生物芯片技术课件.ppt

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1、生物芯片技术(BIOCHIPTECHNOLOGY)研究历史(Researchhistory)1991Affymatrix公司StephenFodor:光刻与光化学技术、多肽和寡聚核苷酸微阵列。DNAChip概念Stanford大学Brown实验室：预先合成，机械手阵列1995Schena等：基因表达谱1996Cheeetal：DNA测序1996Croninetal：突变检测1996Sapolsley&Lipshutz：基因图克隆1996Shalonetal：复杂DNA样本分析1996Shoemakeretal：缺省突变

2、定量表型分析第十章生物芯片技术生物芯片（biochip）的概念指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等生物样品有序地固化于支持物的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中的靶分子杂交，通过特定的仪器对杂交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数量。根据生物分子之间特异性相互作用的原理，如DNA-DNA、DNA-RNA、抗原-抗体、受体-配体之间可发生的复性与特异性结合，设计一方为探针，并固定在微小的载体表面，通过分子之间的特性性

3、反应，检测另外一方有无、多少或者结构改变等生物芯片（Biochip或Bioarray）是指包被在固相载体上的高密度DNA、抗原、抗体、细胞或组织的微点阵(microarray）。未来十年最具发展潜力的技术。第十章生物芯片技术生物芯片的主要特点：高通量、微型化和自动化常用的生物芯片的分类：基因芯片、蛋白质芯片及芯片实验室特点高度并行性：提高实验进程、利于显示图谱的快速对照和阅读。多样性：可进行样品的多方面分析，提高精确性，减少误差。微型化：减少试剂用量和反应液体积，提高样品浓度和反应速率。自动化：降低成本，保证质量。第十章

4、生物芯片技术基因芯片（Genechip）又称DNA芯片,是根据核酸杂交的原理，将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。第十章生物芯片技术2.蛋白质芯片(proteinchip)利用抗体与抗原特异性结合即免疫反应的原理，将蛋白质分子（抗原或抗体）结合到固相支持物上，形成蛋白质微阵列，即蛋白质芯片。第十章生物芯片技术芯片实验室(labs-on-chip)高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记及检测为一体的便携式生物分析系统。实现生化分析全过程集成在一片芯片上完成，从

5、而使生物分析过程自动化、连续化和微缩化。芯片实验室是生物芯片技术发展的最终目标。其他分类方法（根据应用）基因变异检测芯片疾病检测(如HIV、P53基因、结核杆菌)法医鉴定(如DNA指纹图谱)表达谱芯片肿瘤相关基因(正常与肿瘤组织表达差异)药物筛选(培养细胞药物刺激前后表达差异)发育(同一组织不同发育时期基因表达差异)组织发生(不同组织或器官的基因表达差异)根据工艺和载体1.原位合成法：密集程度高，可合成任意序列的寡聚核苷酸，但特异性较差，寡聚核苷酸合成长度有限，且随长度增加，合成错误率增高。成本较高，设计和制造较烦琐费时

6、。2.DNA微矩阵法：成本低，易操作，点样密度通常能满足需要。芯片的载体需表面紧质、光滑的固体，如硅，陶，玻璃等，DNA微矩阵芯片常用玻片为载体。根据DNA成分寡聚核苷酸或DNA片段：约2025个核苷酸碱基，常用于基因类型的分析，如突变、正常变异（多态性）。全部或部分cDNA：约5005000个核苷酸碱基，通常用于两种或以上样本的相关基因表达分析。基因芯片的种类ScienceChip：生物分析和诊断NutriChip：食物分析、转基因、污染检测LeukoChip：血液分析、病毒分析、HLA分析AquaChip：水质分

7、析SecureChip：含DNA的物质鉴定ChromoChip：基因分析和染色体序列ProkaryoChip：原核生物、兽医、环保等第十章生物芯片技术第二节蛋白质芯片第一节DNA芯片第一节DNA芯片第一节DNA芯片DNA芯片技术包括四个主要步骤芯片的设计与制备样品制备杂交反应和信号检测结果分析生物芯片技术主要环节芯片制备：微点阵样本制备：DNA提纯、扩增、标记杂交：样本与互补模板形成双链检测：共聚焦扫描，双色激光数据处理：定量软件，数据库检索，RNA印迹等。结果第一节DNA芯片第一节DNA芯片二、样品的制备三、杂交与结果

8、分析四、基因芯片技术在医学中的应用一、芯片制备一、芯片制备基因芯片制备主要包括两个方面探针的设计：根据应用目的不同，设计不同的固定于芯片上的探针。探针在芯片上的布局：选择合适的方式将探针排布在芯片上。一、芯片制备（二）DNA芯片的制备（一）探针的设计（一）探针的设计表达型芯片探针的设计不需要知道待测样品中靶基因的精确