微阵列的应用
组织微阵列技术
组织微阵列技术组织微阵列技术是一种高通量的基因表达分析方法，它可以同时检测成千上万个基因的表达情况。
本文将从以下几个方面详细介绍组织微阵列技术的原理、流程、数据分析及应用。
一、原理组织微阵列技术是基于DNA杂交原理的。
首先，将RNA提取出来，然后将其转录成cDNA，并标记上荧光染料。
接着，在芯片上固定一系列有代表性的DNA探针，并将标记好的cDNA与之杂交。
最后，通过检测荧光信号来确定每个探针对应基因的表达水平。
二、流程1. RNA提取：从样品中提取总RNA，并进行质量和纯度检测；2. cDNA合成和标记：使用反转录酶将RNA转录成cDNA，并使用荧光染料标记；3. 杂交：将标记好的cDNA与芯片上的探针进行杂交；4. 荧光信号检测：通过扫描仪检测芯片上每个探针对应位置的荧光信号；5. 数据处理和分析：对原始数据进行预处理、归一化和差异分析等，得到差异表达基因列表。
三、数据分析数据分析是组织微阵列技术中至关重要的一环。
主要包括以下几个方面：1. 数据预处理：对原始数据进行背景校正、去噪声和标准化等处理，以提高数据质量；2. 差异分析：通过比较不同组别的样品之间的基因表达水平，筛选出差异表达基因；3. 生物信息学分析：对差异表达基因进行生物信息学分析，如GO富集分析、KEGG通路分析等，以进一步了解其功能和调控网络；4. 数据可视化：将结果可视化展示并呈现出来，如热图、散点图、折线图等。
四、应用组织微阵列技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些典型应用：1. 基因表达谱研究：通过比较不同组别的样品之间的基因表达水平，了解某个生物过程或疾病发生机制；2. 药物筛选：通过检测药物对基因表达谱的影响，筛选出有潜力的药物靶点或药物组合；3. 个性化医疗：通过检测患者基因表达谱的差异，为患者提供个性化的治疗方案；4. 农业生物技术：通过检测作物基因表达谱的变化，筛选出具有优良性状的品种或杂交组合。
总之，组织微阵列技术是一种高通量、高灵敏度、高精度的基因表达分析方法，已经在许多领域得到了广泛应用。
蛋白质微阵列技术在药物研发中的应用
蛋白质微阵列技术在药物研发中的应用随着医学科技的不断发展，疾病的治疗方法也越来越多样化。
其中，药物研发作为大医学领域中至关重要的一环，几乎已经成为现代医学发展的引擎。
不过，药物研发的过程并不简单，它需要科学家们在不断地尝试和实践中寻找到最有效的药物成分。
而在这个过程中，蛋白质微阵列技术作为一种高效、准确的检测手段，正被越来越多的药物研发机构所重视和采用。
一、蛋白质微阵列技术的基本原理蛋白质微阵列技术（protein microarray）是一种基于蛋白质相互作用的检测方法。
它通过将大量已知蛋白和未知蛋白样品固定在具有特定特性的载体上，再利用各种法则对蛋白质进行检测和分析，从而实现对蛋白质相互作用的快速、高效、准确的检测。
具体而言，蛋白质微阵列技术是通过在载体表面定向固定不同的蛋白质构建一个“蛋白质芯片”，然后将被检测的蛋白分子样品与它进行杂交，通过观察蛋白质分子之间的结合、相互作用等变化来发掘它们之间的相互作用。
这一技术不仅可以发现蛋白质之间的关联性，更可以挖掘出不同种类蛋白质的分子特征和功能，从而为药物研发提供前所未有的帮助。
二、蛋白质微阵列技术在药物研发中的应用1. 蛋白质相互作用检测在药物研发中，了解不同蛋白质之间的相互作用关系是非常重要的。
利用蛋白质微阵列技术，可以在芯片的载体表面上制备出具有不同特性的蛋白固定阵列，来研究蛋白质之间的相互作用、结构和功能。
例如，在某种药物研发过程中，科学家们使用蛋白质微阵列技术寻找蛋白质中可能与药物结合的靶点，提供了有力的分子数据和支持，最终成功开发出针对该靶点的抑制药物。
