C7 基因芯片技术简介
基因芯片技术简介
基因芯片技术简介引言随着基因组学的快速发展，基因芯片技术作为一种高通量、高效率的基因表达分析方法，越来越受到科学家们的关注和广泛应用。
本文将介绍基因芯片技术的定义、原理、应用领域以及发展趋势。
定义基因芯片技术，又称DNA芯片技术，是利用半导体芯片上固定携带有特定DNA序列或cDNA序列的探针，通过杂交技术测定样本中的基因表达水平的一种新兴技术。
它通过将大量DNA序列固定在芯片表面上，可以同时检测成千上万个基因的表达水平，从而实现了高通量、高灵敏度、高速度的基因表达分析。
基因芯片技术的原理主要包括芯片设计、样本处理、杂交和信号检测四个步骤。
芯片设计芯片设计是基因芯片技术的核心环节。
通过将感兴趣的DNA序列打印到芯片表面上，实现对这些DNA序列的同时检测。
芯片设计要考虑到实验的目的、样本来源、携带探针的芯片类型等因素。
样本处理样本处理是基因芯片技术中非常重要的一步。
首先，需要提取样本中的RNA，并转录成cDNA。
然后，对cDNA进行标记，常见的方法是采用荧光标记。
标记完成后，将标记的cDNA与芯片上的探针进行杂交。
杂交是将标记的cDNA与芯片上的DNA探针进行特异性结合的过程。
通过杂交反应，可以使标记的cDNA与芯片上的探针发生碱基配对，从而检测基因表达水平。
信号检测信号检测是基因芯片技术的最后一步。
常见的检测方法包括荧光扫描、激光检测和图像分析等。
这些方法可以量化样本中的基因表达水平，并生成可视化的热图或散点图，以方便科学家对数据进行分析和解读。
应用领域基因芯片技术在生物学、医学和农业等领域具有广泛的应用。
生物学研究基因芯片技术的高通量性能使其成为生物学研究的重要工具。
研究人员可以通过基因芯片技术分析不同组织、不同时间点或不同个体中的基因表达变化，探究基因在生物体发育、疾病发展等过程中的功能。
医学诊断基因芯片技术在医学诊断中有着重要的应用价值。
通过分析患者样本中的基因表达谱，可以为医生提供辅助诊断和治疗的信息。
原位合成法制造基因芯片技术概述
原位合成法制造基因芯片技术概述【摘要】近年来，DNA微阵列原位合成技术发展迅速，成为各国学者研究的重点。
原位合成法主要包括光脱保护法、喷印合成法、光致酸合成法、电喷雾合成法、虚拟掩模法和分子印章压印法等方法。
【关键词】基因芯片；原位合成法；分子印章压印法基因芯片的原位合成法是基于组合化学的合成原理，按精确设计的分布和顺序，通过一组定位模板来决定基片表面上不同化学单体的偶联位点和次序，运用现代高精度仪器和DNA合成化学技术在基片上直接并行定点合成所需的DNA 探针，这些合成的DNA微探针即构成了高集成度的DNA微阵列，即通称的“高密度基因芯片”。
其特点是：不仅由于集成了成千上万的密集排列的基因探针，能够在同一时间内分析大量的基因，使人们迅速地读取遗传密码，而且就同样探针数量的基因芯片来说，由于可实现大批量、低成本的集约化生产，制作成本将远低于点样法制作的寡核苷酸基因芯片，并且重复性好。
近年来，DNA微阵列原位合成以及相关技术（芯片微阵列设计及探针优化、基片修饰改性、靶基因标记方法、结果检测及分析仪器等）一直是研究的热点，代表着基因芯片的技术水平和发展趋势。
原位合成法制造基因芯片技术和方法有以下一些。
1、光脱保护法该技术为美国Affymetrix公司首创和拥有。
根据人为合成寡核苷酸是由3’端开始而终止于5’端的特点，该技术的核心是创造性地在核苷酸单体的5’端修饰了一个光敏基团及将微电子行业的光刻技术与DNA合成技术有机地结合在一起。
在进行DNA微阵列原位合成前，先设计好各阵列点对应的探针碱基序列，整个DNA微阵列各探针的第一个碱基构成整个芯片上的第一层，第二个碱基构成第二层，……，然后按照各层碱基的分布情况每层设计四块掩模，每张掩模的透光区域分别对应于该层碱基中四种碱基中的一种。
