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1、一、背景介绍二、应用领域三、前景展望 第1页/共47页一、背景介绍1、基因芯片概念基因芯片基因芯片电子芯片电子芯片集成电子线路集成分子线路第2页/共47页 2、基因芯片技术发展概况 基因芯片技术的研制开发起始于上世纪九十年代初，美国国家自然科学基金首先资助了两个DNA芯片的制作方案。光源遮蔽板芯片打印式基因芯片打印式基因芯片 原位光刻基因芯片原位光刻基因芯片一、背景介绍第3页/共47页第一种方案是斯坦福大学的P.Brown实验室提出的点阵打印式基因芯片，将DNA合成出来，然后制成点样液并显微点印在平方厘米的固体介质表面。2 2、基因芯片技术发展概况、基因芯片技术发展概况一、背景介绍第4页/共4
2、7页 第二种方案是美国Affymetrix公司研制出来的。其原理与计算机芯片类似，即采用激光引导的原位光刻技术，使DNA片段的序列在原位合成延伸。2 2、基因芯片技术发展概况、基因芯片技术发展概况一、背景介绍第5页/共47页l 微型化、集成化l 高通量、平行化l 同时检测多个基因的改变 2 2、基因芯片技术发展概况、基因芯片技术发展概况一、背景介绍飞速发展第6页/共47页 平均每年增长94%平均每年增长57%2000多家如Packer Motorola 发表论文专利申请参与公司 2 2、基因芯片技术发展概况、基因芯片技术发展概况一、背景介绍第7页/共47页20世纪科技史上两件影响深远的事：一是
3、微电子芯片，计算机和许多家电的心脏，它改变了我们的经济和文化生活，并已进入每一个家庭；二是基因芯片，它将改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗，极大地提高人口素质和健康水平。2 2、基因芯片技术发展概况、基因芯片技术发展概况一、背景介绍第8页/共47页二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域科学研究临床疾病诊断环境检测药物研究开发法医学鉴定动植物检疫食品检测军事应用健康管理运动医学第9页/共47页1、基因芯片在科学研究中的应用1994年2011.9年二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域microarray OR gene chip 79632篇第10页/共47页近近7(2011
4、.97(2011.9前前)年来公开发表的与基因芯片相关的学术年来公开发表的与基因芯片相关的学术论文论文第11页/共47页（1）SNP（Single Nucleotide Polymorphism)芯片的应用:即单核苷酸多态性芯片，指基因组中微小的基因序列差异。u研究基因多态性与疾病易感性的关系u识别特殊SNP谱图1 1、基因芯片在科学研究中的应用、基因芯片在科学研究中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第12页/共47页（2）mCGH的应用：CGH(comparative genome hybridization）即比较基因组杂交。即比较基因组杂交与DNA芯片技术结合形成mCGH
5、技术，可高通量地比对基因组的结构和组成，在肿瘤、新药研究、药物敏感性以及新疗法的开拓中已开始发挥着重要的作用。1 1、基因芯片在科学研究中的应用、基因芯片在科学研究中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第13页/共47页（3）基因表达谱芯片：可以高通量地检测基因表达信息。DNAGenomeRNATranscriptomeProteinsProteomeDNA sequencingWhole genomeMicroarray2D-PAGE?1 1、基因芯片在科学研究中的应用、基因芯片在科学研究中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第14页/共47页（4 4）功能基因组
6、）功能基因组研究研究：基因芯片的基因芯片的高通量、平行化、快高通量、平行化、快速化等特点，为功能速化等特点，为功能基因组学的研究提供基因组学的研究提供了可靠平台，使大规了可靠平台，使大规模研究各物种功能基模研究各物种功能基因组成为可能。因组成为可能。1 1、基因芯片在科学研究中的应用、基因芯片在科学研究中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第15页/共47页（5）生物信息学研究：基因芯片应用过程中产生的海量数据，为生物信息学研究提供了极好的平台。根据数据的归类，分析基因表达或比较基因组的差异，可探索这些差异所反映出的生物学功能或机制。目前的主要瓶颈是软件开发方面。1 1、基因芯片
7、在科学研究中的应用、基因芯片在科学研究中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第16页/共47页2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第17页/共47页采取样本核酸提取样品标记反转录扩增放大杂交反应洗脱读取信息，诊断结果第18页/共47页（1）早期诊断基因细胞组织脏器个体全身2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第19页/共47页对HIV、HBV、HCV等病毒感染的检测方面，基因芯片同样可以发挥其特殊的优势。基因芯片还可以发现早期窗口期的病例，从而为血库检验提供更
8、加精密的技术，使血库用血的生物安全性得到保证。2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域（1 1 1 1）早早早早期期期期诊诊诊诊断断断断第20页/共47页肿瘤早期诊断：而全基因组芯片则可从分子水平上对全基因组进行扫描，发现机体在基因组或基因表达水平最早期的差异。因此又称为分子水平的CT，可用于肿瘤的早期发现。2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域（1 1 1 1）早早早早期期期期诊诊诊诊断断断断第21页/共47页 根据基因芯片的高通量性，把多个病原体的基因探针显微集成到同一芯片
