DNA芯片技术的原理与应用.pptx

芯片技术的原理与应用芯片技术的一些概况芯片技术，实际上就是一种大规模集成的固相杂交，是指在固相支持物上原位合成()寡核苷酸或者直接将大量预先制备的探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面，然后与标记的样品杂交。通过计算机对杂交信号的检测分析，得出样品的遗传信息(基因序列及表达的信息)。由于常计算机硅芯片作为固相支持物，所以称为芯片。基因芯片制备及检测流程是利用原位合成法或将已合成好的一系列寡核苷酸以预先设定的排列方式固定在固相支持介质表面,形成高密度的寡核苷酸的阵列,样品与探针杂交后,由特殊的装置检出信号,并由计算机进行分析得到结果。原理如下图：基因芯片基因芯片发展历史近(前)年来公开发表的与基因芯片相关的学术论文芯片分类芯片的优点

作为新一代基因诊断技术，芯片的突出特点在于快速、高效、敏感、经济，平行化、自动化等，与传统基因诊断技术相比，芯片技术具有明显的优势：
（）快速准确
（）检测效率高
（）基因诊断的成本降低。
（）自动化程度高
（）避免了交叉感染
（）多功能
（）高度的平行性芯片技术的步骤芯片的制备原位合成()压电印刷法的基本原理类似于目前采用的喷墨打印机:打印头在方阵上移动,在方阵每点上电流使喷头放大,并将装有机某种碱基的试剂滴在晶片表面,然后固定,在洗脱和去保护后另一轮寡核苷酸的延伸就可以继续进行。压片印刷法由于不需要与载体表面直接接触,故有很高的效率,但制造工艺还不太成熟。喷墨打印技术离片合成法()首先利用各种方法制备出寡核苷酸探针，再由具有多个微细加样孔的阵列复制器()及由电脑控制的机器将探针按一定的顺序固定在固相载体表面，再由紫外交线交联固定后得到方阵。
该方法优点是芯片制造速度快,成本低,而且芯片之间制造误差小。其缺点是与原位合成法相比,构成方阵的片段需要先合成、纯化，以及在制造芯片前必须将如此大量具有微小差别的片段分别保存,并且需要特制的自动点样装置。点样法即预先合成寡核苷酸，肽核苷酸或分离得到，再通过点样机直接将其点到芯片上。寡核苷酸或肽核苷酸的合成主要是通过多孔玻璃合成法。肽核苷酸虽然在制备上比较复杂，但是它与探针相比，由于（肽核酸）与结合的复合物更加稳定和特异，因而更加有利于单碱基错配基因的检测。
来自某一细胞的必须进行预处理，纯化，扩增以及分类，然后再利用机械手把它们准确地固定在基板的相应位置上，为了保证芯片检测的准确性，在制备芯片以前必须提高低表达基因的丰度，降低高表达基因的丰度。样品的制备

样品的制备包括：样品的分离纯化，扩增，标记

分离纯化：样品来源于活的细胞，使用一定方法分离并纯化或（特别是）。只有达到一定纯度的样品，才能保证后续操作的正确。
样品的扩增：扩增的目的在于获得足够的样品量。现已发展出固相系统。

样品的标记：主要采用荧光标记法，也可用生物素，或放射性核标记。标记的方式采用或。常用的荧光色素为、。用、标记，经后，产物即可被标记。待测样品和对照可采用双色荧光标记。分子杂交

芯片的杂交：将已知序列的探针显微固化于支持物表面，将已标记好的样品与之进行杂交，杂交过程一般在分钟完成。

电子基因芯片：杂交速度更快。
采用肽核酸（，）探针可消除二级结构的影响。遗传信息检测

原理：待测样品与支持物上探针列阵杂交后，荧光标记的样品结合在芯片的特定位置，未结合的探针被除去；样品与探针严格配对的杂交分子，热力学稳定性高，产生的荧光信号强，不完全配对的，荧光信号弱；不能杂交不产生荧光信号。

分析：采用激光扫描或激光共聚焦显微镜采集杂交信号（位置、强度、颜色），并与对照比较，经相关软件进行图像和数据处理。即可得也待测样品的信息。
经以上获得的数据十分庞大，还需进行分析，比较，归纳，才能得出明晰的结论。芯片的应用领域芯片的应用概况

基因表达的分析与检测
将不同条件下某生物体中转录出的标记后与代表它所有基因而制成的芯片杂交,通过分析杂交位点及其信号强弱,就可得出不同条件下各基因的表达情况,还可鉴定出某些未知功能基因,发现新基因,这一应用目前已成为芯片研究中的一个重点和热点。
芯片具有高度的敏感性和特异性，可自动、快速地同时检测成千上万个基因的表达，基因表达的分析研究有利于揭示不同层次上多基因协同作用的生命过程。
应用表达谱芯片对大鼠心脏生长发育及损伤过程中基因表达的改变进行了研究。心脏从胚胎到成年的发育过程中基因表达发生了明显的变化，在点芯片上，以成年心脏作为对照，胚胎期的差异表达基因多于初生期的差异表达基因，而在胚胎期中的第天差异表达最明显，然而当出现心肌肥厚和心力衰竭时，有些在心脏发育期才表达的基因重新被表达，这说明压力负荷诱发的基因表现型与心脏生长发育的基因表现型有某种关联。基因突变及多态性的检测

将芯片技术用于检测分子突变，能准确地确定突变位点和突变类型，检测多个基因乃至整个基