2. 药物筛选药物筛选是药物研发的一个重要步骤。
通常情况下，科学家们会将许多化合物与不同细胞培养物的蛋白相互作用进行比较，以寻找能够发挥治疗作用的药物分子。
而使用蛋白质微阵列技术作为筛选手段，可以一次性地将多个药物并排比较，极大地缩短了药物筛选的时间并提高了筛选的准确性。
在目前的实践中，蛋白质微阵列技术已经成功地应用于抗肿瘤、抗病毒、抗感染、心脏疾病等多个领域的药物筛选中，并挖掘出了许多潜在的药物分子。
微阵列技术在癌症诊断和治疗中的应用
微阵列技术在癌症诊断和治疗中的应用微阵列技术，在医学领域中，是一项非常重要的技术。
它可以帮助医生对患者的疾病进行快速的诊断和治疗。
而在癌症的诊断和治疗方面，微阵列技术更是发挥了重要的作用。
一、微阵列技术简介微阵列技术（microarray technology）是一种生物信息学技术，也被称为芯片技术（chip technology）。
它可以同时检测和分析DNA、RNA和蛋白质等生物分子。
微阵列技术通过将不同种类的DNA、RNA片段等固定在微型芯片上，通过激光扫描系统将信号拍摄下来，以此分析生物样品中不同基因表达水平的差异，从而研究基因的调控及其在细胞生理和病理过程中的作用，以期找到疾病的相关基因和分子标志物。
二、微阵列技术在癌症诊断中的应用癌症是目前全球范围内最主要的致死疾病之一。
微阵列技术在癌症诊断中的应用主要是通过对肿瘤基因的检测，来对癌症进行早期诊断和预测患病的风险。
1.早期癌症诊断微阵列技术可以检测出某些特定的癌症相关基因的表达情况，从而对早期癌症进行精确诊断。
例如，乳腺癌早期诊断中，通过微阵列技术检测HE4基因和MUC1基因的表达情况来诊断乳腺癌的早期。
因为这两个基因在乳腺癌组织中的表达水平比正常组织中高得多。
2.预测癌症患者的风险除了早期诊断外，微阵列技术还可以通过检测癌症相关基因的表达水平来预测患者某种癌症的风险。
例如，通过检测结肠癌患者的表观遗传学标记，确定癌症的基因调控机制，从而为癌症早期筛查和风险评估提供一定的依据。
三、微阵列技术在癌症治疗中的应用微阵列技术不仅可以帮助提高癌症的诊断准确性，同时还可以通过对肿瘤基因的检测，来帮助医生选择有效的治疗方案。
1.确定个体化治疗方案由于每个人的基因组和癌细胞类型都不同，微阵列技术可以通过对患者的个体化基因谱的检测，来确定个体化治疗方案。
例如，目前很多胃癌患者都选择了帕妥珠单抗酰胺的治疗方法，这种治疗方法是针对CDH17这个特定基因进行针对性的治疗。
蛋白质微阵列技术在生物医学中的应用
蛋白质微阵列技术在生物医学中的应用蛋白质是生命体中不可或缺的分子，扮演着结构支撑、传递感觉、递质等重要角色。
蛋白质微阵列技术是一种快速高通量筛选蛋白质相互作用的分析工具。
目前广泛应用于生物医学领域，如生物标记、药物筛选等。
本文将探讨蛋白质微阵列技术在生物医学中的实际应用情况。
一、蛋白质微阵列技术简介蛋白质微阵列技术是运用基于固相装置的微阵列技术，在玻璃或硅片上制备大面积且密集的蛋白质芯片，实现高通量筛选蛋白质相互作用的方法。
通过对蛋白质的筛选，可以较快地找到特定蛋白质或化合物的靶点，发现可能的药物，以及研究蛋白质的功能和调控过程。
二、蛋白质微阵列技术在生物标记中的应用蛋白质微阵列技术可以用于生物标记中。
生物标记是一种诊断方法，其基础是寻找与需要诊断的生物分子特异性结合的分子。
该方法可以在人类血液中检测特定的分子，从而提供诊断信息。
在生物标记中，蛋白质芯片充当检测平台，用于检测血清样品中的生物标记基因表达水平的变化。
蛋白质芯片通过对基因表达水平的检测，发现出不同癌症患者血液中的生物标记的种类和数量，并可根据其水平的变化来捕捉癌症特定的生物标记。
