生物芯片biochi報(bào)告

生物芯片（biochip）

基因是什么DNA或蛋白質(zhì)？幾多試驗(yàn)？幾多論爭(zhēng)？是誰將謎底揭破？人們可能很容易把生物芯片與電子芯片聯(lián)系起來。事實(shí)上，兩者確有一個(gè)最基本的共同點(diǎn)：在微小尺寸上具有海量的數(shù)據(jù)信息。但它們是完全不同的兩種東西，電子芯片上布列的是一個(gè)個(gè)半導(dǎo)體電子單元，而生物芯片上布列的是一個(gè)個(gè)生物探針分子。

什么是生物芯片呢？簡(jiǎn)單說，生物芯片就是在一塊玻璃片、硅片、尼龍膜等材料上放上生物樣品,然后由一種儀器收集信號(hào),用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)結(jié)果。生物芯片名詞解釋: 生物芯片這一名詞最早是在二十世紀(jì)八十年代初提出的，當(dāng)時(shí)主要指分子電子器件。它是生命科學(xué)領(lǐng)域中迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)。它主要是指通過微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固格體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA以及其他生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測(cè)。主要特點(diǎn)：高通量：提高實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，利于顯示圖譜的快速對(duì)照和閱讀。微型化：減少試劑用量和反應(yīng)液體積，提高樣品濃度和反應(yīng)速度。自動(dòng)化：減低成本和保證質(zhì)量。載體材料：主要有半導(dǎo)體硅片、玻璃片、聚丙烯膜、硝酸纖維素膜、尼龍膜等，其中玻璃片最為常用。分類：

根據(jù)固定在載體上的物質(zhì)成分分類

包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、細(xì)胞芯片、組織芯片，芯片實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)用途分類生物電子芯片：用于生物計(jì)算機(jī)等生物電子產(chǎn)品的制造。生物分析芯片：用于各種生物大分子、細(xì)胞、組織的操作以及生物化學(xué)反應(yīng)的檢測(cè)。前一類目前在技術(shù)和應(yīng)用上很不成熟，一般情況下所指的生物芯片主要為生物分析芯片。根據(jù)作用方式分類主動(dòng)式芯片被動(dòng)式芯片affymetrix

基因芯片（GeneChip）是生物芯片技術(shù)發(fā)展最成熟和最先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的產(chǎn)品。世界十大基因芯片研制單位簡(jiǎn)要情況一覽生物芯片技術(shù)芯片方陣的構(gòu)建樣品的制備生物分子反應(yīng)信號(hào)的檢測(cè)。芯片制備

一類是原位合成（即在支持物表面原位合成寡核苷酸探針），適用于寡核苷酸，通過光引導(dǎo)蝕刻技術(shù)。已有P53、P450，BRCAI/BRCA2等基因突變的基因芯片。原位光刻合成

壓電打印法(Piezoelectricprinting)一類是預(yù)合成后直接點(diǎn)樣，多用于大片段DNA，有時(shí)也用于寡核苷酸，甚至mRNA。是將提取或合成好的多肽、蛋白、寡核苷酸、cDNA、基因組DNA等通過特定的高速點(diǎn)樣機(jī)器人直接點(diǎn)在芯片上。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)簡(jiǎn)易低廉，被國(guó)內(nèi)外廣泛使用

。接觸式點(diǎn)樣非接觸式點(diǎn)樣樣品制備生物樣品往往是復(fù)雜的生物分子混合體，除少數(shù)特殊樣品外，一般不能直接與芯片反應(yīng)，有時(shí)樣品的量很小。所以，必須將樣品進(jìn)行提取、擴(kuò)增。先對(duì)檢測(cè)樣品DNA/mRNA樣本須先PCR擴(kuò)增，獲取其中的蛋白質(zhì)或DNA、RNA，然后再被熒光素或同位素標(biāo)記，以提高檢測(cè)的靈敏度和使用者的安全性。最后與 DNA探針雜交。發(fā)生雜交的探針上的熒光被激發(fā)后被探測(cè)器檢測(cè)到，檢測(cè)到的熒光信號(hào)通過計(jì)算機(jī)軟件處理后就可直接讀出雜交圖譜。檢測(cè)儀器

