生物芯片与临床应用

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1、生物芯片与临床应用生物芯片与临床应用摘要生物芯片技术是近几年来发展起来的一种高通量、快速和高度并行性、微量化和自动化等特点的分析技术。目前已成为研究生命本质及疾病发生发展规律的重耍手段。本文对生物芯片技术的基本概念、分类、特点、基本原理及其在部分疾病研究中的应用进行回顾。关键词生物芯片技术;临床应用AbstractThechipbiotechnologyisthemicroanalysisandautomationanalyticmethodandhashighfluxlevelandquickparallelism

2、yearbyyears.Ithasbecomeanimportantmeansoflifeandatooltostudydiseaseatpresent.Thepaperwaswrittentoreviewtheuseofthetechnologyfordiagnosisofdiseases・KeywordsThechipbiotechnology;clinical生物芯片(Biochip)SL称微阵列(Microarray)技术，是近年来生命科学与微电子学等学科相互交叉发展起来的一门高新技术,是随着人类基因组计划(

3、HGP)的研究发展应运而生。90年代初,Fodor等发明了一种利用光刻技术在固相支持物上光导合成多肽的方法，并在此基础上于1993年设计了一种寡核昔酸生物芯片；1996年世界上第一块商品化的生物芯片问世。仅十余年，生物芯片技术在临床病原菌、毒力基因、抗药性基因、致病因子的快速检测等方而已取得了突破性进展，除此之外，该技术还应用于新药开发，食品与环境监督等众多领域而且提供了强有力的技术支持。生物芯片技术已日益成熟和完善，显示出诱人的应用前景。1生物芯片技术的概述1.1生物芯片技术原理生物芯片技术的基本原理是分子杂交。类

4、似于Southern和Northern卬迹杂交技术。具体来讲，就是通过微加工工艺将大量生物识别分子,如核酸片段、多肽分子、甚至组织切片、细胞等［1-4］按照预先设置的排列方式固定在厘米见方的芯片片基（基质或载体）上，利用生物分了之间特异性亲和反应，实现对基因、配体、抗原等生物活性物质的检测分析。1.2根据探针分了种类划分基因芯片（乂称DNA芯片,DNA阵列,DNA微阵列，寡核廿酸阵列等）探针分子为单链基因级DNA或mRNA反转录的cDNA,这种探针分子一般为某种病原体或组织所特有的。其具有稳定、点密度较高、探针分子对

5、疾病的针对性强等特点［5-7］o寡聚核甘酸芯片探针分子为寡聚核昔酸，主要用于病原体的分类、基因的突变检测。肽、蛋白芯片探针分了为多肽或蛋白包括酶、抗体、受体等。该方法不仅适用于抗原、抗体的筛选，同样也适用于受体配体的相互作用的研究。但其稳定性、重复性问题较突出［8-9］o1.3根据支持介质划分传统杂交分析技术以硝酸纤维素膜或尼龙膜为载体，杂交反应后经放射性自显影、纶物素或地高新等方法进行检测。由于硝酸纤维素膜或尼龙膜等材料有渗透作用，易使被分析的材料扩散，因此纶物芯片分析利用固相表面作为载体。固相表面无渗透渗透作用，

6、少量的生化物质可准确地沉淀特定位置上；同吋固相片基能够提供一个均匀的接触面，可以提高定量分析的质量。制作生物芯片的载体材料很多，大致可分为4类:无机材料、天然有机聚合物、人工合成的有机高分了聚合物和各种高分了聚合物制成的膜。目前,适用于制作生物芯片的载体材料只有少数几种,如:玻璃片、金属片、各种有机高分了制作的薄膜等。生物芯片按载体可分为:硅晶片芯片、玻璃芯片、塑料芯片和磁珠芯片等［10］。1・4根据制备方法划分芯片制备的方法有“原位合成”和“合成点样”两种方法原位合成指直接在芯片上用4种核昔酸合成所需探针的基因芯片

7、制备技术,主要包括:原位光刻合成、原位喷印合成、分子印章多次压印合成。合成点样是指将合成好的探针、cDNA或基因组DNA通过特定的高速点样机器人直接点在芯片片基上。主要包括:微型机械点样法、化学喷射法［11］。2生物芯片技术在临床疾病诊断中的应用2.1生物芯片技术在病原体检测中的应用生物芯片在病毒检测中应用较为广泛。目前，全球每年艾滋病感染者急剧增加,80%集中在发展中国家。牛物芯片在HIV检测及相关研究中发挥了一定的作用。1996年底Kozal等研制了一种DNA芯片，对JiffHIV-1逆转录酶及蛋白酶基因突变进行

8、筛查，他们提取了102个病人IIIV-1的RNA,利用高密度寡核甘酸阵列进行测序，发现了167种序列。其后,Mfymetrix公司和RocheMolecular公司合作生产的新一代诊断试剂盒，利用RMS实验室的PCR扩增技术和DNA芯片技术结合检测艾滋病病人的HIV耐药反应。IIIVPRT440也已广泛用于IIIV-1病毒的测序、分型及多态性分