在进行DNA微阵列合成前，还需对芯片基体材料进行一定的修饰处理。
所谓修饰处理，就是通过一系列物理和化学处理过程，使基体材料表面带有可与核酸单体3’端共价偶联的功能基团（如-OH、-CHO和-NH2等）。
基因芯片技术的原理和发展
基因芯片技术的原理和发展随着科技的不断发展，人们对于基因的研究也越来越深入，基因芯片技术作为一种迅速发展的生物技术，具有重要的理论意义和实践价值。
基因芯片技术是一种高通量和高标准化的分子生物学技术，可以用于基因表达、基因变异、蛋白质量、DNA甲基化等领域的研究。
1. 基因芯片技术的原理基因芯片技术是将DNA分子、RNA分子或蛋白质分子等多样化的生物大分子分子序列固定在一块小小的玻璃片或硅片上，然后利用微量的核酸或蛋白质的杂交反应来检测样品中这些生物大分子的存在或相对数量。
这些生物大分子的浓度水平可以用来衡量基因的表达情况、基因变异、蛋白质相互作用等生物学过程。
具体操作过程包括：1.1 表达谱芯片表达谱芯片是一种测量运用基因芯片技术研究基因表达的方法。
在表达谱芯片上可以固定多种类型的DNA序列，例如真核细胞DNA片段，互补DNA片段、探针、引物等。
对于鉴定被检测样品的物种，应选择特异而高丰度的探针或引物。
通过部分或大量存储的文献或数据库，研究人员首先确定所需的目标基因，然后通过设计合适的核酸杂交探针，将所需目标基因的序列在探针区域进行固定。
1.2 基因组芯片基因组芯片是一种利用基因芯片技术直接测量基因组中DNA 分子存在量的方法。
基因组芯片和其他一些技术类似，通常分三部分作用：建立样品库，设计并制备基因组芯片，通过基因芯片技术来测量DNA分子的存在量。
2. 基因芯片技术的发展基因芯片技术是一种非常年轻的生物技术，近年来其不断得到完善和发展，具有日益广泛的应用前景。
2.1 应用于生物医学基因芯片技术在生物医学领域得到广泛的应用，其中最具有代表性的应用是基因诊断和基因治疗。
通过基因芯片技术，可以对特定基因的表达情况和蛋白质质量进行分析和检测，为许多临床诊疗和治疗提供了关键方法。
2.2 应用于生态环境基因芯片技术也可以用于生态环境监测，特别是对于环境中的有害生物及其基因信息的监测。
基因芯片技术可以通过绿色监测来减轻生态环境对生物生态的影响。
基因芯片技术简介及应用
基因芯片技术简介及应用随着基因组学研究的不断深入，人类已进入一个崭新的生物世纪，基因芯片在基因功能研究、临床诊断及新药开发等方面显示了巨大的威力，被誉为基因功能研究领域最重要的技术之一。
一、基因芯片技术基本原理基因芯片的创意来自于计算机芯片。
它和计算机芯片一样，具有超微化、高度集成、信息贮存量大等特点，所不同的是，计算机芯片采用的是半导体集成电路，而基因芯片是以基因片段作为“探针”来进行工作的。
（一）基因芯片的定义基因芯片（gene chip）又称DNA芯片，是指将许多特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探针，有规律地排列固定于支持物上，样品DNA或RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入荧光等标记分子，然后按碱基配对原理与固定的探针杂交，再通过荧光检测系统等对芯片进行扫描，通过计算机系统对每一探针的信号进行处理，从而迅速得出所需要的信息。
基因芯片技术工作原理与经典的核酸分子杂交是一致的，都是应用已知核酸序列作为探针与互补的靶核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进行定性与定量分析。