三、蛋白质微阵列技术在药物筛选中的应用蛋白质微阵列技术也可应用于药物筛选。
药物筛选是一种通过大规模的化合物筛选识别有潜在治疗效果的小分子药物的方法。
蛋白质芯片在药物筛选过程中可进行蛋白质互作分析，寻找可阻止生物分子活性的化合物。
蛋白质微阵列技术可用来筛选化学库来寻找有抗癌特性的化合物。
在这个过程中，蛋白质芯片被用于寻找化学分子与蛋白质之间的相互作用。
这是为了寻找能够抑制或模拟蛋白质功能的药物的所有"候选药物"。
四、蛋白质微阵列技术对蛋白质研究的影响蛋白质微阵列技术对于蛋白质研究的启示非常大。
在蛋白质研究中，该技术反映了高通量、便捷、高效、快速的特点。
特别是，蛋白质芯片可以帮助发现新的分子相互作用，从而找到蛋白质的潜在作用。
此外，蛋白质微阵列技术还可以用于研究蛋白质的功能和调控过程，可以发现一些潜在的生物标记，从而加深对于生命机理的理解。
袁海明染色体微阵列的原理与临床应用
传统核型分析技术
是目前较为成熟的遗传性疾病诊断技术
染色体数量变化、平衡、不平衡易位、转位和显微镜下 可见的大片段缺失和重复。
绒毛活检取材
孕中期羊膜腔穿刺羊水 细胞培养
染色体核型分析
核型分析局限性
Ø 材料受限，需要新鲜的组织、血样进行活细胞培养 Ø 不能分辨长度在10Mb以下染色体片断的缺失、重复或易位 Ø 染色体亚端粒区域异常诊断率较低 Ø 不能检测LOH和UPD
一.出生缺陷概念及概况 二.遗传病常见诊断方法及比较 三.染色体微阵列技术临床应用 四.病例分享 五.染色体微阵列技术局限性、结果 判读及带来的挑战
一.出生缺陷概念及概况
出生缺陷
Ø也称先天异常，是指由于遗传因素、环境因素或两者 共同作用于孕前或孕期，引起胚胎或胎儿在发育过程中 发生解剖学结构和/或功能上的异常。 Ø2012年卫生部统计我国出生缺陷率达5.6%，每年新增 出生缺陷患儿90-120万例。 Ø随着二胎政策的全面放开，孕妇年龄增加及环境因素 影响，估计出生缺陷数量还会增加。 Ø保守估计，我国有上千万的罕见病群体，几乎无法得 到有效诊断和治疗，甚至遭到严重歧视。
ü First-generation-Sanger method ü Novel sequencing techniques
传统核型分析技术
u除了染色体非整倍体，染色体微缺失和微重复等基因组失衡是导致胎儿发 育迟缓、畸形和其他先天性疾病的主要原因。
Structural variation in the human genome and its role in disease[J]. Annu Rev Med. 2010,61:437-55
染色体微阵列技术（chromosomal microarray analysis）
基因微阵列技术在肿瘤诊断中的应用
基因微阵列技术在肿瘤诊断中的应用肿瘤是一类典型的遗传疾病，在人类的基因研究中一直备受关注。
人体细胞中的遗传信息以染色体的形式存在，而染色体上的基因序列则是遗传信息的核心。
目前，研究者们基于基因微阵列技术，在对肿瘤的发生和发展机制进行深入探究的同时，亦可将其应用于肿瘤治疗及预后的判定中。
一、基因微阵列技术的原理基因微阵列技术是一种基于光谱学原理和光电探测手段进行的高通量基因筛查技术。
其基本原理是，在晶片上固定若干种不同的探针，用于检测体外的靶分子。
在检测过程中，利用探针与靶分子间的亲和性影响，探针的光信号变化即代表了样本中所含有的某种靶分子数量的多少。
二、1.肿瘤标志物基因微阵列技术可用于筛查高度特异的肿瘤标志物，在血液中对肿瘤进行监测及预后。
例如：CA19-9、CEA等有着特定靶标的肿瘤代谢产物等肿瘤标志。
2. 肿瘤分类基因微阵列技术可用于肿瘤分类以及对不同肿瘤之间的生物学差异进行解析。
