微阵列芯片技术在儿童畸形中应用

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1、微阵列芯片技术在儿童畸形中应用　　[摘要]微阵列芯片技术是生命科学和信息工程相结合的高科技结晶，是高效率的核酸杂交分析技术，以其连续化、微型化、自动化等优势在基因组结构和功能的研究上起着重要作用。目前该技术主要应用于基因组功能研究、临床诊断及预后判断、新药开发及药物筛选等方面，在生命科学的许多领域得到广泛应用，并且扮演着重要角色。本文将对该技术应用于儿童畸形方面做一综述。[关键词]微阵列芯片技术；儿童畸形；应用[中图分类号]R789[文献标识码]A[文章编号]1673-7210（2013）10（c）-0039-0310微阵

2、列芯片技术又称基因芯片技术，DNA芯片技术或生物芯片技术，从20世纪90年代至今已成为一门应用越来越广泛的前沿技术。1995年美国斯坦福大学的Schena等[1]首次发明了生物芯片，对现代科技的发展做出了不可磨灭的贡献，到目前为止已取得了众多举世瞩目的成果。微阵列芯片技术是指将寡核苷酸或DNA片段排列在硅片等介质上形成微阵列，与荧光分子标记的待检样品杂交，通过荧光扫描和软件分析获得样本的基因表达信息，从而高效、快速获得分析样本的所有生物遗传信息[2]。这种技术应用前景十分广泛全面，因其可通过外显子阵列检测生物样本的全部基因

3、组并且只需较少的样本就能够进行基因表达分析从而获得基因表达差异信息，所以可对医学上一些疑难杂症相关基因进行筛选和分析[3]。儿童先天畸形的病因有遗传因素和非遗传因素两大类，以下将对微阵列芯片技术在儿童畸形中的应用进行综述。1口腔及颌面部畸形基因和环境是影响口腔颌面部的生长发育的两个因素，其中基因的变异容易导致异常发育造成先天口腔及颌面部畸形。其中唇腭裂是口腔先天畸形中发生率最高的疾病之一。微阵列芯片技术在其诊断发挥了很大的作用，2003年Brown等[4]就用微阵列芯片技术筛选到了对正常鼠腭发育起重要作用的基因序列，同时分

4、析了其在腭突垂直生长期、腭突水平生长期、腭突融合三个不同阶段表达的改变，最终证明基因芯片技术能快速便捷地检测到靶基因相关的细胞表达信号。沈璐等[5]进一步研究了维甲酸诱导的与腭裂相关的wnt信号通路以及成纤维细胞生长因子（FGF）配体表达的异常改变，发现应用基因芯片技术可以检测到并且筛选出wnt和FGF的经典通路配体，确定了前者为wnt8a和wnt3，后者为fgf9和fgf10。等胚胎发育14.510d左右，用基因芯片对实验组和对照组的小鼠腭突进行检测，最终发现wnt8a和fgf9配体的表达在实验组中下调，而wnt3和fg

5、f10配体的表达在实验组中上调，该结果证实了小鼠胚胎腭突的发育同时有这两个信号通路的参与，在分子水平上进一步揭示了腭裂的发生机制。因此基因芯片技术提供了从分子水平上对唇腭裂儿童进行早期干预的可能靶标。2儿童先天性肾脏疾病肾脏是人体重要的排毒器官，儿童期是肾脏发育及功能完善至关重要的阶段。但是很多先天性肾脏疾病的发病原因不明，而基因芯片杂交技术由于可以同时检测几千个基因的表达情况，并可进一步绘制出病患的基因表达图谱，因此微阵列芯片技术对于揭示先天性肾脏疾病发病的原因有很大意义，现在很多科研单位涉及此方面的科研工作[6]。以往

6、有研究表明，蛋白尿具有肾毒性，是加速肾功能衰竭的罪魁祸首之一，因此可作为肾脏疾病向终末期肾衰发展的最佳预测指标之一。Nagasawa等[7]对蛋白尿的动物模型的肾组织检测了基因表达情况，最终发现有1600多个基因表达增强，其中一个编号为AA275245的基因过去未曾报道过，其表达变化最显著，通过与GenBank中的已知基因进行配对比照，发现这个基因与细胞骨架蛋白的表达有关，最终得出结论该基因可能参与了肾脏的损伤及应激机制，另有研究表达蛋白尿可使大约10%的基因表达发生改变，这对寻找肾脏疾病的始动基因提供了线索，有利于进一步

7、揭示肾脏疾病的发病机制。我们知道在人类的不同组织器官中有15000～3010000个基因，所以把基因芯片与生理病理学进行有效地结合最终可以用来检测到那些起协同调节作用的基因组。另外，可以将基因分析与流行病学研究结合，这对揭示遗传及环境因素对个体的作用有着不可忽视的作用[8]，同时对揭开儿童先天性肾脏疾病的病因及治疗策略具有非常重要的意义。3心血管疾病2001年哈佛大学心血管研究中心用3种统计方法确定与人类心血管系统相关的基因，结果发现共有26000多个，约占人体基因的75%，此基因库也是全世界首次建立的，而且研究发现与心功

8、能衰竭有关系的病态基因共有200多个。心血管系统生理病理改变机制如此复杂，可以想象与其相关的信号转导系统该是多么复杂，而传统的单因素研究理论和方法已不能承担如此庞大的工程，而基因芯片技术可利用高度集成的寡核苷酸或DNA微阵列，实现大规模、高通量同时检测成千上万种细胞或组织内的基因表达情况，达到一定程度上