在一块1cm2大小的基因芯片上，根据需要可固定数以千计甚至万计的基因片段，以此形成一个密集的基因方阵，与标记的样品分子进行杂交，实现对成千上万个基因的高通量同步检测（见文末彩图-1）。
图-1 经荧光扫描后的芯片图示（二）基因芯片技术的主要特点基因芯片技术归纳起来，具有高并行性、多样性、微型化和自动化这四大特点。
高并行性有利于基因芯片所示图谱的快速对照和阅读，效率大为提高；多样性则提供了样品的多指标测定，每块芯片上都含有成百上千种的寡核苷酸探针或cDNA探针，能够用于基因突变、单核苷酸多态性（SNP）、细菌分型等需要高通量的检测；微型化的好处在于对样品的需要量非常少，而且还能节省试剂用量，降低检测成本；自动化使得人力、物力投入减少，检测时间缩短并保证了质量。
同时，它还具有操作简便、信息综合处理能力强、结果可靠和仪器配套齐全等优势，因而备受青睐。
基因芯片技术简介和应用展望教学文案
基因芯片技术简介和应用展望上海复旦张江生物医药有限公司姚见儿基因芯片（Gene Chip）通常指DNA芯片，其基本原理是将指大量寡核苷酸分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而判断样品中靶分子的数量。
基因芯片的概念现已泛化到生物芯片（biochip）、微阵列（Microarray）、DNA芯片（DNA chip），甚至蛋白芯片。
基因芯片集成了探针固相原位合成技术、照相平板印刷技术、高分子合成技术、精密控制技术和激光共聚焦显微技术，使得合成、固定高密度的数以万计的探针分子以及对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测分析变得切实可行。
基因芯片技术在分子生物学研究领域、医学临床检验领域、生物制药领域和环境医学领域显示出了强大的生命力，其中关键就是基因芯片具有微型化、集约化和标准化的特点，从而有可能实现“将整个实验室缩微到一片芯片上”的愿望。
基因芯片在国内外已形成研究与开发的热潮，许多科学家和企业家将基因芯片同当年的PCR相提并论，认为它将带来巨大的技术、社会和经济效益，正如电子管电路向晶体管电路和集成电路发展是所经历的那样，核酸杂交技术的集成化也已经和正在使分子生物学技术发生着一场革命。
基因芯片的种类基因芯片产生的基础则是分子生物学、微电子技术、高分子化学合成技术、激光技术和计算机科学的发展及其有机结合。
根据基因芯片制造过程中主要技术的区别，下面主要介绍四类基因芯片。
一、光引导原位合成技术生产寡聚核苷酸微阵列开发并掌握这一技术的是Affymetrix公司，Affymetrix采用了照相平板印刷技术技术结合光引导原位寡聚核苷酸合成技术制作DNA芯片，生产过程同电子芯片的生产过程十分相似。
采用这种技术生产的基因芯片可以达到1×106/cm2的微探针排列密度，能够在一片1厘米多见方的片基上排列几百万个寡聚核苷酸探针。
原位合成法主要为光引导聚合技术（Light-directed synthesis），它不仅可用于寡聚核苷酸的合成，也可用于合成寡肽分子。
基因芯片技术及其在肿瘤诊断中的应用
基因芯片技术及其在肿瘤诊断中的应用随着科技的发展，基因芯片技术也越来越成熟。
在肿瘤诊断中，基因芯片技术的应用受到越来越多的关注。
基因芯片技术的原理、优势以及在肿瘤诊断中的应用是本文想要探讨的内容。
一、基因芯片技术的原理基因芯片是一种测试片，它能够查看成千上万的基因，了解这些基因的表达情况。
在基因芯片的使用中，需要将样本基因片段提取出并加以扩增，再将其复制到芯片上。
