生物芯片技术及应用 .ppt
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1、生物芯片技术及其应用1.WhatisamicroarrayMicroarray或Biochip(生物芯片)是一种微型多参数生物传感器。它通过在一微小的基片表面固定大量的分子识别探针,或构建微分析单元和系统,实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞或其它生物组分准确、快速、大信息量的筛选或检测。Amicroarrayisanorderedarrayofmicroscopicelementsonaplanarsubstratethatallowsthespecificbindingofgenesorgeneproducts.1.WhatisamicroarrayFourdistinctcharacteri
2、sticsofmicroarray:Microscopictargetelementsorspots;Planarsubstrates;Rowsandcolumnsofelements;Specificbindingbetweenmicroarraytargetelementonthesubstrateandprobemoleculesinsolution.1.WhatisamicroarrayWhichistheprobe?andwhichisthetarget?TherearesomedifferencesbetweenChinaandUnitedStatesofAmerica.InU.S
3、.A.theprobeareusuallyinsolution.InChinatheprobeisareagenttodetecttargetfromsample.Biochips的主要类别蛋白芯片Proteinchips(proteinmicroarray):肽芯片,蛋白芯片 基因芯片Genechips(Genemicroarray):靶DNA芯片,多探针芯片芯片实验室Laboratory-on-a-chiporMicrofluidics-basedchip2.MicroarraymanufacturingThethreemainmanufacturingmethods:Contactpri
4、nting:usesdirectcontactbetweentheprintingimplementorthesamplecontainedintheimplementandthemicroarraysubstrate;Noncontactprinting:on-the-flyprintingincludingink-jettech.,microsolenoidtech.,andthermalbubblejetdispenser;Semiconductortech:photolithographicmasksandmicromirrors.Microscopicelements:Semicon
5、ductortechproduce1530mfeaturesPrintedspotsizeis50350mTissuespotis200600mMacroarrayscontainsamplespotsizesofabout300micronsorlargermicroarrayaretypicallylessthan200micronsindiameterGenechips的制备在片原位光刻合成OdNTP-5-光敏保护基因光照OdNTP-OH+dNTP-5-保护基因 在片原位喷印合成Genechips的制备cDNA点样法醛基修饰玻片Silanizedslide(与DNA上氨基反应)Silan
6、eslide氨基修饰玻片Silylatedslide(UV照射与DNA交联)Polylysineslide玻片氨基化举例:Nytran尼龍膜点样前变性變性的終濃度10.4NNaOH/10mMEDTA,變性的擴增産物被點樣到Nytran尼龍膜上,用120mj/cm2UV交聯固定(Stratalinker1800,Stratagene)点样后变性PCR擴增産物被點入(或布陣)至Nytran尼龍膜上之後,在0.4NNaOH/3MNaCl中浸濕5分鐘變性DNA,隨後放在用6SSC浸濕5分鐘中和,再用120mj/cm2UV交聯固定。我們有世界第一部量產的點樣機及相關的配套生產線核酸的杂交常用的双色荧光标
7、记试剂有Cy3-dNTP和Cy5-dNTP。它们在反转录过程中在DNA中的结合性好,激发和发射谱的间距大,以及光量子产率高。亦可标记酶和生物素。核酸的杂交基因芯片实验程序基因芯片实验程序Genechips的应用病原体的检出 肿瘤相关基因表达谱 位点突变遗传性疾病 测序 耐药基因检测疾病的分子分型 HLA分型pPTATGCAATCTAGCGTTAGATACGTTAGAATACGTTAGATCTACGTTAG由杂交位置确定的一组核酸探针序列GTTAGATC杂交探针组TATGCAATCTAG重组的互补序列靶序列TACGTTAGACGTTAGAATACGTTACGTTAGATGTTAGATC基因芯片的
8、测序原理图ATACGTTA蛋白芯片的原理1.将抗原或抗体交联(UV)或吸附在膜上2.抗体或抗抗体标记示踪酶:HRPO、AKP胶体金荧光素:Cy3、Cy5、FITC、RB200、藻胆蛋白等P O T O M A C點抗原測抗體3.检测标本中的抗体或抗原P O T O M A C點抗原測抗體P O T O M A C點抗體測抗體捕获法P O T O M A C點抗體測抗原P O T O M A C滲濾式蛋白芯片的設計將應用物品先準備好。检测实例在晶片盒視窗內滴加3滴試劑A,必要時用手輕晃晶片,使膜表面完全浸濕。待完全滲入後,室溫放置1分鐘,加待檢血清100l。待血清完全滲入後,再滴加6滴試劑B。待
9、試劑B完全滲入後,滴加10滴試劑C。待試劑C完全滲入後,最後滴加6滴試劑D。反應完畢後0.5小時內,將晶片放入晶片閱讀系統進行閱讀分析。大淵的PBT-X2-02型生物芯片識別儀器組成。Proteinchip的应用微生物感染病原体抗原、抗体的检测自身抗体的检测特定蛋白的检测HLA分型过敏原检测肿瘤标志的检出大渊结核菌多种抗原的抗体检测蛋白芯片系统特异性抗原:LAM、16KDa和38KDa蛋白LAM:脂阿拉伯甘露糖,其它分枝杆菌不具备或其含量甚低;38KDa蛋白:较牛分枝杆菌高10倍以上;16KDa蛋白:存在于结核分枝杆菌复合群(人型、牛型、非洲型)中,其它分枝杆菌(MOTT)不存在。其综合檢出率
10、可以達到93%结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)的脂阿拉伯甘露糖(LAM)是细胞壁重要组成成分。结核菌的LAM含量比其他分枝杆菌的含量高许多,因此许多研究都认为检测病人血清中的抗LAM抗体是诊断结核病的重要标志之一。LAM要分布于细胞壁表面,组成成份为碳水化合物。主要生物学活性1)抗原性2)抑制T淋巴细胞增殖3)破坏巨噬细胞的干扰素活化4)清除有毒的自由基5)抑制蛋白激酶等的活性目前,LAM的主要用途是将其作为主要的包被或者点样抗原,以检测结核患者血清中的相应抗体,用于结核病的诊断。结核分枝杆菌脂阿拉伯甘露糖(以下简称LAM)结核分枝杆菌MPT63抗原(16KD
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