通过基因表达谱的分析，可以对肿瘤进行分类，并且可以分析出哪些分子的表达水平与肿瘤的发生及发展密切相关。
3. 肿瘤病程监测随着肿瘤治疗的实施，肿瘤有可能产生抗药性，导致治疗效果下降。
基因微阵列技术可以监测肿瘤的生物学变化和分子标志物的变化，进而发现肿瘤在抗药性上可能存在的变化，为制定更为合理的治疗方案提供了重要依据。
三、基因微阵列技术在肿瘤治疗中的应用1. 肿瘤预后通过基因微阵列技术，可以获得肿瘤细胞的基因图谱，以预测肿瘤的预后，比如患者的存活期、复发率等。
得到预测结果后，可基于其制定更为针对的治疗方案。
2. 靶向治疗基因微阵列技术可用于筛选肿瘤特异的靶向治疗药物。
通过对病人肿瘤样本中细胞表达的分子及信号通路进行分析，确定相对特异的靶点，进而找到具有高度选择性的药物，降低治疗副作用并提高疗效。
3. 基因治疗基因微阵列技术可用于研究肿瘤引起的遗传改变、表观遗传学以及信号通路异常，并可以筛选肿瘤治疗的靶点。
在此基础上，特定基因可以进一步进行治疗，以达到对抗肿瘤的效果。
微阵列技术的应用及发展趋势
生物芯 片在农 林业 中有 广 阔的应 用天 地 ， 过平 行检测 基 因表达 谱进 行功 能分 析 ， 通 有助 于研究 者更 好 地 了解植 物生 长和发 育 的根本 机理 。如 果取得 了植 物各 发育 阶段 的激 素作 用 、 除草剂 作用 、 遗传 背景 和环境 条件 等一 系列有关 数据 和信 息 ， 通过 微 阵列 分 析将可 以了解 植 物学 中涉 及到 的众 多基 因的作 用 。
文章 编 号 ：０５— ９ ２ ２ ０ ）６— ０ ７— ５ １０ ２ ９ （０ ８ ０ ０ １ ０
微 阵 列 技 术 的应 用 及 发 展 趋 势
魏庆娟 ， 闫永 楠 ， 孔 波 ， 玉华 秦
（ 东北 电力大学 化学Ｉ程学院 ， 吉林 吉林 １２ １ ）技术是近年来新兴 的分子生 物学技术 ， 它对 于人类探索 生命 的奥 秘 、 揭示 疾病 的本
成 为现 代生物 学 的象征 一样 ， 阵列技术 作 为新 一代 生物技 术 ， 从根 本上 改变 目前 生物 学和生 物技 术 微 将
的观念 和效率 ， 它将 是继 大规模 集 成 电路 之后 的又一 次具有 深远 意义 的科 学技术 革命 。
１ 微 阵列 技 术 的应 用
１ １ 微 阵列技 术在农 林业 中的应 用 ．
ｃＮ Ｄ Ａ微阵列寻找调控该过程的基因， １ ５ １ 在 １ ２ 个拟南芥 Ｅ Ｔ 序列中， Ｓｓ 大概有 ２ ％受昼夜节律调控。进
一
步 研究表 明 ， Ｌ Ｙ、 Ｃ 和 Ｃ 除 Ｈ Ｃ Ａ１ ｌ等 已知功 能的基 因外 ， 还发 现 了一 些调控 该过程 的新 基 因。梁 也男
等 利 用微 阵列技 术研究 了干旱胁 迫下 星星草基 因 的表 达 ， 现 了一 些 与干早 胁 迫相 关 的功 能 未知 基 发 因和新基 因 。 １ ２ 微 阵列技术 在疾病 诊 断 中的应用 ．
最新 基因组拷贝数微阵列技术在临床应用指南-精品
基因组拷贝数微阵列技术在临床应用指南微阵列是有力的诊断染色体拷贝数变异的工具，但该类检测并不适用于所有的一线检测，下面是小编搜集整理的一篇探究基因组拷贝数微阵列技术的，欢迎阅读查看。
1、简介随着比较基因组杂交芯片以及单核苷酸多样性微阵列分析等微阵列技术在临床上的应用,实验室对于患者在发育迟缓/智力障碍(DD/ID)、先天畸形以及异形的评价体系在近几年产生了很大的变化。
患者基因组中无法用经典G显带方法检测的小缺失和小重复,现在都能用这些方法检测到。
由于这些年全基因组拷贝数微阵列技术在临床应用的日渐广泛,我们在这里对相关指南进行更新。
