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1、生物芯片与高通量筛选技术主要内容生物芯片基因芯片（DNA芯片）蛋白质芯片（ProteinChips）细胞芯片组织芯片高通量筛选生物芯片生物芯片(biochip)是指采用微量点样等方式,将核酸片段、多肽分子、组织切片和细胞等生物样品有序地固定于支持物(如玻片、硅片、尼龙膜等载体)的表面,组成密集二维阵列,然后与已标记的待测生物样品中的靶分子进行杂交、或用免疫组织化学、原位杂交等技术使待检分子可视化,最后通过特定的仪器如激光共聚焦扫描仪或电荷偶联摄影像机(CCD)对可视化信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析,从而判断样品中靶分子的相对数量。由于常用玻片/硅片作为固相支持物,且在制备过程
2、模拟计算机芯片的制备技术,所以称之为生物芯片技术。生物芯片根据芯片上固定的生物物质的不同,生物芯片分为基因芯片(Genechip)、蛋白质芯片(proteinchip)、细胞芯片(cellchip)、组织芯片(tissuechip);如芯片上固定的是寡核苷酸或DNA,就称为基因芯片或DNA微阵列(DMAMicroarray);又如芯片上固定的是组织,就称为组织芯片。基因芯片（GeneChips）定义：就是按特定的排列方式固定有大量基因探针/基因片段的硅片、玻片、塑料。基因芯片技术是高效地大规划获取相关生物信息的重要手段。应用领域:主要有基因表达谱分析、新基因发现、基因突变及多态性分析、
3、基因组文库作图、疾病诊断和预测、药物筛选、基因测序。基因芯片作用原理采用高速打印或光刻合成技术可在硅片、玻璃或尼龙膜上制造DNA微阵列即基因芯片；样品DNA/RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入荧光标记分子,与微阵列杂交后通过荧光扫描仪器扫描及计算机分析即可获得样品中大量基因序列及表达的信息。FlowchartofcDNAmicroarray基因制备方法分为两大类:一类是原位合成;一类是直接点样；原位合成适用于寡核苷酸;直接点样多用于大片段DNA,有时也用于寡核苷酸,甚至mRNA。原位合成有两种途径。一是光刻法;一是压电打印法。光刻法可以合成30nt左右,打印法可以合成40250n
4、t,光刻法每步缩合率较低,一般说喷印法特异性应比光刻法高。此外,喷印法不需特殊的合成试剂。与原位合成法比较点样法较简单,只需将预先制备好的寡核苷酸或cDNA等样品通过自动点样装置点于经特殊处理的玻离片或其它材料上即可。芯片的种类电子芯片：带有阳电荷的硅芯片、芯片经热氧化,制成1mm×1mm的阵列、每个阵列含多个微电极,在每个电极上通过氧化硅沉积和蚀刻制备出样品池。将连接链亲和素的琼脂糖覆盖在电极上,在电场作用下生物素标记的探针即可结合在特定电极上。三维芯片：三维生物芯片实质上是一块显微镜载玻片,其上有10,000个聚乙烯酰胺凝胶条,每个凝胶条可用于靶DNA,RNA和蛋白质的分析。先把已
5、知化合物加在凝胶条上,再用3cm长的微型玻璃毛细管将待测样品加到凝胶条上。每个毛细管能把小到012nl的体积打到凝胶上。基因芯片应用基因表达谱分析新基因发现基因突变及多态性分析基因组文库作图疾病诊断和预测药物筛选基因测序基因表达谱分析基因芯片技术可清楚地直接快速地检测出以1:300,000水平出现的mRNA,且易于同时检测成千上万的基因。Lockhart等人对芯片技术定量检测基因表达及其敏感性、特异性进行了研究。在阵列的杂交实验中,从克隆cDNA文库或直接从细胞mRNA制备标记RNA靶,用于杂交的RNA靶通过体外转录反应掺入荧光素标记的核糖核苷酸制备,然后随机地将该RNA靶裂解为平均5
6、0—100个碱基大小的片段,样品与阵列杂交30分钟到22小时,阵列的荧光影像用特制的扫描共聚焦显微镜检测。新基因发现定量检测大量基因表达水平在阐述基因功能、探索疾病原因及机理、发现可能的诊断及治疗靶等方面是很有价值的。如该技术在炎症性疾病类风湿性关节炎(RA)和炎症性肠病(IBD)的基因表达研究中,由RAIBD组织制备探针,用Cy3和Cy5荧光素标记,然后与靶cDNA微阵列杂交,可检测出炎症疾病诱导的基因如TNF－或粒细胞集落刺激因子,同时发现一些以前未发现的基因如HME基因和黑色素瘤生长刺激因子。DNA序列分析人类基因组计划的实施促进了更高效率的、能够自动化操作的测序方法的发展。芯
7、片技术中杂交测序(SBH)技术及邻堆杂交(CSH)技术一种新的高效快速测序方法。用含65，536个8聚寡核苷酸的微阵列,采用SBH技术,可测定200bp长DNA序列,采用67,108,864个13个聚寡核苷酸的微阵列,可对数千个碱基长的DNA测序。SBH技术的效率随着微阵列中寡核苷酸数量与长度的增加而提高,但微阵列中寡核苷酸数量与长度的增加则提高了微阵列的复杂性,降低了杂交准确性。CSH技术弥补了SBH技术存在的弊端,CSH技术的应用增加了微阵
