第十三章 分子标记及生物芯片技术与应用续

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1、生物芯片陈全家新疆农业大学农学院1生物芯片生物芯片是近年来在生命科学研究领域中崭露头角的一项新技术。它通过使用半导体工业中的微加工和微电子技术，和其它相关技术，将现在庞大的分立式生物化学分析系统缩微到半导体硅芯片中。从而具有高速度、分析自动化、和高并行处理能力。生物芯片技术大浪潮在本世纪末已成为研究HIV、癌症、新药开发、疾病诊断、基因治疗、新食品开发及生命科学的一条光辉大道，它与PCR技术相媲美，成为21世纪的主流。DNA微点阵芯片是生物芯片中最常见的一种，这一技术使点、线、面呈现在一起，它可

2、将成千上万个的生物讯息密码储存在一片固相基质上，与电脑芯片相比被称为生物芯片。新疆农业大学农学院2生物芯片生物芯片诞生的划时代意义国内外生物芯片的研究进展生物芯片研究开发的目标新疆农业大学农学院3生物芯片诞生的划时代意义世界普遍认为：“21世纪将是生命科学的世纪”，“生物芯片将象计算机芯片一样成为新世纪即将来临的又一次高新科技革命的奠基石”。计算机芯片诞生给人类带来的冲击生物芯片给医学和生命科学带来的革命即将来临的国际医学网生物芯片的科学价值新疆农业大学农学院4计算机芯片诞生给人类带来的冲击19

3、46年世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学问世1947年美国电报电话公司贝尔实验室的三位科学家巴丁、布莱顿和肖克莱研制出世界上第一只半导体晶体管（Transister）1958年美国硅谷快捷半导体公司（FairchildSemiconductorCorp.)研制出世界上第一块集成电路IC1971年英特尔公司研制出了世界上第一块将运算器和控制器集成一体的微处理器芯片1994年国际因特网问世，为人类的生活开辟了崭新的空间新疆农业大学农学院5生物芯片给医学和生命科学带来的革命199

4、1年美国Affymax公司开始研制生物芯片1992年美国Affymetrix宣告成立——世界上第一个生物芯片专业制造厂家1996年Affymetrix公司的基因芯(检测p53、p450、RCA1/BRCA2等基因突变)片产品首次投放市场1998年美国Nanogen公司程京博士领导的研究小组在世界权威学术刊物《NatureBiotechnology》报道了世界上首例缩微生物芯片实验室1999年美国Motorola公司推出生物芯片系统2001年本世纪三大计划的最后一项计划――“人类基因组计划”将在2

5、001年提前完成新疆农业大学农学院6什么是生物芯片(Biochips)？生物芯片是将大量生物识别分子按预先设置的排列固定于一种载体（如硅片、玻片及高聚物载体等）表面，利用生物分子的特意性亲和反应，如核酸杂交反应，抗原抗体反应等来分析各种生物分子存在的量的一种技术。新疆农业大学农学院7新疆农业大学农学院生物芯片的分类8生物芯片的分类根据用途还可以把生物芯片分为两类：信息生物芯片（information-biochip）和功能生物芯片（function-biochip）。新疆农业大学农学院9生物芯片

6、的分类芯片：reversenorthern-dotblots基因芯片：检测基因突变基因表达谱芯片：检测基因表达水平蛋白质芯片：蛋白质在载体上的有序排列，依据蛋白质分子、蛋白质与核酸相互作用的原理进行杂交、检测和分析。组织芯片：从不同的组织内进行活体解剖后取出圆柱状的组织，然后包埋在受体区组内新疆农业大学农学院10生物芯片的分类寡核苷酸芯片、cDNA芯片、Genomic芯片模式一：是将靶DNA固定于支持物上，适合于大量不同靶DNA的分析，模式二：将大量探针分子固定于支持物上，适合对同一靶DNA进行

7、不同探针序列的分析。新疆农业大学农学院11生物芯片的应用基因表达水平的检测基因诊断药物筛选个体化医疗测序生物信息学研究新疆农业大学农学院12生物芯片的制作说了那么多了，生物芯片到底怎么做呢？新疆农业大学农学院13生物芯片的制作载体的材料在制作生物芯片时，载体材料很多，大致可分为四类：1．无机材料2．天然有机聚合物3．人工合成的有机高分子聚合物4．各种高分子聚合物制成的各种膜新疆农业大学农学院14生物芯片的制作点样设备Telechem公司全新SpotBotPersonalMicroarra

8、yer一台台式普通离心机大小(30cmx30cmx22cm)的个人芯片点样机功能相当完备。新疆农业大学农学院15生物芯片的制作新疆农业大学农学院16生物芯片的优点基因芯片的最大优点在于其高通量。传统方法检测众多基因要经历多次实验而且自动化程度低，因而每次实验之间是存在系统误差的。基因芯片可以克服这个缺点，众多基因的探针的标记、杂交等过程是在一次实验过程中完成的，而且自动化程度高，数据客观可靠。新疆农业大学农学院17生物芯片的缺点基因芯片的缺点在于其不能对待检测基因在多细胞类型组织中的精确定位进行