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1、扬州大学医学院医学遗传学教研室 武 辉基因芯片技术基因芯片技术技术背景技术背景随着传统技术的不断改进，基因信随着传统技术的不断改进，基因信息分析规模不断扩大。息分析规模不断扩大。-人类基因组计划人类基因组计划的需求的需求(HGP)-后基因组时代的需求（功能基因后基因组时代的需求（功能基因组学方向）组学方向）生物芯片生物芯片(Biochips)将将大大量量生生物物识识别别分分子子按按预预先先设设置置的的排排列列固固定定于于一一种种载载体体（如如硅硅片片、玻玻片片及及高高聚聚物物载载体体等等）表表面面，利利用用生生物物分分子子的的特特意意性性亲亲和和反反应应，如如核核酸酸杂杂交交反反应应，抗抗原原
2、抗抗体体反反应应等等来来分子各种生物分子存在的量的一种技术。分子各种生物分子存在的量的一种技术。基因芯片基因芯片(Gene chip)Southern&Northern Southern&Northern BlotBlotDot Dot BlotBlotMacroarrayMacroarrayMicroarrayMicroarray19921992年世界第一块年世界第一块年世界第一块年世界第一块原位合成原位合成原位合成原位合成基因芯片在美国基因芯片在美国基因芯片在美国基因芯片在美国AffymetrixAffymetrix诞生（诞生（诞生（诞生（19941994第一张商业化芯片）第一张商业化芯片
3、）第一张商业化芯片）第一张商业化芯片）19951995年世界第一块微矩阵基因芯片在年世界第一块微矩阵基因芯片在年世界第一块微矩阵基因芯片在年世界第一块微矩阵基因芯片在StanfordStanford大大大大学实验室诞生学实验室诞生学实验室诞生学实验室诞生 -Science.1995,270:467-470Science.1995,270:467-470基因芯片的研发历史基因芯片的研发历史八十年代末期俄美科学家提出八十年代末期俄美科学家提出八十年代末期俄美科学家提出八十年代末期俄美科学家提出“杂交法测序杂交法测序杂交法测序杂交法测序”在在一一微微小小的的基基片片（硅硅片片、玻玻片片、塑塑料料片片
4、等等）表表面面集集成成了了大大量量的的分分子子识识别别探探针针，工工作作原原理理与与经经典典的的核核酸酸分分子子杂杂交交方方法法一一致致，都都是是应应用用已已知知核核酸酸序序列列作作为为探探针针与与互互补补的的靶靶核核苷苷酸酸序序列杂交，通过信号检测进行定性与定量分析。列杂交，通过信号检测进行定性与定量分析。基因芯片基因芯片(Gene chip)高度并行性高度并行性多样性多样性微型化微型化优优势势特特点点发展发展微量化微量化高密度化高密度化高度自动化高度自动化芯片常用制备技术芯片常用制备技术 光导原位合成光导原位合成(Affymetrix,Fodor)原位喷印合成原位喷印合成(Southeas
5、t University)直接点样法直接点样法(stanford,brown)Spotter head基因芯片技术流程基因芯片技术流程制备方法及点样仪器制备方法及点样仪器制备方法及点样仪器制备方法及点样仪器靶基因的标记制备：靶基因的标记制备：靶基因的标记制备：靶基因的标记制备：标记标记标记标记方法方法方法方法杂交：杂交：杂交：杂交：杂交液、杂交温度、洗涤条件杂交液、杂交温度、洗涤条件杂交液、杂交温度、洗涤条件杂交液、杂交温度、洗涤条件芯片杂交与杂交信号检测芯片杂交与杂交信号检测芯片杂交与杂交信号检测芯片杂交与杂交信号检测扫描仪扫描仪扫描仪扫描仪:激光激光激光激光 CCDCCD分析软件（算法）的
6、开发分析软件（算法）的开发分析软件（算法）的开发分析软件（算法）的开发基因芯片的设计制备基因芯片的设计制备基因芯片的设计制备基因芯片的设计制备杂交杂交杂交杂交检测检测检测检测数据分析数据分析数据分析数据分析 Basic procedureOperation flow chartChipimageanalysisdatameasurementreactionCommercial chipHumanRatMouseDrosophilaE.coli YeastZebrafish特定基因检测特定基因检测突变检测突变检测多态性分析多态性分析基因表达谱基因表达谱基因芯片的应用基因芯片的应用生物信息学的工具生物信息学的工具基因相关性研究基因相关性研究基因功能基因功能药物设计和开发药物设计和开发潜在反义试剂开发潜在反义试剂开发个体化医疗个体化医疗身份识别身份识别基因诊断基因诊断其他与生物有关的领域其他与生物有关的领域Thanks