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生物芯片技术的应用有哪些?

文章来源:未知 发布日期:2021-11-15 15:17 点击次数:
    1998年底美国科学促进会将基因芯片技术列为1998年度自然科学领域十大进展之一, 足见其在科学史上的意义。现在,基因芯片这一时代的宠儿已被应用到生物科学众多的领域 之中。它以其可同时、快速、准确地分析数以千计基因组信息的本领而显示出了巨大的威力。 这些应用主要包括基因表达检测、突变检测、基因组多态性分析和基因文库作图以及杂交测序 等方面。在基因表达检测的研究上人们已比较成功地对多种生物包括拟南芥(arabidopsis thaliana)、酵母(saccharomyces cerevisiae)及人的基因组表达情况进行研究,并且用该技术(共 157 112个探针分子)一次性检测酵母几种不同株间数千个基因表达谱的差异。
 

    实践证明基 因芯片技术也可用于核酸突变的检测及基因组多态性的分析,例如对人BRCA I基因外显子11.CFTR基因、版珠蛋白生成障碍性贫血、酵母突变菌株间、HIV-1逆转录酶及蛋白酶基因 (与Sanger测序结果一致性高达98%)等突变检测,对人类基因组单核昔酸多态性的鉴定、作图和分型,人线粒体16. 6kb基因组多态性研究等。将生物传感器与芯片技术相结合,通过改 变探针阵列区域的电场强度,已经证明可以检测到基因(如 心 等)的单碱基突变。此外,通过 确定重叠克隆的次序进而对酵母基因组作图。杂交测序是基因芯片技术的另一重要应用,该测序技术理论是高效可行的测序方法,但需通过大量重叠序列探针与目的分子的杂交方可推 导目的核酸分子的序列。基因芯片技术可以比较容易地合成并固定大量核酸分子,为杂交测 序提供实施的可能性,这已经为实践所证实。

    在实际应用方面,生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育 优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域。其将为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化、为人类疾病的诊断、治疗和防治开辟全新的途径,为生物大分子的全新 设计和药物开发中先导化合物的快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台。其将生命 科学研究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。生物芯片技术主要包括四个基本要点:芯片方阵构建、样品制备、生物分子反 应和信号检测。

 

    芯片制备,先将玻璃片或硅片进行表面处理,然后使DNA片段或蛋白质分子 按顺序排列在芯片上。样品制备,生物样品往往是非常复杂的生物分子混合体,除少数特殊样品外,一般不能直接与芯片反应。可将样品进行生物处理,获取其中的蛋白质或DNA、RNA, 并且加以标记,以提高检测的灵敏度;生物分子反应,芯片上的生物分子之间的反应是芯片检测的关键一步。通过选择合适的反应条件使生物分子间反应处于最佳状况中,减少生物分子之间的错配比率。芯片信号检测,常用的芯片信号检测方法是将芯片置入芯片扫描仪中,通过扫描以获得有关生物信息。