生物芯片理论与实验培训资料

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2、地扩大，技术方法也在一直不断地完善。按照用途来分，生物芯片又可以分为基因表达谱芯片、MicroRNA检测芯片、基因甲基化检测芯片、转录因子DNA吸附位点检测芯片、微生物检测芯片等等；可以预计，在生物芯片技术中，能高通量并行分析成千上万个基因表达的基因表达谱芯片技术在未来10年内将会成为分子生物学实验室中常规的实验技术。基因表达谱芯片技术普及的原因除了它的重复性、精确性、灵敏度等技术指标逐步改善，已经能与传统的方法，例如NorthernBlot、定量RT-PCR方法相媲美外，还将得益于具有自主知识产权的国产关键生物芯片仪器研制开发的成功。国内的很多生命科学研究者已经从原来的单个基因、

3、单个蛋白的角度转入到组学研究水平，并开始在使用与组学研究特点相适应生物芯片技术。针对国内已经或者正在准备搭建生物芯片平台的分子生物学实验室，生物芯片北京国家工程研究中心（简称“NERCBBT”）凭借国家工程中心的科研地位，利用本中心整合了分子生物学、精密仪器、光学、表面化学以及软件人才的优势，本着让研究者真正把生物芯片技术用于实际研究的原则，特举办生物芯片技术理论与实验操作培训班。此培训内容，很多来自于迄今为止的公开文献资料和我们实验室积累的经验；尽管我们尽可能及时跟踪国际上生物芯片技术领域内的进展，一些概念和技术方法可能还是没有及时更新，敬请读者谅解。生物芯片理论与实验培训资料理

4、论部分总概在什么情况下用到生物芯片技术？1、高通量；2、半定量以下研究中，哪些情况适合使用生物芯片技术？A、检测某个药物处理细胞后，观察细胞的基因表达情况；B、检测食品中是否有对人体有害的5种微生物存在；C、检测HPV病毒中的是否存在能引发子宫癌的11种高危亚型；D、检测牛奶中是否有结核杆菌存在；E、检测在造血干细胞的分化过程中miR-223是否有变化；目前生物芯片的发展趋势，是和组学平行发展起来的。生物芯片技术已经进入到了生命科学的哪些研究领域？12,13检测DNA片段的缺失与扩增3检测DNA上的SNP位点8,9检测DNA上甲基化位点5,6检测微生物的种类DNA芯片7检测基因表达

5、4检测microRNA表达2检测转录因子和DNA上的结合位点10,11蛋白芯片1小分子化合物检测芯片建立一种新的生物芯片技术平台，我们往往需要先从已利用其他技术方法确认的实验模型和实验数据出发，来对生物芯片的结果进行确认。1博奥生物生物芯片理论与实验培训资料理论部分基因表达谱芯片技术我们将以一个经典的实验模型来演示基因表达谱芯片技术是如何检测基因表达变化的。酿酒酵母的热激（Heatshock）反应是一个经典的研究基因表达变化的模型。大量的文献都报道过，酵母通过热激处理后，很多编码热激蛋白的基因表达上调，而一些编码核糖体蛋白的基因表达下调。1如何通过生物信息的方法高通量自动实现引物或

6、者探针的设计（有实验演示如何高通量设计大批探针或者PCR引物）1.1对于原核生物，设计PCR产物的cDNA芯片比较合适原因：A、原核微生物的RNA不带PolyA的尾巴，难以和rRNA区分开，因此对mRNA进行特异性的标记比较困难，获得较好的芯片杂交信号是原核表达谱芯片技术中的主要矛盾；B、原核微生物基因组DNA上所含内含子少，易于以基因组DNA序列为模板设计PCR引物。高通量自动设计PCR引物的原则主要包括：A、引物针对靶基因具有序列的特异性；B、上游、下游引物之间不容易形成引物二聚体；C、每条引物自身不容易形成发卡结构；D、PCR产物和其他的基因同源性尽可能小。1.2对于真核生物

7、，若基因序列已知，设计长Oligo探针的芯片比较合适原因：A、真核生物的基因组比较复杂，基因家族间的同源性较高，设计Oligo探针具有更好的特异性；B、真核生物的mRNA含有PolyA的尾巴，容易对mRNA进行特异性的标记，在Oligo芯片上获得较好的杂交信号已不是主要矛盾。高通量自动设计芯片上Oligo探针的原则主要包括：A、探针设计在60-70个碱基长度能保持杂交特异性和杂交信号强度的平衡；B、尽可能在靠近3’端1.5Kb内设计探针（原因和RNA的标记方法有关）；