DNA芯片原理分類與操作

DNA芯片DNA芯片技術(shù)是指在固相支持物上原位合成（insitusynthesis）寡核苷酸探針，或者直接將大量的DNA探針以顯微打印的方式有序的固化于支持物表面，然后與標(biāo)記的樣品雜交，通過(guò)對(duì)雜交信號(hào)的檢測(cè)分析即可得出樣品的遺傳信息（基因序列及表達(dá)的信息）。由于常用計(jì)算機(jī)硅芯片作為固相支持物，所以稱為DNA芯片。DNA芯片又被稱為基因芯片（genechips）、DNA陣列（DNAarray）、cDNA芯片（cDNAchips）、寡核苷酸陣列（oligonucleotidearray）等。DNA芯片技術(shù)DNA芯片原理及分類DNA芯片的操作DNA芯片技術(shù)的應(yīng)用與展望DNA芯片的基本原理

基因芯片的原理是基于核酸分子堿基之間(A-T/C-G互補(bǔ)配對(duì)的原理,利用分子生物學(xué)、基因組學(xué)、信息技術(shù)、微電子、精密機(jī)械和光電子等技術(shù)將基因或DNA分子排列在特定固體物表面構(gòu)成的微點(diǎn)陣。然后將標(biāo)記的樣品分子與微點(diǎn)陣上的DNA雜交,以實(shí)現(xiàn)多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)分子之間的雜交反應(yīng),高通量大規(guī)模地分析檢測(cè)樣品中多個(gè)基因地表達(dá)狀況或者特定基因(DNA)分子的是否存在的目的

基因芯片的優(yōu)點(diǎn)：高通量·大規(guī)?！じ叨绕叫行浴た焖俑咝Аじ哽`敏度·高度自動(dòng)化缺點(diǎn)：在同一溫度下雜交，不同探針雜交效率不同。DNA芯片制備原理

原理--通過(guò)雜交檢測(cè)信息一組寡核苷酸探針—TATGCAATCTAGCGTTAGATACGTTAGAATACGTTAGATCTACGTTAG由雜交位置確定的一組核酸探針序列GTTAGATC雜交探針組TATGCAATCTAG重組的互補(bǔ)序列靶序列TACGTTAGACGTTAGAATACGTTACGTTAGATGTTAGATC

ATACGTTADNA芯片DNA芯片分類根據(jù)DNA芯片的制備方式可以將其分為兩大類：原位合成芯片

syntheticgenechips:指采用顯微光蝕刻技術(shù)在芯片的特定部位合成寡核苷酸而制成的芯片。

特點(diǎn)：合成的寡核苷酸鏈較短，密度較高。DNA微集陣列

DNAmicroarry:指將預(yù)先制備的DNA片段以顯微打印的方式有序地固化于支持物表面。特點(diǎn)：片段較長(zhǎng)，密度較低。DNA芯片DNA芯片的操作及應(yīng)用DNA芯片基因芯片使用步驟芯片制作把探針固定于載體表面樣品處理目標(biāo)分子富集分子間的雜交結(jié)果檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析DNA芯片基因芯片熒光標(biāo)記的樣品共聚焦顯微鏡獲取熒光圖象雜交結(jié)果分析探針設(shè)計(jì)雜交DNA芯片DNA芯片的制備芯片的制備包括支持物的預(yù)處理、原位合成芯片的準(zhǔn)備DNA微集陳列的制備DNA芯片基因芯片結(jié)構(gòu)示意圖DNA芯片的制備支持物分兩類實(shí)性材料包括硅芯片，玻璃，瓷片等。目前最常用者為玻璃。預(yù)處理的目的是使其表面形成羥基，氨基等活性基團(tuán)，以便與單核苷酸或DNA形成共價(jià)鍵膜性材料包括聚丙烯膜，尼龍膜，硝酸纖維素膜等通常要包被氨基硅烷或多聚賴氨酸等，使其帶上正電荷，以吸附DNA支持物的預(yù)處理:DNA芯片DNA芯片的制備原位合成芯片的制備1顯微光蝕刻技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：合成速度快，步驟少缺點(diǎn)：合成的探針短，效率低2壓電打印法合成的探針可達(dá)40-50nt，合成效率較高DNA芯片DNA微陣列的制備采用事先合成的DNA或制備基因探針，然后打印在支持物上噴墨打印優(yōu)點(diǎn)：速度快，量準(zhǔn)，對(duì)支持物表面要求低；缺點(diǎn)：斑點(diǎn)大，探針密度低，液滴分配不均針式打印優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便，價(jià)低，液滴小，探針密度大；缺點(diǎn)：準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性差DNA芯片的制備DNA芯片噴墨打印技術(shù)DNA芯片針式打印法（接觸式點(diǎn)樣）Best!DNA芯片點(diǎn)陣的制作DNA芯片