而一条螺旋结构的DNA是由四个不同的碱基组成的，即腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤以及鳥嘌呤。
因此，基因芯片中会包含这四个碱基。
基因芯片技术的原理是基于杂交技术而成。
假设研究者需要检测一组细胞的基因表达情况，那么这一组细胞的RNA需要被提取出来。
接下来，这些RNA会被转化成反羧基亲和素（cDNA）并标记。
标记后的cDNA会被加在基因芯片上的探针上。
而这些探针则是具有固定位置的基因序列，通常是基因的完整序列或者是基因的特定部分。
通过将标记后的cDNA和探针进行杂交，就可以检测出RNA的表达情况。
二、基因芯片技术的优势相比于传统的基因检测方法，基因芯片技术在一定程度上具有以下优势：1.高通量：基因芯片能够检测成千上万的基因，检测结果也更加准确。
2.高灵敏度：基因芯片需要的样本数量很少，甚至能够通过采集少量血液及组织来获得详细的基因信息。
3.高精度：基因芯片的结果非常精确，因为它能够避免操作过程中的人为误差。
4.快速结果：基因芯片的检测速度非常快，检测结果能够在短时间内得到。
基因芯片技术的优势使得它在疾病诊断、药物研究以及基因治疗方面有着广泛的应用。
三、基因芯片技术在肿瘤诊断中的应用肿瘤是一种细胞无序分裂并且进行恶性侵袭的疾病。
肿瘤发生后，患者的基因表达情况会发生改变。
基因芯片技术可以检测这些改变，从而对肿瘤的诊断以及治疗提供参考。
1.肿瘤类型的诊断基因芯片技术通过检测基因的表达情况来确定肿瘤的类型。
在不同的肿瘤中，基因的表达情况都有所不同。
如在一项基因芯片研究中，研究者利用基因芯片技术成功地对70%的乳腺癌患者进行了分类诊断。
基因芯片技术
基因芯片技术基因芯片技术是一种高通量的生物技术平台，可以同时测量上千个基因的表达量或突变状态。
该技术的出现，为研究基因与生物体生理、发育、进化及疾病发生等方面的关系提供了重要工具，同时也推动了生物医学、农业、环境科学等领域的发展。
基因芯片技术的基本原理是，将成千上万个寡核苷酸探针固定在玻璃片或硅片上，形成一个固定化的小芯片。
每个探针可以与特定的基因序列互补配对，从而可以在芯片上同时检测多个基因的表达情况。
通常，研究人员会将待检测的RNA或DNA 样品标记，然后加到芯片上，通过互补配对，可以确定每个基因的表达量或突变状态。
基因芯片技术的关键在于可以高效、快速地同时检测大量基因信息。
基因芯片技术的应用广泛，其中最重要的应用之一是基因表达谱分析。
通过测量细胞或组织中所有基因的表达水平，可以了解基因在不同生理或病理条件下的变化。
例如，在癌症研究中，可以通过基因芯片技术比较癌细胞与正常细胞的基因表达谱，找出与癌症相关的基因变化，从而揭示癌症的发生机制，并寻找治疗目标。
此外，基因芯片技术还可以用来研究基因调控网络、药物作用机制等。
与传统的方法相比，基因芯片技术具有很多优势。
首先，基因芯片技术可以同时检测大量基因，大大提高了实验效率。
一张芯片上可以同时检测数千个基因，比传统方法要快捷得多。
其次，基因芯片技术具有高灵敏性和高精确性。
可以检测到低表达基因的信号，并可以避免手工操作引入的误差。
此外，基因芯片技术还可以提供大量的数据，为生物学研究提供了更多的信息。
然而，基因芯片技术也存在一些局限性。
首先，基因芯片技术只能检测已知的基因序列，对于未知基因或新发现的基因变体，无法提供准确的信息。
其次，芯片设计需要基于已有的基因序列信息，如果基因组中还有未解析的区域，这些区域的信息可能无法得到有效检测。
再者，基因芯片技术的数据处理和分析也面临一定的挑战，需要建立合适的分析流程和算法，以准确解读芯片数据。
尽管存在一些局限性，基因芯片技术仍然是一种重要的生物技术平台。
基因芯片技术是什么？一文读懂基因芯片!
