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1、第十章 生物芯片技術,大連醫(yī)科大學 趙春艷,,第十章 生物芯片技術,生物芯片（biochip）的概念 指采用光導原位合成或微量點樣等方法，將大量生物大分子如核酸片段、多肽分子甚至組織切片、細胞等生物樣品有序地固化于支持物的表面，組成密集二維分子排列，然后與已標記的待測生物樣品中的靶分子雜交，通過特定的儀器對雜交信號的強度進行快速、并行、高效地檢測分析，從而判斷樣品中靶分子的數(shù)量。,,,,第十章 生物芯片技術,生物芯片的主要特點： 高通量、微型化和自動化 生物芯片的分類： 基因芯片、蛋白質(zhì)芯片和芯片實驗室,,,,第十章 生物芯片技術,1.基因芯片（Genechip） 又稱DNA芯片,是

2、根據(jù)核酸雜交的原理，將大 量探針分子固定于支持物上，然后與標記的樣品 進行雜交，通過檢測雜交信號的強度及分布來進 行分析 。,,,,第十章 生物芯片技術,2. 蛋白質(zhì)芯片(proteinchip) 利用抗體與抗原特異性結合即免疫反應的原 理，將蛋白質(zhì)分子（抗原或抗體）結合到固相支 持物上，形成蛋白質(zhì)微陣列，即蛋白質(zhì)芯片 。,,,,第十章 生物芯片技術,3.芯片實驗室(labs-on-chip) 高度集成化的集樣品制備、基因擴增、核酸標記及檢測為一體的便攜式生物分析系統(tǒng) 實現(xiàn)生化分析全過程集成在一片芯片上完成，從而使生物分析過程自動化、連續(xù)化和微縮化 芯片實驗室是生物芯片技術發(fā)展的最終目標

3、,,,,第十章 生物芯片技術,第二節(jié) 蛋白質(zhì)芯片,第一節(jié) DNA芯片,,,,第一節(jié) DNA芯片,,,,第一節(jié) DNA芯片,DNA芯片技術包括四個主要步驟 芯片的設計與制備 樣品制備 雜交反應和信號檢測 結果分析,,,,,第一節(jié) DNA芯片,,,,第一節(jié) DNA芯片,二、樣品的制備,三、雜交與結果分析,四、基因芯片技術在醫(yī)學中的應用,,,,一、芯片制備,一、芯片制備,基因芯片制備主要包括兩個方面 探針的設計： 根據(jù)應用目的不同，設計不同的固定于芯片上的探針 探針在芯片上的布局： 選擇合適的方式將探針排布在芯片上,,,,一、芯片制備,（二）DNA芯片的制備,,,,（一）探針的設計,（一）探針的設

4、計,1.表達型芯片探針的設計 不需要知道待測樣品中靶基因的精確序列的特異性應放在首要位置 2.單核苷酸多態(tài)性檢測芯片探針的設計 等長移位設計法 3.特定突變位點探針的設計 疊瓦式策略,一、芯片制備,,,,一、芯片制備,,圖102,,,,,（二）DNA芯片的制備,1.載體選擇與預處理 2.基因芯片制備 （1）原位合成（in situ synthesis） 光導原位合成法 原位噴印合成 分子印章多次壓印合成 （2）點樣法,一、芯片制備,,,,一、芯片制備,圖103,,,,,二、樣品的制備,樣品的制備過程包括： 核酸分子的純化 擴增 標記,,,,三、雜交與結果分析,（一）雜交反應：

5、與傳統(tǒng)的雜交方法類似 （二）雜交信號的檢測：最常用熒光法 （三）數(shù)據(jù)分析：芯片雜交圖譜的處理與存儲由專 門設計的軟件來完成,,,,四、基因芯片技術在醫(yī)學中的應用,1.基因表達分析 2.基因型、基因突變和多態(tài)性分析 3.疾病診斷：遺傳性、感染性、腫瘤 4.藥物篩選 5.指導用藥及治療方案 6.預防醫(yī)學,,,,,,,四、基因芯片技術在醫(yī)學中的應用,第二節(jié) 蛋白質(zhì)芯片,,,,第二節(jié) 蛋白質(zhì)芯片,蛋白質(zhì)芯片（protein chip） 又稱蛋白質(zhì)微陣列，是指以蛋白質(zhì)或多肽作為配基,將其有序地固定在固相載體的表面形成微陣列；用標記熒光的蛋白質(zhì)或其它分子與之作用，洗去未結合的成分，經(jīng)熒光掃描等檢測方式測

6、定芯片上各點的熒光強度，來分析蛋白質(zhì)之間或蛋白質(zhì)與其它分子之間的相互作用關系。,,,,第二節(jié) 蛋白質(zhì)芯片,根據(jù)制作方法和應用的不同，蛋白質(zhì)芯片分為兩種: 蛋白質(zhì)功能芯片 細胞中的每一種蛋白質(zhì)占據(jù)芯片上一個確定的 點，主要是高度平行地檢測天然蛋白質(zhì)活性 。 蛋白質(zhì)檢測芯片 將能夠識別復雜生物溶液（如細胞提取液）中 靶多肽的高度特異性配體進行點陣，這種芯片 能夠高度并行的檢測生物樣品中的蛋白質(zhì) 。,,,,,,,,第二節(jié) 蛋白質(zhì)芯片,第二節(jié) 蛋白質(zhì)芯片,蛋白質(zhì)芯片技術在醫(yī)學中的應用 1.特異性抗原抗體的檢測 2.生化反應的檢測 3.疾病診斷 4.疾病分子機制的研究 5.藥物篩選及新藥的研制開發(fā),,,