關于基因芯片講義定義基因芯片又稱DNA芯片（DNAChip）或生物芯片(Biologicalchip),是指將大量探針分子固定于支持物上，然后與標記的樣品進行雜交，通過檢測雜交信號的強度及分布進而對靶分子的序列和數量進行分析。第2頁,共19頁，2024年2月25日，星期天基本構造1.支持物：如玻片、硅片、NC膜、Nylon膜2.探針：高密度的探針序列按照一定的次序固定在支持物上，每個位點的序列是已知的外觀探針支持物剖面圖平面局部放大第3頁,共19頁，2024年2月25日，星期天基因芯片技術流程

探針的設計與制備支持物的類型與預處理芯片的制作點樣后處理樣品的準備雜交與雜交后清洗檢測分析第4頁,共19頁，2024年2月25日，星期天基本過程

用生物素標記并經擴增（也可使用其它放大技術）的靶序列或樣品然后再與芯片上的大量探針進行雜交用鏈霉親和素(streptavidin)偶聯(lián)的熒光素（常用的熒光素還有l(wèi)assamine和phycoerythrin）進行顯色圖象的采集用落射熒光顯微鏡(epifluorescencemicroscope)、激光共聚焦顯微鏡或其它熒光顯微裝置對片基掃描由計算機收集熒光信號，并對每個點的熒光強度數字化后進行分析。第5頁,共19頁，2024年2月25日，星期天基因芯片的分類

基因芯片有不同的分類方法：①按其片基不同可分為無機片基芯片和有機合成片基芯片；②按其應用不同，可分為表達譜芯片、診斷芯片、檢測芯片；③按其結構不同可分為DNA陣列和寡核苷酸芯片；④按其制備方法不同可分為原位合成芯片和合成后交聯(lián)芯片(合成后點樣芯片)。第6頁,共19頁，2024年2月25日，星期天制作方法光刻DNA合成法點接觸法噴墨法第7頁,共19頁，2024年2月25日，星期天光刻DNA合成法

寡聚核苷酸原位光刻合成技術是由Affymetrix公司開發(fā)的，采用的技術原理是在合成堿基單體的5‘羥基末端連上一個光敏保護基。合成的第一步是利用光照射使羥基端脫保護，然后一個5‘端保護的核苷酸單體連接上去，這個過程反復進行直至合成完畢。使用多種掩蓋物能以更少的合成步驟生產出高密度的陣列，在合成循環(huán)中探針數目呈指數增長。優(yōu)點：合成效率高，點陣密度高，實現(xiàn)標準化和批量化大規(guī)模生產缺點：設備昂貴，技術復雜，反應產率低第8頁,共19頁，2024年2月25日，星期天點接觸法(點膜法)點樣法是將合成好的探針、cDNA或基因組DNA通過特定的高速點樣機器人直接點在芯片上。采用的機器人有一套計算機控制三維移動裝置；多個打印/噴印針的打印/噴印頭；一個減震底座，上面可放內盛探針的多孔板和多個芯片。根據需要還可以有溫度和濕度控制裝置；針洗滌裝置。打印/噴印針將探針從多孔板取出直接打印或噴印于芯片上。直接打印時針頭與芯片接觸，而在噴印時針頭與芯片保持一定距離。優(yōu)點：設備廉價，技術簡便，研制周期短，靈活性高缺點：點陣密度低

第9頁,共19頁，2024年2月25日，星期天噴墨法芯片原位噴印合成原理與噴墨打印類似，不過芯片噴印頭和墨盒有多個，墨盒中裝的是四種堿基等液體而不是碳粉。噴印頭可在整個芯片上移動并根據芯片上不同位點探針的序列需要將特定的堿基噴印在芯片上特定位置。該技術采用的化學原理與傳統(tǒng)的DNA固相合成一致，因此不需要特殊制備的化學試劑。第10頁,共19頁，2024年2月25日，星期天三

種

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圖第11頁,共19頁，2024年2月25日，星期天normalcancerDNADNA第12頁,共19頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共19頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共19頁，2024年2月25日，星期天GENERALSCANNING

-ScanArraySystem

第15頁,共19頁，2024年2月25日，星期天檢測分析

第16頁,共19頁，2024年2月25日，星期天芯片技術的應用

1.DNA序列測定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。2.蛋白質芯片基因組計劃后的另一項重要計劃：蛋白組計劃；正常與癌變細胞蛋白譜的差異分析。3.基因突變檢測與遺傳病和腫瘤診斷點突變，基因缺失、擴增、插入、重復、倒位等。4.藥物篩選在基因水平上尋找藥物靶標，毒性對基因的影響。5.微型化分析儀器

快速、平行、重復性檢測。第17頁,共19頁，2024年2月25日，星期天展望

盡管基因芯片技術已經在一些科學研究和醫(yī)學臨床實踐中得到了一些應用，但是在一些領域尤其在獸醫(yī)領域中基因芯片技術還尚處于初步的探索發(fā)展階段，在基因治療和基因疫苗的研制等方面基因芯片技術還沒有得到廣泛的應用，但隨著生物信息學的進步和發(fā)展，基因芯片技術一定會進一步成熟，必將給人類提供越來越多的方便，發(fā)