磷感屏成像系統(tǒng)

熒光芯片掃描儀數(shù)據(jù)分析

圖像分析：激光掃描儀Scanner得到的Cy3/Cy5圖像文件劃格，確定雜交范圍，過濾背景噪音，提取得到基因表達(dá)的熒光信號(hào)強(qiáng)度值，最后以列表形式輸出。標(biāo)準(zhǔn)化處理：由于樣本差異、熒光標(biāo)記效率和檢出率的不平衡，需對(duì)cy3和cy5的原始提取信號(hào)進(jìn)行均衡和修正才能進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化正是基于此種目的。Ratio分析：

Cy3/Cy5的比值，又稱R/G值。一般0.5-2.0范圍內(nèi)的基因不存在顯著表達(dá)差異，該范圍之外則認(rèn)為基因的表達(dá)出現(xiàn)顯著改變。聚類分析：實(shí)際是一種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。通過建立各種不同的數(shù)學(xué)模型，可以得到各種統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，確定不同基因在表達(dá)上的相關(guān)性，從而找到未知基因的功能信息或已知基因的未知功能。應(yīng)用領(lǐng)域

基因表達(dá)水平的檢測(cè)基因診斷藥物篩選個(gè)體化醫(yī)療測(cè)序生物信息學(xué)研究臨床應(yīng)用

疾病診斷藥物篩選指導(dǎo)用藥及治療方案預(yù)防醫(yī)學(xué)腫瘤治療基因登芯片盯技術(shù)儲(chǔ)通過研對(duì)腫威瘤基核因表粥達(dá)譜篩分析,組成炮腫瘤陡基因其診斷童芯片,研究著腫瘤延基因召的功吼能,既可鐘用于居腫瘤量普查,又能誕達(dá)到傷早期附診斷庫和早桑期治劈燕療的蟻目的。根據(jù)SA倘RS冠狀氣病毒伐的TO焦R2株為門參考弊序列愛，通械過設(shè)善計(jì)出30條特白異的60訴m胳er寡核掌苷酸話（ol非ig饞e），朵制備ol機(jī)ig伏e基因配芯片邀，可貌用于司ＳＡ閑ＲＡ低－Ｃ呈ｏｖ電的檢付測(cè)。環(huán)境煙保護(hù)在環(huán)境宿保護(hù)桿上，麗基因逮芯片雄也廣畢泛的名用途習(xí)，一銀方面鈔可以太快速兔檢測(cè)炮污染填微生宮物或娘有機(jī)栗化合夏物對(duì)識(shí)環(huán)境裂、人繡體、轎動(dòng)植定物的預(yù)污染騎和危掌害，爛同時(shí)殖也能織夠通負(fù)過大浪規(guī)模亦的篩萄選尋摸找保抵護(hù)基述因，供制備慕防治藍(lán)危害瓶的基揚(yáng)因工驗(yàn)程藥攏品、摔或能守夠治吩理污慚染源點(diǎn)的基此因產(chǎn)迷品。司法基因芯退片還癢可用捷于司基法，曉現(xiàn)階岸段可停以通望過DN場(chǎng)A指紋鄉(xiāng)豐對(duì)比忘來鑒技定罪粒犯，城未來撇可以鋼建立口全國(guó)瀉甚至生全世賤界的DN孟A指紋償庫，四到那省時(shí)以懼直接驢在犯影罪現(xiàn)朽場(chǎng)對(duì)遭可能俗是疑宗犯留鮮下來危的頭西發(fā)、席唾液賀、血相液、醋精液努等進(jìn)蛇行分廳析，蛙并立夕刻與DN泰A罪犯米指紋乒庫系膀統(tǒng)存變儲(chǔ)的DN滅A“指紋侵”進(jìn)熔行比軟較，可以盡炸快、樣準(zhǔn)確盡的破建案。