9、上，还可以实现对多个相关的病原体进行诊断和鉴别诊断。2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域（2 2 2 2）鉴鉴鉴鉴别别别别诊诊诊诊断断断断第22页/共47页呼吸系统感染消化系统感染 （2 2 2 2）鉴鉴鉴鉴别别别别诊诊诊诊断断断断2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第23页/共47页2003 年4 月,与严重急性呼吸综合征（SARS)相关的一种新型冠状病毒的基因组全序列被测定。针对SARS冠状病毒全长基因组，可设计多个靶探针检测位点 2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临
10、床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域（3 3 3 3）急急急急性性性性传传传传染染染染病病病病快快快快速速速速诊诊诊诊断断断断第24页/共47页SARS发病急、传染快，只有对病人给予早期、快速和准确的诊断和隔离,才能有效地消除传染源。采用常规的临床诊断技术，敏感性低，产生假阳性或假阴性，且靶抗原或靶基因位点受局限，不易快速、敏感和准确的诊断。2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域（3 3 3 3）急急急急性性性性传传传传染染染染病病病病快快快快速速速速诊诊诊诊断断断断第25页/共47页根据SARS冠状病毒的T
11、OR2 株为参考序列,通过设计出30条特异的60 mer寡核苷酸（oligo）,制备oligo基因芯片,可用于SARS-CoV 的的检测。2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域（3 3 3 3）急急急急性性性性传传传传染染染染病病病病快快快快速速速速诊诊诊诊断断断断第26页/共47页 （4）用于慢性病检测及康复效果评定心血管病骨质疏松糖尿病2 2、在临床疾病诊断中的应用、在临床疾病诊断中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域肥胖症第27页/共47页3、基因芯片在健康管理中的应用 随着经济发展、人民生活水平提高以及人随着经济
12、发展、人民生活水平提高以及人类疾病谱的改变，医疗模式正在由预防、治疗类疾病谱的改变，医疗模式正在由预防、治疗为主逐步转变为预防保健为主。为主逐步转变为预防保健为主。二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第28页/共47页 上医治未病 -中医治人，下医治病。中医治人，下医治病。我们的祖先已认识到对疾病应我们的祖先已认识到对疾病应“未雨稠缪未雨稠缪、防患未然、防患未然”的重要的重要性性3 3、基因芯片在健康管理中的应用、基因芯片在健康管理中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第29页/共47页发达国家-发展预防医学，促进大众健康u在日本 每330人：1名营养保健师 uu在英国：
13、在英国：全科医生全科医生uu在美国：在美国：家庭医生家庭医生营养保健师营养保健师 临床医师临床医师=2.42.43 3、基因芯片在健康管理中的应用、基因芯片在健康管理中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第30页/共47页75%亚健康状态20%患病者5%健康3 3、基因芯片在健康管理中的应用、基因芯片在健康管理中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第31页/共47页 Agilent全基因组芯片全基因组芯片全基因组芯片，可以对机体的全部基因进行定时监测扫描，建立健康基因表达谱，为健康管理提供”分子快照”。可用于健康管理的全基因组基因芯片（44K）3 3、基因芯片在健康
14、管理中的应用、基因芯片在健康管理中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域建建立立健健康康人人全全基基因因组组表表达达谱谱第32页/共47页环境检测药物研究开发生物武器防御法医学鉴定动植物检疫4 4、基因芯片在其它领域中的应用、基因芯片在其它领域中的应用二、基因芯片的应用领域二、基因芯片的应用领域第33页/共47页基因芯片的飞速发展引起世界各国的广泛关注和重视。1998年6月29日美国宣布正式启动生物芯片计划，世界各国也开始加大投入，以基因芯片为主的生物芯片产业正在全球崛起。三、前 景国国际际形形势势第34页/共47页三、前 景通用电器公司进入基因技术领域700亿美金收购Amersh
15、am Inc.具有code-link基因芯片技术国国际际形形势势第35页/共47页公共公共卫生卫生问题问题三、前 景国国内内情情况况第36页/共47页第37页/共47页展 望第38页/共47页剖面图剖面图克隆并体外表达克隆并体外表达蜘蛛丝基因蜘蛛丝基因体外产业化生产体外产业化生产第39页/共47页蜘蛛丝蛋白的结构特点蜘蛛丝蛋白的结构特点蜘蛛丝蛋白的力学强度蜘蛛丝蛋白的力学强度第40页/共47页中国古代的四大发明与近代的落中国古代的四大发明与近代的落后后了解历史可以使人明智-哲学家培根世界的历史也是技术发展的历史第41页/共47页动力革命造就大不列颠日不落帝国动力革命造就大不列颠日不落帝国第42页/共47页通讯革命形成当今世界全新的格局通讯革命形成当今世界全新的格局第43页/共47页生物技术将关系到国家的经济命脉中国籍的诺贝尔奖中国籍的诺贝尔奖生物王国生物王国第44页/共47页第45页/共47页第46页/共47页感谢您的观看。第47页/共47页