生物芯片技術課件

生物芯片技術biologicalchiptechnplogy1何為生物芯片？

生物芯片技術有四大要點：芯片方陣的構建、樣品的制備、生物分子反應和信號的檢測。將生命科學研究中所涉及的不連續(xù)的分析過程(如樣品制備、化學反應和分析檢測)，利用微電子、微機械、化學、物理技術、計算機技術在固體芯片表面構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

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

3蛋白質芯片構建的簡化模型為：選擇一種固相載體能夠牢固地結合蛋白質分子(抗原或抗體)，這樣形成蛋白質的微陣列，即蛋白質芯片。蛋白質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合的特異性即免疫反應來檢測。5為高度集成化的集樣品制備、基因擴增、核酸標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基因芯片技術的應用9基因芯片不僅可對大量基因或序列同時、快速進行定性、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種可能的八聚體進行雜交從而形成特定的結合圖形

計算機分析雜交圖象并由探針的重疊情況推導樣品的核酸序列

1

ATACGTTA

3TACGTTAG

4

ACGTTAGA

2

CGTTAGAT

5

GTTAGATC

3TACGTTAG

4ACGTTAGA

2CGTTAGAT

互補序列為：ATACGTTAGATC

樣品序列為：TATGCAATCTAG

利用基因芯片進行雜交測序的原理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等構建了96個基因的cDNA微陣，用于檢測分析風濕性關節(jié)炎（RA）相關的基因，以探討DNA芯片在感染性疾病診斷方面的應用。iii.現(xiàn)在，肝炎病毒檢測診斷芯片、結核桿菌耐藥性檢測芯片、多種惡性腫瘤相關病毒基因芯片等一系列診斷芯片逐步開始進入市場。基因診斷是基因芯片中最具有商業(yè)化價值的應用。13

分子雜交

樣品DNA與探針DNA互補雜交要根據(jù)探針的類型和長度以及芯片的應用來選擇、優(yōu)化雜交條件。如：基因表達監(jiān)測，雜交的嚴格性較低、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，樣品熒光標記，一次可以對大量生物樣品進行檢測分析，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等認為以肽核酸（PNA）為探針效果更好。14預防醫(yī)學

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