2、微阵列技术在基因组拷贝数变异中的应用自从20世纪60年代晚期染色体显带技术问世以来,细胞遗传学诊断检查已经发生了显着的变化。
一些DNA相关技术,例如基因组拷贝数微阵列(细胞遗传学微阵列,即CMA),已经成为目前临床应用的最新技术。
比较基因组杂交最初是用来通过一次实验进行全基因组不平衡重组的筛查。
然而传统意义上的比较基因组杂交只有3~10Mb的分辨率,与高分辨率核型分析区别不大,所以后来被微阵列技术加以利用。
芯片比较基因组杂交技术是利用玻璃衬底来附着被克隆的细菌人工染色体(BACs)或被合成的如寡聚核酸(oligos)DNA片段,从而作为基因组在染色体上的精确定位。
通过比较患者和标准DNA的杂交效率可得出拷贝数差异,单核苷酸多态性杂交芯片可用来检测基因组拷贝数差异,也可以检测拷贝数中立区的同源性。
这种情况下,患者的DNA被标记并杂交到微阵列上,通过比较患者及某一已知DNA的杂交结果来得出结论。
需要指出的是,并不是所有的基因组拷贝数变异都是病理现象,目前已知正常人平均基因组拷贝数变异在800或更多。
芯片的分辨率及产出取决于其对基因组的覆盖率(探针的长度和间距),以及统计时设定的标准。
微阵列技术相对于传统细胞遗传学分析具有更高的分辨率,为鉴别染色体异常提供了更加精确、敏感的技术。
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hyloxycarbon TFA（acid）
yl芴甲氧羰基
BOC
tert-
Hidrogenfl
butyloxycarb uoride（HF）
only叔丁氧羟基
TFA
Temporary protection of Side-chain
这是对氨基酸侧链活性官能团的保护，称为半永久性保护， 一般在肽合成末期去保护。
2.蛋白质间的相互作用：
在蛋白质微阵列上点有数量巨大的靶组件，可以检测标 记蛋白或待研究蛋白的结合活性，一步就可确定结合对象 并获得相关定量数据。
3.药物：
寻找新药物、寻找靶位点；确定已有药物的靶位点；优化 药物配伍。
4.诊断：
可做成抗原微阵列或抗体微阵列，在病原体诊断、癌症标 记物检测、过敏原检测方面广泛快捷的应用。
微阵列的应用
蛋白质微阵列应用示意图
PARTⅡ 原位合成微阵列
原位合成是直接在固体基质上用21种氨基 酸合成所需的蛋白质/多肽片段的技术。
下面介绍以下基于SPOT技术的膜结合多 肽微阵列的原位合成方法。
SPOT -tecnology
SPOT ( )是Ronald the parallel synthesis of oligpeptide arrays on cellulose supports 等于1990年发明的以膜为载体可以并行合成检测多 种多肽的固相肽合成技术，成为多肽微阵列合成中 重要的方法。
Schematic of SPOT
Membranes
膜必须是疏松多空但平坦的，纤维素膜 （cellulose）是其很好的选择，性能优异，易于获
得，价格便宜。以下几种是常用的规格： Whatman chr Whatman 50 Whatman 540 其他膜介质还有：多聚高分子膜、醋酸纤维膜、 PDF膜。 此外还有的用玻璃板，或CD圆盘。
受保护基团 保护策略
去保护策略
Arg胍基
芳基磺酰基（如Pbf） HF酸解或钠/液氨还原
Lsyω-氨基
BOC策略中用Z(2-Cl) 盐酸酸解 氯苄氧羰基
Fmoc策略中用BOC 亲核试剂
Asp、Gluω- BOC策略中β -环己基 酸解
羧基
酯Ocy
半胱氨酸巯基 叔丁基/二硫化物
TMSFA/2-巯基乙醇
His咪唑基
蛋白质/多肽微阵列及其 在过敏原分析中的应用
石松传 北京博肽健诺威生物科技有限公司
PART Ⅰ蛋白质/多肽微阵列
