基因芯片技术的基本原理

基因芯片又称DNA芯片(DNA chip )或DNA微阵列(DNA microarray)。其原理是采用光导原位合成或显微印刷等方法将大量特定序列的探针分子密集、有序地固定于经过相应处理的硅片、玻片、硝酸纤维素膜等载体上,然后加入标记的待测样品,进行多元杂交,通过杂交信号的强弱及分布,来分析目的分子的有无、数量及序列,从而获得受检样品的遗传信息。其工作原理与经典的核酸分子杂交如Southern和Northern印迹杂交一致,都是应用已知核酸序列与互补的靶序列杂交,根据杂交信号进行定性与定量分析。经典杂交方法固定的是靶序列,而基因芯片技术固定的是已知探针,因此基因芯片可被理解为一种反向杂交。基因芯片能够同时平行分析数万个基因,进行高通量筛选与检测分析,解决了传统核酸印迹杂交技术 *** 作复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少等不足。根据所用探针类型,基因芯片可分为cDNA ( comp lement DNA)芯片和寡核苷酸芯片根据检测目的又可分为表达谱芯片和单核苷酸多态性( single nucleotide polymorphisms, SNP)芯片。随着芯片技术在其他生命科学领域的延伸,基因芯片概念已泛化到生物芯片,包括基因芯片、蛋白质芯片、糖芯片、细胞芯片、流式芯片、组织芯片和芯片实验室( laboratory on a chip)等。

芯片基片可用材料有玻片、硅片、瓷片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜和尼龙膜,其中以玻片最为常用。为保证探针稳定固定于载体表面,需要对载体表面进行多聚赖氨酸修饰、醛基修饰、氨基修饰、巯基修饰、琼脂糖包被或丙烯酰胺硅烷化,使载体形成具有生物特异性的亲和表面。最后将制备好的探针固定到活化基片上,目前有两种方法:原位合成和合成后微点样。根据芯片所使用的标记物不同,相应信号检测方法有放射性核素法、生物素法和荧光染料法,在以玻片为载体的芯片上目前普遍采用荧光法。相应荧光检测装置有激光共聚焦显微镜、电荷偶合器( charge coup led devices, CCD)、激光扫描荧光显微镜和激光共聚焦扫描仪等。其中的激光共聚焦扫描仪已发展为基因芯片的配套检测系统。经过芯片扫描提取杂交信号之后,在数据分析之前,首先要扣除背景信号,进行数据检查、标化和校正,消除不同实验系统的误差。对于简单的检测或科学实验,因所需分析基因数量少,故直接观察即可得出结论。若涉及大量基因尤其是进行表达谱分析时,就需要借助专门的分析软件,运用统计学和生物信息学知识进行深入、系统的分析,如主成分分析、分层聚类分析、判别分析和调控网络分析等。芯片数据分析结束并不表示芯片实验的完成,由于基因芯片获取的信息量大,要对呈数量级增长的实验数据进行有效管理,需要建立起通行的数据储存和交流平台,将各实验室获得的实验结果集中起来形成共享的基因芯片数据库,以便于数据的交流及结果的评估。

联合基因科技集团简称联合基因。联合基因科技集团 于1997年11月发源于复旦大学，由毛裕民教授、谢毅教授带领复旦大学生命科学学院的一批教师和博士、硕士研究生发起组建。由100万起步，到2005年底，已经形成资产超过15亿，拥有20多家企业（包括一家上市公司）的基因技术企业集团。 公司于1997年开始大规模人类功能基因cDNA的克隆和测序，建立了国内第一个大规模人类基因数据库，包含有全长人类基因8000多条；建立了国内最早的基因芯片技术平台之一，并成功开发载有18万个unigene的芯片产品；建立了国内最早的基因检测技术和服务体系，并开展了大规模健康基因检测服务。八年来，联合基因集团科研投入超过5亿元人民币，并聚积了一批国内第一流的科研人才，从事人类功能基因研究和相关产品开发、基因芯片技术开发及应用、新药筛选技术开发和应用。公司拥有国际先进的设备价值超过1亿元人民币。 九年来，公司累计申请专利3800多项（其中通过国际专利组织申请国际专利1200项），承担国家“863”项目、国家自然科学基金项目等国家级科研项目30项，上海市级项目28项，国际合作项目2项，10项成果获得国家和上海市奖励。同时，集团及所辖企业还获得了上海市科技创新企业等多项荣誉。 创立以来，集团紧跟国际顶尖水平，先后投入基因技术研发费用超过6亿元，创造了一系列中国第一：建立了中国第一个大规模人类基因数据库研制成功中国第一块基因芯片建立了国内第一个基于基因分析技术的新药筛选平台建立了国内第一套基因检测企业技术标准基因检测技术平台在行业内第一家通过“中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可”拥有世界上最大的黄种人疾病易感性基因数据库拥有国内最大规模的基因技术平台目前，集团的产业涉及基因技术及相关产品开发、生物制药、基因检测及个人健康管理、科技园区开发和房地产、计算机及软件、教育培训、金融资本管理等多个产业领域。 联合基因集团始终坚持“解码生命，造福人类”的宗旨，以一流的技术、一流的人才、一流的设备，努力创造一流的成果。联合基因始终以开放的心态寻求与社会各界的合作，并愿意与所有合作伙伴共享生物经济时代的荣耀和财富。

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