敗目前該，科撲學(xué)家并正著仁手于障將生靈物芯臟片技月術(shù)應(yīng)農(nóng)用于謝親子極鑒定角中，建應(yīng)用歲生物枯芯片瓶后，評(píng)鑒定拉精度賞將大廉幅提左高?，F(xiàn)代晝農(nóng)業(yè)基因撥芯片泄技術(shù)羅可以蛋用來夢(mèng)篩選寄農(nóng)作及物的斜基因否突變擾，并刃尋找擺高產(chǎn)蟲量、膊抗病施蟲、悟抗干歸旱、場(chǎng)抗冷相凍的聚相關(guān)幫基因胳，也莊可以豎用于繁基因駐掃描珍及基痰因文觸庫作視圖、治商品盤檢驗(yàn)扮檢疫旋等領(lǐng)觀域。栗目前夸該類艷市場(chǎng)脹尚待水開發(fā)鑼。1）政策劉問題：20茫11年5月以概前，枯生物鄙芯片于一直沃歸屬穿于第讓三類插醫(yī)療繡器械銳，過嚷高的醋政策貫門檻糊，嚴(yán)赴重制每約了毒眾多礦中小同企業(yè)鎖對(duì)這獎(jiǎng)個(gè)行絞業(yè)介貢入。沉后在磁高層堂領(lǐng)導(dǎo)擁的關(guān)業(yè)注下施，衛(wèi)耗生部抬才將聲其調(diào)眨整為鉛二類先醫(yī)療鈴器械蘇。2）技術(shù)桂問題：?jiǎn)尉酮M府義的潔生物鄉(xiāng)豐芯片塞技術(shù)摩，應(yīng)僻該說耍是穩(wěn)采定和塞成熟殊的。倆但就蒼完整鋤的生詢物芯昏片技厭術(shù)，蹄特別望是應(yīng)杏用到廁民用摔市場(chǎng)律的生慚物芯躁片，掉應(yīng)該蟲包括咱生物宅芯片爸的各旺種試鍋劑、禁各種什耗材州、配動(dòng)套儀尖器和危分析裝軟件汁，在弱這里骨面，嫁配套駁儀器鉗特別住是自袖動(dòng)化福的反鞋應(yīng)儀雁器嚴(yán)厭重滯盲后。水雖然寺目前飽市場(chǎng)協(xié)已有腹幾款蔥生物專芯片殼雜交循儀，咬但均言存在于通量孩低或棉價(jià)格皺過高忙的問躬題。遲高通困量、墨自動(dòng)因化的席雜交絨儀不塘解決口，大迅規(guī)模光的民廊用市也場(chǎng)應(yīng)連用難澆！3）價(jià)格西問題：目前的會(huì)國(guó)內(nèi)比市場(chǎng)獄基本占被國(guó)牙外大竿廠占潑領(lǐng)，栽單這朋一點(diǎn)勸，就撿決定叼了無穗論是喉生物筐芯片古產(chǎn)品念還是維生物奧芯片震技術(shù)糧服務(wù)環(huán)的價(jià)移格都約不會(huì)湊便宜應(yīng)。4）市場(chǎng)孝次序:客觀的啟說目吸前的魚國(guó)內(nèi)掉生物豎芯片歌市場(chǎng)往并不矮處于粱一個(gè)嘩有序?yàn)?、開懼放、終公平悼的狀辱態(tài)，庸這具房誠(chéng)體體溪現(xiàn)在神：行可業(yè)內(nèi)啄的幾果個(gè)國(guó)篇家隊(duì)標(biāo)即扮媽演規(guī)廟則制躺定者剛，又哈扮演約游戲材參與醉者；炭易感您基因晚的基才因檢己測(cè)所勸采用艱的短高視的樸、傳毛銷式彩的營(yíng)么銷模矩式以巨及理狐論依擱據(jù)的僑不嚴(yán)練謹(jǐn)性嫂嚴(yán)重連地傷燦害了工生物哪芯片滴在大燈眾的腐心中哈形象滅?；蚪镄酒难幸堪l(fā)展方弦向進(jìn)一丈步提磨高探紀(jì)針陣藥列的刃集成節(jié)度，籠如有煩多家吐公司已的芯敬片陣崖列的父集成模度已塞達(dá)1.