基因芯片技术是什么？一文读懂基因芯片！基因芯片技术是生物芯片的一种，它是生命科学领域里兴起的一项高新技术，它集成了微电子制造技术、激光扫描技术、分子生物学、物理和化学等先进技术。
生物芯片生物芯片是指将成千上万的靶分子（比如DNA、RNA或蛋白质等）经过一定的方法有序地固化在面积较小的支持物（如玻璃片、硅片、尼龙膜等）上，组成密集分子排列，然后将已经标记的样品与支持物上的靶分子进行杂交，经洗脱、激光扫描后，运用计算机将所得的信号进行自动化分析。
这种方法不仅节约了试剂与样品，而且节省了大量的人力、物力与时间，使检测更为快速、准确、敏感，是目前生物检测中效率高、最为敏感和最具前途的技术。
根据在支持物上所固定的靶分子的种类可将生物芯片分为基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片和芯片实验室等。
目前，技术比较成熟、应用最广泛的是基因芯片技术，其在基因组的表达分析、药物筛选、模拟生物的基因表达及功能研究、遗传疾病基因诊断、病原微生物的诊断等方面都有广泛的应用，是一种高效、大规模获取相关生物信息的重要手段。
基因芯片基因芯片也称DNA微阵列,是生物芯片的一种。
基因芯片原理最初是由核酸的分子杂交衍生而来的,即应用已知序列的核酸探针对未知序列的核酸序列进行杂交检测DNA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( situ synthesis)寡核苷酸或者直接将大量预先制备的DNA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DNA芯片。
基因芯片采用大量特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探针，有规律地固定于与光电测量。
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7.2 生物芯片的分类
按载体材料分： • 玻璃芯片：荧光背景低、应用方便，
材料易得，应用最广泛。 • 硅芯片 • 陶瓷芯片
按点样方式分
• 原位合成（ loci-synthetic DNA ）芯片 ：利用半导体光
蚀刻技术原位合成一定长度（~20 bp）的寡核甘酸片段。
• 微阵列（ microarray ） 芯片 ： DNA 直接点样（针点或喷
靶基因样品的标记
• 靶基因样品被标记后，与芯片上的探针分子杂交。
• 荧光标记；生物素和放射性同位素标记
• 双色荧光标记：常用标记物为荧光素Cy3和Cy5 ，分别用来 标记两中不同的样品（如样品和对照）。 • cy3：激发波长550 nm，发绿色荧光。 cy5：激发波长649 nm，发红色荧光。
标记方法
基因芯片技术的发展简史
Southern & Northern Blot
Dot Blot
Macroarray
Microarray
• 1989年，Southern获得在刚性载体表面固定寡聚核苷酸及 杂交法测序的专利 • 1992年， Affymetrix公司成功应用光导向平板印刷技术， 直接在硅片上合成寡核甘酸点阵的高密度芯片，是世界上 第一块原位合成的基因芯片。 • 1997年，美国Stanford大学Brown实验室，制作了世界上 第一张全基因组芯片（含有6116个基因的酵母全基因组芯 片）。
7.5 基因芯片的应用
• • • • • • • • 基因表达分析 基因型及多态分析 杂交测序 核酸和蛋白质相互作用的研究 疾病的诊断与治疗 药物开发 营养与食品卫生领域 环境科学领域
参考书
