《生物芯片技术》PPT课件.ppt

1何为生物芯片？生物芯片技术有四大要点：芯片方阵的构建、样品的制备、生物分子反应和信号的检测。将生命科学研究中所涉及的不连续的分析过程(如样品制备、化学反应和分析检测)，利用微电子、微机械、化学、物理技术、计算机技术在固体芯片表面构建的微流体分析单元和系统，使之连续化、集成化、微型化。2生物芯片的主要类型 生物芯片技术是一种高通量检测技术，它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域。3它是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它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。基因芯片(Genechip)又称DNA芯片(DNAChip)4蛋白质芯片构建的简化模型为：选择一种固相载体能够牢固地结合蛋白质分子(抗原或抗体)，这样形成蛋白质的微阵列，即蛋白质芯片。蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同，但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。5为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，它最终的目的是实现生化分析全过程全部集成在一片芯片上完成，从而使现有的许多烦琐、费时、不连续、不精确和难以重复的生物分析过程自动化、连续化和微缩化，属未来生物芯片的发展方向。芯片实验室6PCR T7 promoter T7 promoter 体内转录 片段化 1.5小时 杂交、冲洗 ACGT 扫描分析 1小时 荧光素 图 2 样品处理与检测过程简图 基因芯片检测原理及简要过程基因芯片检测原理及简要过程 789基因芯片不仅可对大量基因或序列同时、快速进行定性、定量分析，而且作为一种极有发展前途的测序策略也倍受人们的重视。杂交测序101 ATACGTTA 2 GTTAGATC 3 ACGTTAGA 4 CGTTAGAT 5 GTTAGATC DNA 样品TATGCAATCTAG与基因芯片上65,000种可能的八聚体进行杂交从而形成特定的结合图形 计算机分析杂交图象并由探针的重叠情况推导样品的核酸序列 1 ATACGTTA 3 TACGTTAG 4 ACGTTAGA 2 CGTTAGAT 5 GTTAGATC 3 TACGTTAG 4 ACGTTAGA 2 CGTTAGAT 互补序列为：ATACGTTAGATC 样品序列为：TATGCAATCTAG 利用基因芯片进行杂交测序的原理11基因诊断 从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。12公司，把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上，制成P53基因芯片，将在癌症早期诊断中发挥作用。等构建了96个基因的cDNA微阵，用于检测分析风湿性关节炎（RA）相关的基因，以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。iii.现在，肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。13 分子杂交 样品DNA与探针DNA互补杂交要根据探针的类型和长度以及芯片的应用来选择、优化杂交条件。如：基因表达监测，杂交的严格性较低、低温、时间长、盐浓度高；若用于突变检测，则杂交条件相反。特点：探针固化，样品荧光标记，一次可以对大量生物样品进行检测分析，杂交过程只要30min。a.美国Nangon公司采用控制电场的方式，使分子杂交速度缩到1min，甚至几秒钟。b.德国癌症研究院的Jorg Hoheisel等认为以肽核酸（PNA）为探针效果更好。14预防医学 在婴儿出生前，可用生物芯片进行有效的产前筛查和诊断，防止患有先天性疾病的婴儿出生。而在婴儿出生后，即可采用基因芯片技术来分析其基因图谱，不仅可预测出他日后可以长多高，还可预测其患某些疾病的潜在可能性有多大，以便采取预防措施。15我国生物芯片的市场前景 1、药物筛选和新药开发 2、中药基因组学研究和我国的中药现代化 3、疾病诊断 4、环境保护及其他 1617