始0×執(zhí)10萬5左右覺，這迅樣基巖因數(shù)客量在1.濕0×舉10巡壽5以下倍的生尾物體秒（大毫多數(shù)述生物榮體）研的基震因表油達(dá)情北況只旁用一析塊芯歲片即沉可包堂括。提高夫檢測(cè)膜的靈請(qǐng)敏度液和特綁異性許。如約檢測(cè)心系統(tǒng)炸的優(yōu)芝化組毯合和繪采用卡高靈朱敏度拒的熒被光標(biāo)浩志。鼻多重暢檢測(cè)蠢以提盲高特菜異性此，減顏少假掌陽性耳。高自梳動(dòng)化橡、方經(jīng)法趨欲于標(biāo)盡準(zhǔn)化輩、簡(jiǎn)伙單化廊，成菠本降漿低。墳價(jià)格膝高昂峽是目音前推織廣應(yīng)糾用的沸主要覽障礙將之一威，但縮慧隨著雄技術(shù)剪的革吹新，項(xiàng)基因韻芯片倉的價(jià)犯格將勺會(huì)大辨大降所低。高穩(wěn)紗定性幸。寡烈核苷征酸探余針、RN導(dǎo)A均不仰穩(wěn)定痛，易醋受破史壞。徒而肽陪核酸總（PN燃A）有漢望取竊代普作通RN關(guān)A/臉DN格A探針唉，可天以確下保探霉針的陽高穩(wěn)寄定性綱。研制孔新的售應(yīng)用猾芯片貼，如19框99年美籍國(guó)環(huán)桿保局(E括PA亮)組織遷專家完研討贈(zèng)會(huì)，螺討論匪了毒俱理學(xué)凝芯片芳的發(fā)嫁展策蝕略。資近來分多種氣新的慚生物垃芯片煎不斷缺問世痛，這塔是物逃理學(xué)韻、生評(píng)物學(xué)瓦與計(jì)進(jìn)算機(jī)染科學(xué)層共同龍的結(jié)翻晶。研制霜芯片斤新檢規(guī)測(cè)系集統(tǒng)和行分析籌軟件杰，以毯充分怎利用堵生物黨信息全。芯片挽技術(shù)甚將與柔其它京技術(shù)廚結(jié)合味使用抽，如苗基因尾芯片PC半R、納的米芯籍片等況。不同拔生物秩芯片航間綜六合應(yīng)就用，叔如蛋宇白質(zhì)策芯片偉與基淋因芯洋片間蔥相互醋作用碑等，杏可用餃于了柄解蛋王白質(zhì)誦與基抄因間辣相互們作用幼的關(guān)道系。大事敞記19薪91年Af牽fy羅ma予tr廉ix公司食福德堪（Fo腹do決r）組集織半喂導(dǎo)體談專家損和分續(xù)子生膚物學(xué)勁專家避共同每研制定出利植用光薦蝕刻阿光導(dǎo)肝合成黃多肽議；19腔92年運(yùn)艇用半右導(dǎo)體純照相誦平板莫技術(shù)蔽，對(duì)犬原位暴合成盤制備擁的DN留A芯片錯(cuò)作了潮首次結(jié)報(bào)道仇，這棒是世美界上棕第一棋塊基誕因芯欄片；19漲93年設(shè)釣計(jì)了就一種念寡核焦苷酸膠生物遵芯片垮；19狡94年又舍提出耽用光阿導(dǎo)合史成的揭寡核芝苷酸乞芯片析進(jìn)行DN示A序列瞎快速雅分析偽；19村96年靈辟活運(yùn)胸用了疤照相本平板百印刷揀、計(jì)裳算機(jī)斤、半咸導(dǎo)體寺、激婆光共夸聚焦彼掃描奴、寡鮮核苷秘酸合滅成及籠熒光息標(biāo)記滿探針倚雜交霸等多吐學(xué)科醋技術(shù)渣創(chuàng)造息了世寧界上孤第一單塊商侍業(yè)化輝的生頃物芯延片；19裂95年，揚(yáng)斯坦伐福大那學(xué)布澇朗（P．Br俯ow經(jīng)n）實(shí)黨驗(yàn)室題發(fā)明側(cè)了第咬一塊新以玻陪璃為厚載體狼的基蹄因微崗矩陣叔芯片概。20民01年，難全世仿