基因芯片技术在诊断微生物学中的研究进展及应用-论文

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1、黑龙江农业科学2015(7):168〜170HeilongjiangAgriculturalSciences基因芯片技术在诊断微生物学中的研究进展及应用田美慧，杨洪一(东北林业大学生命科学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：近年来，基因芯片技术发展迅速，已广泛应用于多种领域，被视为一次意义深远的现代科技革命。通过总结基因芯片制备技术及其在诊斷微生物学的应用进展，分析目前在临床应用中存在的问题和不足，指出展因序列信息缺乏和专利限制等因素是制约该技术发展和应用的瓶颈，为未来基因芯片技术的发展提供参考和借鉴。关键词

2、：基因芯片；诊斯微生物学；临床应用中图分类号：Q789文献标识码：A文章编号:1002-2767(2015)07-0168-031X)1：10.11942/j.issnl002-2767.2015.07.0168诊断微【生物学基因芯片技术是近20年来分子生物学技术的重大发明，已经逐渐被应用到各个领域中，在微生物的诊断方面，这一技术更是起到了决定性的作用。与传统的诊断方法相比较，它缩短了检测时间，提升了效率，且敏感程度极高，因此这一技术的应用将会为诊断微生物学的研究带来更加广阔的前最。诊断微生物学(Diagno

3、sticMicrobiology)是一门研究临床常见微生物的相关检测和诊断技术的学科⑴。为了准确获取微生物诊断的结果，需在严格消毒确保无菌的条件下，从濒临死亡或死亡几小时内的动物体中采取病料来保持病料新鲜，根据临床初步诊断所怀疑的若干种疾病以及需要检査的项目来确定采集病料的种类。使用传统的鉴别方法采样后，需要先对微生物进行培养，待长出菌落后才能开始鉴定，整个过程鉴定周期长且精确度不髙。现代分子技术的快速发展和应用无疑为这门学科解决很多问题，例如在核酸检测方法正式应用之前，需要用组织培养的方法来寻找脑脊液中单纯

4、的疱疹病毒几乎是一项不可能完成的任务，而现在则可以利用分子技术直接在待检DNA上检测，几小时之内就可以确定是頁有籍毒存在⑵。利用基因芯片技术还能够快速、准确、高效的进行诊断，例如疱疹性脑炎是儿童常见的中枢神经系统的感染性疾病，与收稿日期：2015-02-02基金项目：国家自然科学基金资助项目(31300573)第一作者简介：田美^(1988-),女，黑龙江省双鸭山市人，硕士•从事微生物学研究•E-mail：tianm&hui88@]26.com。通讯作者：杨洪一(197&),男，吉林省九台市人，博士，副教授•

5、从事微生物学研究。E-mail；yhyil@sohu.com。疱疹病毒的DNA具有较高的同源性，利用多聚酶基因区设计引物和寡核昔酸探针，制成基因芯片，用多重PCR技术可以一次性同时扩增并标记鉴定分型7种人的疱疹病毒，整个检测过程只需4〜5h⑷o2诊断微生物学中基因芯片的制备基因芯片(genechip)又称DNA芯片(DNAchip).DNA微阵列(DNAmicroarray).生物芯片，它可以把数目大的核酸片段(寡聚核昔酸、cDNA、基因组DNA)按照前期所设定的顺序依次固定在硅片、玻片等载体之上，构成一个

6、二维DNA探针阵列，然后将目的基因和芯片上的探针分子进行杂交，通过检测杂交后的信号强度来获取目的基因的序列信息⑷。基因芯片作为一种先进大规模、高通量、连续自动化的检测技术，其主要的优点有：高度灵敏、准确；快速简便；可同时检测多种疾病。2.1探针的设计核糖体是细菌貝有的唯一一个细胞器结构，是将氨基酸合成蛋白质的分子机器。编码rRNA的基因碱基序列是按照16S—23S—5S的顺序排布的，被两个非编码区间隔开，16SrDNA、23SrDNA和5SrDNA这三个组分共同形成一个RNA操纵子。通常16SrDNA和23S

7、rDNA序列都可以作为较理想的基因序列，这两段基因序列都是由保守区和可变区共同组成的，承担的是生物学中最重要的功能，在进化的压力下逐渐演变为保守区。可以在很多细菌细胞中找到，它来源广、通用性强，因此是最合适的探针来源。2.2载体材料的选择载体表面应该选择可在结合之后发生化学变化的基团，使DNA分子之间进行偶联，同时载体的性质必须非常稳定，因为只有稳定程度高且具备优良化学性质的载体，才可以在反应过程中承受透射光或反射光的多次测量。通常这两类材料可作为载体即固体片状和薄膜状。其中玻片、硅片和瓷片等是主要的固体片状

8、材料，而膜性材料主要有硝酸纤维素膜、尼龙膜以及聚丙烯膜等⑸。2.3芯片的制备原位合成法是以组合化学的合成原理作为基础，利用一组定位模板来确定基片表面化学性质不同的个体联位点及其排列次序，并以此为基础将探针直接在载体上进行合成。这个过程中最重要的是高空间分辨率通过基板定位技术和高产率的DNA化学合成技术的完美结合。光去保护并行合成法、虚拟掩模法、喷印合成法、光致酸合成法和分子印章原位合成法等都是常用的