基因芯片技术在中药基因组学研究中的应用

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1、基因芯片技术在中药基因组学研究中的应用作者：唐先明，王振月，赵海鹏，王宗权，陈智岩【摘要】该文基于现代基因组学特别是功能基因组学及一些生物技术手段的研究进展及发展趋势,从一个新的视角提出了开展“中药基因组学(TCMGenommics)”研究的策略。认为当前中药的现代化研究应集中体现于中药基因组学,并将以基因芯片等为核心的基因技术引入中药基因组学和现代中药研究。将中药的作用机理或功能利用能代表其功能的一组基因表达的影响来诠释。【关键词】基因芯片;中药基因组学;中药现代化　　Abstract：Inthispaperaneics”isproposedonthebasisofachievemen

2、tsandadvancesinthefieldsofHGP,biochipproteomics,biotechnologyandmodernanalytictechnologies.InordertoelucidatetheactionorfunctionofTCMethatmodernizationofTCMshouldfocusonTCMGenommicsandapplygenetechnologycentredupongenechiptoTCMGenommicsandmodernresearchofTCM.　　Keymics；ModernizationofTCM化学曾经在中药研究与

3、开发领域扮演了极为重要的角色，但今天药物研究与开发的基础已经由化学转变为生物学，尤其是分子生物学、基因组学和生物信息学。基因芯片作为20世纪90年代新兴的高度集成化的分析和研究手段，正在成为进行药物基因组学研究的主要平台。本文就基因芯片技术在中药基因组学研究中的应用进行综述。　　1基因芯片和中药基因组学的含义基因芯片（genechip）又称DNA芯片，是专门用于核酸检测的生物芯片，也是目前运用最广泛的微阵列芯片。它是指在固相载体上按照特定的排列方式固定大量序列已知的DNA片段，形成DNA微矩阵。将样品基因组DNA/RNA通过体外转录、PCR/RT-PCR扩增等技术掺入标记分子后，与位于微

4、阵列上的已知序列杂交，通过激光共聚焦荧光检测系统对芯片进行扫描，检测杂交信号强度，计算机软件进行数据的比较和综合分析后，即可获得样品中大量的基因序列特征或基因表达特征信息［1，2］。药物基因组学是分子药理学与分子生物学有机结合,研究药物效应基因的变异与药物效应之间的关系,其中所包含的中药基因组学(TCMGenomics)则是通过现代科技手段结合传统中药理论和现代科学理论，将中药的药性、功能及主治与其对特定疾病相关基因表达和调控的影响关联起来，在分子水平上用现代基因组学，特别是用功能或疾病基因组学的理论来诠释传统中药理论及作用机理［3］。　　2基因芯片在中药基因组学研究中的应用基因芯片是研

5、究分析基因的一种强有力的分子生物学技术，是进行表达中药基因组学研究的主要工具［4］。通过中药基因组学研究，可开发中药基因芯片。中药基因芯片作为“中药基因组学”的又一重点,将从根本上改变长期以来人们对中药的研究手段和认识层次。中药基因芯片将是高通量、高效率的从分子水平上研究中药的最新技术手段。中药基因芯片包括分类、鉴定芯片和药物筛选芯片两种重要类型,前者可以用于对中药材料及制成品的定性、定量分析,在药物鉴定、质量保证方面具有极为重要的应用价值,还可用于寻找、发现中药新基因；后者用于中药的药效筛选以及药理分析,还可用于证实、发现中药新品种。而在药物的遗传学研究中，基因芯片是进行候选基因的多态

6、性筛查的有效手段。目前研究表明大部分人基因高频等位基因变异，而约有90％的变异是单核苷酸多态性(SNP)［5］，在人类基因组上大约有142×108SNP。而这些SNP构成了大部分人类多样化表型的遗传基础。将影响药物反应的所有多态性基因置于一张芯片上作为临床分子诊断工具，用来选择适于个体的合适药物治疗方案和剂量，是实现个体化给药的前提［6～8］。　　2.1药靶的研究药靶确切的含义是指药物直接作用的生物大分子物质，选择合适的药靶是基于机理筛选药物的关键因素之一。目前已知可作为药靶的基因约500个，Drep等［13］采用cDNA芯片分析一种中药成分PC-SPES治疗前列腺癌的作用机制，发现该成

7、分作用于LNCaP前列腺癌细胞株24h后，有156个基因表达发生了改变。有趣的是，编码细胞周期调控蛋白、α和β微管蛋白及雄激素受体的基因表达都下调，提示PC-SPES介导的细胞毒作用可能是调控细胞周期、细胞结构及雄激素反应的基因改变的结果。　　2.3中药毒副作用研究由于中药的作用机理是复杂的，在传统意义上讲是通过调节机体的整体功能而起治疗作用。利用传统药理毒理研究方法，对中药从整体、器官、细胞乃至分子水平很难进行较全面的评价。在中药