• 马文丽 等，DNA芯片技术的方法与应用， 广东科技出版社，2002 • 马立人等，生物芯片，化学工业出版社， 1999（第一版）
第七章 基因芯片技术简介
7.1 生物芯片简介 7.2 生物芯片的分类 7.3 基因芯片的制作 7.4 基因芯片的杂交及结果分析 7.5 基因芯片的应用
7.1 生物芯片简介
• 生物芯片（ biochip ） 又称 微阵列 (microarray) ， 是指通过机器人自动印迹或光引导化学合成技术在 硅片、玻璃、凝胶或尼龙膜上制造的生物分子微阵 列，根据分子间的特异性相互作用的原理，将生命 科学领域中不连续的分析过程集成于芯片表面，以
Light directed oligonucleotide synthesis
光敏保护基团
激光点光源的照 射下，除去光敏 保护基团，使活 性基团暴露出来
光刻掩膜
单核苷酸偶联 光敏保护基团
接触点样法
• 将样品直接点在载体上，仪器结构简单、 快速、经济，目前应用最广泛。 • 10,000个点/3.6 cm2 • 样品需预先合成和纯化，保存好。
基因差异表达分析芯片
• 属于表达谱芯片的一种，目前应用最广泛。 • 主要用于分析两组来源不同的mRNA转录 丰度的差异。 • 两组样品分别用不同的荧光素标记（cy3、 cy5），同比例混合并同时与DNA芯片杂 交，通过计算两组样本杂交信号的比值并通 过设立域值，来确定已知基因在不同来源样 本中表达的差异的基因，甚至发现新基因。
基因芯片扫描结果
不同的颜色代表一个探 针点杂交上的带荧光标 记的核酸分子数的差异。
数据处理和分析
• QuantArray微阵列分析软件，对芯片上的每个点进行鉴 定、确定杂交背景，计算每个点的杂交信号强度。 • 标准化处理：校正荧光标记物的标记和检测效率之间的 差异，分析两个样品的RNA起始量之间的差异。 • 比值分析，鉴定差异表达基因 • 生物信息学分析（如 cluster 算法、差异基因的同源性 比对，差异基因的相关文献检索等）
喷墨法
Switching Valve
阀
Connecting Tubing High-Speed 真空管 MicroSolenoid Valve Removable Tip Orifice
孔
Syringe Pump
Reservoir Controller
探针的固定化
• 针式或喷墨打印探针 后，要通过紫外线交联 或Schiff碱连接法，将 探针固定在支持物表面
标记方法
• 荧光标记的核苷酸非聚合酶的天然底物，掺入效率比天然底物低很 多；对于两种不同的样品材料，不同的荧光素标记物在反转录过程 中掺入到cDNA中的效率有可能不相同，从而造成假阳性。 • 后标记技术：cDNA合成过程中，先不加入荧光素标记物，而是先 在两种材料中都加入同一种带化学活性基团的核苷酸类似物氨基烯 丙基 -dUTP(aminoallyl-dUTP,aa-dUTP) ，从而保证两种材料中标 记物的掺入效率完全一致，纯化得到aa-dUTP标记的cDNA后，通 过aa-dUTP氨基烯丙基与Cy3和Cy5上N-羟基丁二酸亚胺树脂相结 合而标记不同的荧光素标记。
• 末端标记：在引物上标记有荧光素，在DNA扩增过程时，使新 形成的DNA链末端带有荧光素。 • 随机插入：选择四种碱基，使其中一种或几种挂有荧光素，在 PCR过程中，带有荧光素的碱基掺入到形成的DNA链中。 • 反转录标记：以mRNA（或总RNA）为模板，利用随机寡核甘 酸或oligo-dT为引物进行反转录，带有荧光素的碱基就会掺入 到新合成的单链cDNA中。
针式点样
• 点样针从96孔或384孔板上吸取 固定量探针溶液，把探针点到 玻片表面，让探针末端的化学 基团与玻片表面的基团形成共 价键。
Best!