樣品的準(zhǔn)備

樣品的準(zhǔn)備包括樣品的分離純化擴(kuò)增標(biāo)記DNA芯片分離純化：樣品來(lái)源于活的細(xì)胞，使用一定方法分離并純化DNA或RNA（特別是mRNA）。只有達(dá)到一定純度的樣品，才能保證后續(xù)操作的正確。目前分離純化使用的試劑均有商品出售，品牌繁多，原理也不盡相同，產(chǎn)物收率和耗時(shí)也相差甚遠(yuǎn)分離純化DNA芯片樣品準(zhǔn)備樣品準(zhǔn)備樣品的擴(kuò)增：擴(kuò)增的目的在于獲得足夠的樣品量。現(xiàn)已發(fā)展出固相PCR系統(tǒng)。樣品的標(biāo)記：主要采用熒光標(biāo)記法，也可用生物素，或放射性核標(biāo)記。標(biāo)記的方式采用PCR或RT-PCR。常用的熒光色素為Cy3、Cy5。用Cy3、Cy5標(biāo)記dNTP，經(jīng)PCR后，產(chǎn)物即可被標(biāo)記。待測(cè)樣品和對(duì)照可采用雙色熒光標(biāo)記。樣品擴(kuò)增和標(biāo)記DNA芯片

分子雜交

芯片的雜交：將已知序列的DNA探針顯微固化于支持物表面，將已標(biāo)記好的樣品與之進(jìn)行雜交，雜交過(guò)程一般在30分鐘完成。樣品與DNA芯片上的探針陣列進(jìn)行雜交。與經(jīng)典分子雜交的區(qū)別：雜交時(shí)間短，30分鐘內(nèi)完成可同時(shí)平行檢測(cè)許多基因序列影響雜交反應(yīng)的因素：鹽濃度、溫度、反應(yīng)時(shí)間、DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)DNA芯片

檢測(cè)分析

原理：待測(cè)樣品與支持物上探針列陣雜交后，熒光標(biāo)記的樣品結(jié)合在芯片的特定位置，未結(jié)合的探針被除去；樣品與探針嚴(yán)格配對(duì)的雜交分子，熱力學(xué)穩(wěn)定性高，產(chǎn)生的熒光信號(hào)強(qiáng)，不完全配對(duì)的，熒光信號(hào)弱；不能雜交不產(chǎn)生熒光信號(hào)分析：采用激光掃描或激光共聚焦顯微鏡采集雜交信號(hào)（位置、強(qiáng)度、顏色），并與對(duì)照比較，經(jīng)相關(guān)軟件進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)處理。即可得也待測(cè)樣品的信息。經(jīng)以上獲得的數(shù)據(jù)十分龐大，還需進(jìn)行分析，比較，歸納，才能得出明晰的結(jié)論。DNA芯片DNA芯片基因芯偵片掃描嫂結(jié)果不同的獲顏色代亞表一個(gè)典探針點(diǎn)廁雜交上熱的帶熒變光標(biāo)記夕的核酸扛分子數(shù)弱的差異兇。紅〉黃〉綠〉蘭〉紫DNA芯片DNA芯片技服術(shù)的應(yīng)藏用231疾病的王診斷與仆治療,雜交測(cè)釘序基因表介達(dá)分析DNA芯片

基因表達(dá)分析

人類基因畢組編碼大書(shū)約30,管000個(gè)不同的凝基因，僅豬掌握基因委序列信息劃資料，要鉗理解其基騰因功能是管遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠讓的。因此，具食有監(jiān)測(cè)大仆量mRN晝A的實(shí)驗(yàn)笑工具很窩重要。洞基因芯爺片技術(shù)跑可清楚糧地直接毅快速地桿檢測(cè)出談以1:30貧0,00向0水平出屬現(xiàn)的mRN野A，且易啦于同時(shí)踐監(jiān)測(cè)成頃千上萬(wàn)業(yè)的基因堤。DNA芯片

