生物芯片-破解生命的奥秘

生物芯片的定义：

是指大量生物大分子如核酸片段、多肽分子甚至组织的切片、细胞等样本通过光导原位合成或微量点样有序固化在支撑物中。

可采用玻片、硅片、尼龙膜、聚丙烯酰胺凝胶等支撑物作为载体。

根据固定在芯片上的探针类型，生物芯片分为以下类型：

(一)DNA芯片

（1）原理：

以大量已知序列的寡核苷酸片段或基因片段为探针。在适当的支撑物上有序、高密度地排列和固定。

然后根据碱基配对的原则与标记的样品杂交。通过分析检测现有杂交信号的强度和分布特性。

研究基因序列和功能的规模和高通量。

DNA芯片技术是核酸地杂交理论的理论基础

(2)DNA芯片技术的步骤

1.芯片制备:探针设计(表达芯片、单核苷酸多态性、特定突变位点)

2.载体的选择和预处理：为了使探针能够稳定地固定在片基上，需要对片基表面进行化学预处理。

3.DNA芯片制备:分为原位合成(在片合成)和直接点样(离片合成)两种方法。

4.样品的制备：包括核酸分子的纯化、扩展和标记。样品的标记主要采用荧光标记法。

(3)结果分析杂交

1.杂交反应:如果检测到表达，杂交需要高盐浓度、低温和长时间。

2.杂交信号检测:荧光法是较常用的

3.数据分析：由专门的软件分析数据

DNA芯片在医学中的应用:

基因分析表达、基因类型、基因突变和多态性分析、疾病诊断（遗传疾病、传染病、肿瘤诊断和治疗）、药物筛查，指导临床用药，有效的产前筛查和诊断。

(二)表达谱芯片

原理：以CDNA或寡核苷酸片段为探针，将其固定在芯片上，用两种不同的荧光分子标记待检测样品和MRNA，然后等量混合。

利用竞争性杂交原理在芯片上与探针杂交，最后通过分析两组样本中基因表达水平的差异，判断两组样本中两种荧光强度的比值。

样品标记：双色荧光标记：

表达谱芯片在医学中的应用：可以大规模分析疾病、发育、分化、凋亡和特定生物过程中基因表达变化的综合信息。

(3)蛋白质芯片

原理：根据蛋白质分子、蛋白质与核酸、蛋白质与其它分子的相互作用。

以蛋白质或多肽为基础，将去有序固相载体的表面形成微阵列，标有荧光蛋白或其他分子。

通过荧光扫描各点的荧光强度，洗掉未组合的成分，分析它们之间的相互作用。

医学中蛋白质芯片技术的应用：

特异性抗原抗体检测、生化反应检测、疾病分子机制邪恶研究和疾病诊断。药物筛选和新药研发。

(4)芯片序列捕获技术

原理:是通过一系列寡核苷酸探针在捕获芯片上与全基因组DNA杂交，从而丰富特定基因组区域的技术。

关键步骤：重新测定相关基因或兴趣基因组区域的基因序列。

结论：生物芯片的主要特点是微量化、高通量和自动化。

在新基因发现、疾病发病机制、基因诊断、药物筛选和各种治疗方面的价值日益突出。