喷墨法
• 将样品用喷嘴喷射到载体上，喷嘴不与芯片接触。 • 用微孔板装载预合成探针溶液，喷头从微孔板吸取探针溶 液，由电脑依据预定的程序自动控制打印喷头在芯片支持 物上移动，并根据芯片不同位点探针序列需要将特定的探 针试剂（不足纳升）喷印到特定位点。
点），密度高、制作方便，应用最广泛。 • 电 定 位 （ microelectronic ） 芯 片 ： 利 用 静 电 吸 附 原 理 将 DNA定位在带电材料上。制作工艺复杂，点样密度低。
按芯片使用功能分
• 测序芯片 • 表达谱芯片 • 基因差异表达分析芯片
测序 芯片
表达谱芯片
• 将克隆到的基因特异的探针或其cDNA片段固 定在芯片上，对来源于不同的个体、组织、 细胞周期、发育阶段、分化阶段、病变及刺 激细胞内的mRNA或cDNA进行检测。 • 寻找与疾病、突变等相关的基因，对基因间 相互作用进行研究。
杂交
• 将杂交溶液覆盖芯片的探针，用盖玻片覆盖，即可杂交。 • 与常规分子杂交过程基本相似：封闭、预杂交、杂交、洗脱。 • 芯片杂交炉 （Hybridization oven，Affymetrix公司）：全 自动控制芯片的杂交过程。温度控制精确，芯片舱的转动提 供充分的混合。可同时处理64张芯片。
申请
7.3 基因芯片的制备
• 原位合成:通过特定的技术在芯片的
特定区域原位合成寡核苷酸。
• 预合成后点样法：预先合成DNA或
制备基因探针，点样系统把这些合成好
的探针样品涂印或喷涂在载体上。
显微光蚀刻技术DNA合成法 原位合成(In Situ Synthesis)法
• 结合半导体工业中的光蚀刻技术和DNA的化学合成 法，在各个点400,000个点/1.6 cm2。 • 制作时间长，价格昂贵。
杂交信号检测
• 基因芯片杂交结果要用专用的激光 共聚焦扫描系统读取 D A B C B E
完全配对杂交 分子荧光最强 不完全杂交分子荧 光1/35~1/5 不杂交分子背 景荧光
放大器
数模转 换器
计算机 A:激光器 B:滤光片 C:二色镜 D:反光镜 E:关栅
ScanArray扫描仪
• 采用氩离子激光器来激发荧光分子来产生定量的杂交信号。 • 可扫描芯片上成千上万的探针，扫描的同时给出高分辨率的实 时的图像，同时荧光亮度的数据储存在原始文件中。 全自动检测及分析系统 适用于DNA芯片应用 激光共聚焦扫描系统 灵敏度极高 分辨率极高 多种激发及检测通道 适用于多种生物标记荧光探针
基因芯片分析流程
样品制备、标记 芯片制备
杂交
杂交信号检测
数据分析
基因芯片技术的特点
• 微型化，所需试剂用量少 （ ng 级 mRNA、 μl级杂交液）。 • 高通量性 • 平行性 • 高度自动化 • 缺点：在同一温度下杂交，不同探针杂交 效率不同；仪器、试剂昂贵。
芯片点样仪；杂交仪；芯片扫描仪
探针DNA分子的制备析得到 代表各个基因的序列数据，然后通过 PCR 扩增 或DNA固相合成得到所期望基因的片段。 • 人工合成的寡核苷酸片段 • 双链或单链的DNA或RNA片段
7.4.1 靶基因样品的制备与标记
• 靶基因样品来源： PCR产物：序列分析 RT-PCR产物：基因表达分析 • 一般一张芯片杂交需要3 μg mRNA样品 • 因个体差异、匀浆、研磨损耗等原因，送检样品应多1~2倍。 • 样品保存时应保证避免RNase的分解作用
实现对细胞、蛋白质、基因及其它生物组分的准确、 快速、大信息量的检测。
基因芯片（gene chip）
• 又称DNA芯片（DNA chip）或DNA阵列（DNA microarray），是生物芯片的一种。 • 是将DNA分子固定于支持物上，并与标记的样 品杂交，通过自动化仪器检测杂交信号的强度来 判断样品中靶分子的数量，进而得知样品中 mRNA的表达量，也可进行基因突变体的检测和 基因序列的测定，为进一步了解基因间的相互关 系及基因克隆提供有用的工具。 • 1998年度世界十大科技进展之一。