫描配合计算机系统探针荧光信号做出较检测迅速出需信息通量信息进行处理确定细胞基表达谱传统差异显示技术相具许优点检测目标DNA密度高样量极少动化程度高便量筛出新基发现新基速度提高尤基时代基芯片技术显身手鉴定果蝇发育程中基表达制作高密度DNA芯片鉴**果包括十melanogaster基已知变态程中激活差异表达基发现许变态控制执行关功基外周血淋巴细胞cDNA文库中获1046未知序列克隆制成DNA芯片分热休克佛波酯(PMA)处理未处理T细胞进行杂交获17热休克相关差异表达基热休克诱导表达6表达调PMA处理T细胞6差异表达基中新基
3疾病诊断
基芯片感染性疾病遗传性疾病重症传染病恶性肿瘤等疾病床诊断方面具独特优势传统检测方法相张芯片时病进行种疾病检测需机体免疫应答反应期早诊断测样品量特异性检测病原微生物亚型变异帮助医生患者系统血组织细胞层次(通常称第二阶段医学’)转变DNARNA蛋白质相互作层次(第三阶段医学)解疾病发生发展程特点医务员短时间掌握量疾病诊断信息信息助医生短时间找正确治疗措施利cDNA芯片鉴定耐激素类前列腺癌细胞差异表达基cDNA芯片耐激素激素敏感类前列腺癌细胞5184基证实结果良性前列腺增生初期前列腺癌耐激素前列腺癌3种样制作组织切片免疫组织化学方法检测蛋白表达cDNA芯片组织切片结合够快速鉴定出前列腺癌处耐激素阶段基利含96000寡核苷酸DNA芯片检测BRCA1基第11外显子全长345 kb突变检测15例病样品20例样品时发现14例病样品基突变样品假阳性结果运cDNA微阵列技术检测5例浆液性卵巢癌4例黏液性卵巢癌病身癌变卵巢组织进行发现CY3标记卵巢癌cDNA探针CY5标记正常卵巢cDNA探针基芯片已知9121癌相关基cDNA探针杂交反应发现55基6肿瘤病中出现调48基8病例中出现调传统DNA序列分析法cDNA微阵列分析108例卵巢肿瘤患者中TP53变化发现cDNA微阵列检测正确率达94
4药物筛选
生物芯片药物靶标发现靶位步高通量药物筛选药物作分子机理药物活性毒性评价方面方法拟优越性节省新药开发费良反应放弃药物进行重新评价选取适患者群实现性化治疗基芯片发现基组中药物作靶点验证分枝杆菌中研究体现两途结核病全世界重新关注焦点日益严重耐药性开发新抗结核病药物成全球制药公司投资重点异烟肼(INH)结核病床广泛细菌耐药性频繁基芯片微生物功基组中运首先研究INH诱导结核分枝杆菌基表达差异期发现新抗结核病药物作靶点研究发现INH诱导种基表达发生改变进选择性抑制分枝菌酸生物合成诱导基中证明INH作靶点基途径中诱导改变基作药物开发新靶点包含950基探针基芯片较杰金氏病细胞系L428KMH2EB病B淋巴细胞系LGLGK基表达谱发现杰金氏病原细胞系中白细胞介素13(IL13)白细胞介素5(IL5)表达异常增高IL13抗体处理杰金氏病原细胞系显著抑制增殖发现提示IL13分泌形式促进杰金氏相关细胞增殖IL13信号传导途径成杰金氏病治疗药物筛选新靶点研究种药物基作剂量成分搭配做精确误相信久药品说明书适症禁忌症会改适基型禁忌基型药品更加针体疾病达疗效更佳副作更目
三.结语
生物芯片成熟应方面诊断治疗新药开发分子生物学航空航天食品卫生环境监测等领域带场革命方面生物芯片出现类提供够体生物信息进行采集分析强力技术手段必成信息学研究中重信息采集处理台生物芯片充分利生物科学信息学等成果医学生命科学环境科学等关领域均重应前景生物芯片技术发展天短短十年时间着研究断深入技术更加完善生物芯片21世纪类生活健康社会济发展产生极深远影响
参考文献:
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