protein/pepyide microarray一类生物芯 片。是根据蛋白质-蛋白质相互作用规律，将各 种蛋白质有序地固定于滴定板、滤膜和载玻片等 各种载体上而形成的高通量蛋白化 表为分析，折叠研 （10~80aa）学合成 究，诊断
重组蛋白 细胞表
（100~400 0aa）
达或体
外生产
蛋白组分析：蛋白 相互作用，蛋白药 物结合等
易于制造纯化， 能化学修饰，可 之谱分析
研究蛋白质功 能最佳方法
单抗
杂交瘤 基于血清抗原的检 稳定性、特异
技术 测
性好；昂贵
Fmoc策略中用NimBOC
HBr/HOAc、TFA、HF 酸解
Activition of free amino group
要使游离的氨基酸添加到肽链上，氨基酸的羧基必须活化。
活化方法 所用试剂 优点
缺点
In situ
DIC and
activation HOBt
试剂用量少 试剂必须是 新鲜的现配 先用
多抗
免疫动 基于血清抗原的检 稳定，亲和好
物分离 测
有交叉反应
微阵列的介质
1.玻璃片 2.醋酸纤维膜、多聚高分子膜、PVDF膜 3.光盘
微阵列的样品
1.纯化蛋白 2.重组蛋白 3.单抗、多抗 4.氨基酸
微阵列生产方法
1.原位合成（in-situ synthesis ）：在载体 膜或玻片上连续添加目的氨基酸化学合成 短肽。
三 百种之多,常用的体外检测,方法比如RAST 、EL ISA等,具 有操作步骤繁杂,耗时费力且价格昂贵、所需血清样本量大
等 缺点,不适合同时对多种过敏原的检测。
近年来,渐趋成熟的蛋白质芯片技术因其高通量、微型化、 平行性检测等优点，可用于过敏原的筛选、检测。典型的例 子是过敏原特异性IgE检测微阵列的研制。
2.点样法（spotting sample method ）： 将合成和纯化好的蛋白质/多肽用特殊的仪 器点加到膜载体上，可以分为顺序点样法 和并行点样法。重组蛋白、单抗、多抗等 靶组件用此方法做成微阵列。
微阵列的应用
1.表达谱分析：
用于蛋白质谱的研究，能在混合物中很好的区分不同的 蛋白质并提供丰富的数据。
Membrane Functionalization
纤维膜是多聚糖，表面含有羟基自由基， 它们会降低AA的结合，因此需要对其进行 修饰： 1.酯化反应：ß-alanine 与 DIC等 2.共价结合二胺：二氨基丙烷、烷化的PEG 等。 （聚乙二醇） 功能化修饰在合成完成后要去除这些修饰基 团。
纤维素膜类型及功能化修饰
Temporary protection of α-amino
由于化学合成肽段过程需要向反应体系中加入很多化学物质，发生很多化学反应，合成是从C-端开始，氨基必须得到保护。
根据所用N-末端保护试剂的不同可以分为两种合成策略：
策略 保护试剂
去保护试剂 示意图
Fmoc 9-
Piperidine
fluorenylmet （base）
Using pre- OPfp ester 试剂可预先
activated ODNP
配制
amino ODhbt acids
制备麻烦； 只有一部分 可直接购买
所有基团脱保护
PART IIIA 微阵列在过敏原抗体谱 系分析中的应用
I型变态反应性疾病是一种常见病,大约有1 /4的人受该 疾病得困扰。治疗与预防I型变态反应性疾病的一项重要前 提是检测致敏原的种类,而目前临床可供检测的过敏原有二
它是一种高通量的蛋白功能分析技术，可用 于蛋白质表达谱分析，研究蛋白质与蛋白质的相 互作用，甚至DNA－蛋白质、RNA－蛋白质的 相互作用，筛选药物作用的蛋白靶点等。
微阵列示例
蛋白质/多肽微阵列试验流程
生物学问题？
实验设计 数据分析与建模
标本处理
检测
生化反应
蛋白质/多肽微阵列模式分类
靶组件 靶组件 主要用途