微陣列第1次課課件

1、微陣列設(shè)計與分析第一章 緒論黃仲曦基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院腫瘤研究所微陣列技術(shù)起源腫瘤基因組解剖計劃檢測正常、癌前和癌細胞的基因組改變，提高病人的檢測、診斷和治療。1996年啟動The CANCER GENOME ANATOMY PROJECT (CGAP)Once a Molecular Black Box細胞的奧秘CytoplasmNucleusGrowth factorsHormones細胞組成Human cellChromosomesCytoplasmNucleusDNADNA molecule (chromosome)Chemical basesATCGGenes “Switch On”GCCUG

2、CCTCGGASection of switched-on genemRNAGene to mRNA to ProteinCell nucleusGrowing protein chainUnique proteinRibosomemRNACancer Genes With Design ProblemsmRNAToo muchproteinNormal amount of proteinNo proteinCell nucleusAlterationShortenedproteinProtein witha spellingmistakeExpression Profiles in Canc

3、erProstate Tissue, CancerProstate Tissue, NormalHere is one simplified example in prostate tissue ofhow a normal cell might differ from a cancerous one.Measuring Expression ProfilesStep 1. Isolating the mRNATest tubeStationary supportpolyTpolyAmRNAMeasuring Expression ProfilesStep 3. Converting the

4、cDNA into a cDNA LibraryE. coli bacteriumcDNA librarycDNA inserted into plasmidMeasuring Expression ProfilesStep 4. Isolating Each BacteriumcDNA libraryMeasuring Expression ProfilesStep 5. Identifying the ClonesEST Sequences DatabaseEST: Expression Sequence TagActive Gene to ESTEST Sequences Databas

5、emRNApolyAStationarysupportpolyTCGAP Helps Cancer Research in the LabGene Analysis and Gene DiscoveryEST DatabaseNowThenNew geneCGAP Helps Cancer Research in the LabUnderstanding More About Cancer Biology ICGAP Helps Cancer Research in the LabUnderstanding More About Cancer Biology IIICGAP Helps Can

6、cer Research in the LabUnderstanding More About Cancer Biology IVCGAP Helps Cancer Research in the ClinicStep 1. Microarrays in DiagnosismRNAsFluorescent dyemRNAsPatient 2Prostate-Specific MicroarraysPatient 1CGAP Helps Cancer Research in the ClinicStep 2. Microarrays in DiagnosisPatient 2Patient 1C

7、GAP Helps Cancer Research in the ClinicStep 3. Microarrays in DiagnosisPatient 2CancerPatient 1Patient 2Prostate Expression ProfilesPatient 1No cancerCGAP Helps Cancer Research in the ClinicDifferentiating Between Cancers with Similar Clinical SymptomsCGAP Helps Scientists, Clinicians, and Patients表

8、達微陣列：同時檢測成千上萬個基因的表達值高密度：成千上萬點每個點對應(yīng)一個基因亮度代表表達值微陣列的用途生物芯片技術(shù)可廣泛應(yīng)用于疾病診斷和治療、藥物篩選、農(nóng)作物的優(yōu)育優(yōu)選、司法鑒定、食品衛(wèi)生監(jiān)督、環(huán)境檢測、國防、航天等許多領(lǐng)域。它將為人類認識生命的起源、遺傳、發(fā)育與進化、為人類疾病的診斷、治療和防治開辟全新的途徑，為生物大分子的全新設(shè)計和藥物開發(fā)中先導(dǎo)化合物的快速篩選和藥物基因組學(xué)研究提供技術(shù)支撐平臺。1、藥物篩選和新藥開發(fā) 由于所有藥物（或獸藥）都是直接或間接地通過修飾、改變?nèi)祟悾ɑ蛳嚓P(guān)動物）基因的表達及表達產(chǎn)物的功能而生效，而芯片技術(shù)具有高通量、大規(guī)模、平行性地分析基因表達或蛋白質(zhì)狀況（蛋白

9、質(zhì)芯片）的能力，在藥物篩選方面具有巨大的優(yōu)勢。用芯片作大規(guī)模的篩選研究可以省略大量的動物試驗甚至臨床，縮短藥物篩選所用時間，提高效率，降低風險。2、疾病診斷 基因芯片作為一種先進的、大規(guī)模、高通量檢測技術(shù)，應(yīng)用于疾病的診斷，其優(yōu)點有以下幾個方面：一是高度的靈敏性和準確性；二是快速簡便；三是可同時檢測多種疾病。如應(yīng)用于產(chǎn)前遺傳性疾病檢查，抽取少許羊水就可以檢測出胎兒是否患有遺傳性疾病，同時鑒別的疾病可以達到數(shù)十種甚至數(shù)百種，這是其他方法所無法替代的，非常有助于“優(yōu)生優(yōu)育”這一國策的實施。又如對病原微生物感染診斷，目前的實驗室診斷技術(shù)所需的時間比較長，檢查也不全面，醫(yī)生往往只能根據(jù)臨床經(jīng)驗做出診斷

10、，降低了診斷的準確率，如果在檢查中應(yīng)用基因芯片技術(shù)，醫(yī)生在短時間內(nèi)就能知道病人是哪種病原微生物感染；而且能測定病原體是否產(chǎn)生耐藥性、對哪種抗生素產(chǎn)生耐藥性、對哪種抗生素敏感等等，這樣醫(yī)生就能有的放矢地制定科學(xué)的治療方案。再如對具有高血壓、糖尿病等疾病家族史的高危人群普查、接觸毒化物質(zhì)人群惡性腫瘤普查等等，如采用了基因芯片技術(shù)，立即就能得到可靠的結(jié)果，其他對心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病、免疫性疾病、代謝性疾病等，如采用了基因芯片技術(shù)，其早期診斷率將大大提高，而誤診率會大大降低，同時有利于醫(yī)生綜合地了解各個系統(tǒng)的疾病狀況。3、環(huán)境保護 在環(huán)境保護上，基因芯片也廣泛的用途，一方面可以快速檢測污染微生物或有機化合物對環(huán)境、人體、動植物的污染和危害，同時也能夠通過大規(guī)模的篩選尋找保護基因，制備防治危害的基因工程藥品、或能夠治理污染源的基因產(chǎn)品。 4、司法 基因芯片還可用于司法，現(xiàn)階段可以通過DNA指紋對比來鑒定罪犯，未來可以建立全國甚至全世界的DNA指紋庫，到那時以直接在犯罪現(xiàn)場對可能是疑犯留下來的頭發(fā)、唾液、血液、精液等進行分析，并立刻與DNA罪犯指紋庫系統(tǒng)存儲的DNA“指紋”進行比較，以盡快、準確的破案。目前，科學(xué)家正著手于將生物芯片技術(shù)應(yīng)用于親子鑒定中，應(yīng)用生物芯片后，鑒定精度將大幅提高。5、現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 基因芯片技術(shù)可以用來篩選農(nóng)作物的基因突變，并尋找