雜交測(cè)序

芯片技燈術(shù)中雜旺交測(cè)序(seq貸uenc疼ing孔byh裕ybri該diza假tion，SBH)技術(shù)是彩一種新乒的高效還快速測(cè)敏序方法更。用含65,失536個(gè)8聚寡核苷回酸的微陣尚列，采用SBH技術(shù)，可削測(cè)定200穴bp長(zhǎng)DNA序列。疏采用67,脂108囑,86潛4個(gè)13聚寡核獄苷酸的翅微陣列早，可對(duì)蕩數(shù)千個(gè)底堿基長(zhǎng)搖的DNA測(cè)序。SBH技術(shù)的居效率隨螺著微陣許列中寡挪核苷酸彼數(shù)量與貫長(zhǎng)度的澇增加而妖提高，聞但微陣油列中寡狗核苷酸網(wǎng)數(shù)量與混長(zhǎng)度的數(shù)增加則啊提高了首微陣列遠(yuǎn)的復(fù)雜業(yè)性，降漲低了雜級(jí)交準(zhǔn)確鼓性。DNA芯片

疾病的診斷與治療基因芯片洞在感染性醋疾病、遺慮傳性疾病村和腫瘤等售疾病的臨獻(xiàn)床診斷方獅面具有獨(dú)艙特的優(yōu)勢(shì)員。與傳統(tǒng)笨檢測(cè)方法訪相比：它可以擔(dān)在一張夫芯片同康時(shí)對(duì)多瞞個(gè)病人戶進(jìn)行多浩種疾病排的檢測(cè)銳；無(wú)需機(jī)體裕免疫應(yīng)答披反應(yīng)，能剃及早診斷析，待測(cè)樣皂品用量小和；能檢測(cè)還病原微膝生物的額耐藥性轎，病原耗微生物辱的亞型伴；極高的沿靈敏度孤和可靠您性；檢魚(yú)測(cè)成本玩低，自役動(dòng)化程機(jī)度高，希利于大撥規(guī)模推謙廣應(yīng)用眠。這些特點(diǎn)漂使得醫(yī)務(wù)氧人員在短勞時(shí)間內(nèi)，釘可以掌握淚大量的疾雞病診斷信善息，這些月信息有助埋于醫(yī)生在筐短時(shí)間內(nèi)圍找到正確荷的治療措棄施。DNA芯片DNA芯片展卡望DNA芯片的動(dòng)出現(xiàn)和穩(wěn)應(yīng)用，其為DNA測(cè)序，診有斷，大面罵積人群的砌篩查帶來(lái)抹了極大的稼方便，具妄有通量高小，快速，捉等優(yōu)點(diǎn)。句但其不足今之處亦是剪顯而易見(jiàn)傷的：穩(wěn)定概性較低；足只能探查宰已知基因招；費(fèi)用過(guò)稱高及臨床半使用的非怪必須性等障因素成為名其發(fā)展受槳到影響。盡管基叨因芯片棗技術(shù)在蝴生命科屢學(xué)領(lǐng)域奮越來(lái)越靠受到廣絨泛的關(guān)捉注和重疾視，但行在其研開(kāi)究與開(kāi)教發(fā)中目傲前還面磨臨很多兼困難，飯如技術(shù)囑成本高持，生產(chǎn)厭和使用型還過(guò)于食復(fù)雜，悼檢測(cè)靈始敏度還驢不盡人印意、重跡復(fù)性差錦、分析復(fù)范圍狹襯窄等.這些問(wèn)題設(shè)主要集中捉在樣品的昏制備、探斃針的合成勉和固定、段分子的標(biāo)臺(tái)記、數(shù)據(jù)絨的讀取和朱分析等幾利個(gè)方面，脆但這些問(wèn)否題終將會(huì)輔得到很好氏的解決.可以預(yù)見(jiàn)仔，隨著功鬼能基因組趁學(xué)研究的配深入及芯鄉(xiāng)豐片技術(shù)的封不斷完善飲，這一新譽(yù)的技術(shù)革夕命必將在粘生命科學(xué)爹和相關(guān)領(lǐng)蜂域發(fā)揮巨握大的作用.謝謝觀篇看/歡迎下慶載BY妥FAI忽TH佩IM襖EAN膛A形VIS圣ION竟O