基因芯片技术及其应用20页PPT
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基因芯片的操作流程及步骤ppt课件
能的序列共有65536种。 • 假如只考虑完全互补的杂交，那么48个8 nt亚序列探针中，
仅有上述5个能同靶DNA杂交。 • 可以用人工合成的已知序列的所有可能的n体寡核苷酸探
针与一个未知的荧光标记DNA/RNA序列杂交，通过对杂 交荧光信号检测，检出所有能与靶DNA杂交的寡核苷酸， 从而推出靶DNA中的所有8 nt亚序列，最后由计算机对大 量荧光信号的谱型（pattern）数据进行分析，重构靶 DNA 的互补寡核苷酸序列。
生物芯片的制作步骤
细胞
对mRNA进行标记 杂交
基因表达资料
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
基因芯片研制的总体蓝图
检测样品 的制备
获取样品分子的 数量和序列信息
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
基因芯片是信息时代的产物
横跨：生命科学、物理学、
计算机科学、微电子技术 光电技术、材料科学 等现代高 科技。
我国第一家批量生产基因 芯片 拥有近2千条基因药物发明专利
• 东南大学吴健雄实验室 • 中科院计算所生物信息学实验室 • 上海生科院
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
仅有上述5个能同靶DNA杂交。 • 可以用人工合成的已知序列的所有可能的n体寡核苷酸探
针与一个未知的荧光标记DNA/RNA序列杂交，通过对杂 交荧光信号检测，检出所有能与靶DNA杂交的寡核苷酸， 从而推出靶DNA中的所有8 nt亚序列，最后由计算机对大 量荧光信号的谱型（pattern）数据进行分析，重构靶 DNA 的互补寡核苷酸序列。
生物芯片的制作步骤
细胞
对mRNA进行标记 杂交
基因表达资料
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
基因芯片研制的总体蓝图
检测样品 的制备
获取样品分子的 数量和序列信息
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
基因芯片是信息时代的产物
横跨：生命科学、物理学、
计算机科学、微电子技术 光电技术、材料科学 等现代高 科技。
我国第一家批量生产基因 芯片 拥有近2千条基因药物发明专利
• 东南大学吴健雄实验室 • 中科院计算所生物信息学实验室 • 上海生科院
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
现代医学实验仪器与实验技术课件：基因芯片技术原理与应用
基因芯片(Genechip)又称DNA芯片,它是在 基因探针的基础上研制出的，所谓基因探 针只是一段人工合成的碱基序列，在探针 上连接一些可检测的物质，根据碱基互补 的原理，利用基因探针到基因混合物中识 别特定基因。它将大量探针分子固定于支 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度及分布来进行分析。
8 ．发射光范围： 570nm 到 700nm ， 7 种检测光（ 570nm, 578nm, 592nm, 614nm, 660nm, 670nm, 694nm ） 9 ．灵敏度： ≤0.1 个荧光分子 / m m2 10 ．扫描速度： 20 线 / 秒，整片扫描不超过 5 分钟， 11 ．动态范围： 16bit, 5 个数量级 12 ．图形文件输出格式：原始图形数据（ RAW ）、 TIFF, BMP ， JPEG
美国 Cartesian ProSys 5510全自动生物芯片点样系统
全自动生物芯片点样系统工作平台
Pin Array Head Vacuum Wash Station Slides
Source Plate
Vacumm Hold-Down Slide Nest
点样针的类型
Solid Pin
Split Pin
蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同， 但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原 结合的特异性即免疫反应来检测。蛋白质 芯片构建的简化模型为：选择一种固相载 体能够牢固地结合蛋白质分子(抗原或抗 体)，这样形成蛋白质的微阵列，即蛋白质 芯片。
芯片实验室为高度集成化的集样品制备、 基因扩增、核酸标记及检测为一体的便 携式生物分析系统，它最终的目的是实 现生化分析全过程全部集成在一片芯片 上完成，从而使现有的许多烦琐、费时、 不连续、不精确和难以重复的生物分析 过程自动化、连续化和微缩化，属未来 生物芯片的发展方向。
基因芯片PGDPGS技术的临床应用课件
将已知序列的基因探针集成在 平面基质载体上，形成密集、 有序的DNA分子微阵列
样本DNA荧光标记
与芯片上所含的基因序列 进行杂交 通过扫描荧光信号的强度， 检测样本基因表达情况。荧光 信号强度与基因拷贝数正相关
G Band
FISH
aCGH、aSNP
Fishel et al. Fertil Steril 2010
严重男性不育症
欧洲人类生殖与胚 胎学协会PGD联盟 1997~2007年 57家中心 超过27000个周期
AMA：高龄
RM：复发性流产
RIF：反复种植失败tion Update, Vol.18, No.3 pp.234-247,2012
Franco Causio et al, 2002, Chromosome analysis of spontaneous abortions after in vitro fertilization (IVF) and intracytoplasmic sperm injection (ICSI), European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology
适应症
生育力
常用诊断技术
未确诊结果的处理 产前诊断
FISH、PCR、array
不移植 建议
FISH、array
可移植 与自然妊娠标准相同
Joyce C.et al. Hum Genet (2012) 131:175–186
单基因疾病：常显、常隐、X连锁 染色体异常：结构、数目异常 女方年龄≥35岁、复发性流产
我国普通人群染色体异常：0.47% 不孕不育患者染色体异常：3%~10%，显著增高
样本DNA荧光标记
与芯片上所含的基因序列 进行杂交 通过扫描荧光信号的强度， 检测样本基因表达情况。荧光 信号强度与基因拷贝数正相关
G Band
FISH
aCGH、aSNP
Fishel et al. Fertil Steril 2010
严重男性不育症
欧洲人类生殖与胚 胎学协会PGD联盟 1997~2007年 57家中心 超过27000个周期
AMA：高龄
RM：复发性流产
RIF：反复种植失败tion Update, Vol.18, No.3 pp.234-247,2012
Franco Causio et al, 2002, Chromosome analysis of spontaneous abortions after in vitro fertilization (IVF) and intracytoplasmic sperm injection (ICSI), European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology
适应症
生育力
常用诊断技术
未确诊结果的处理 产前诊断
FISH、PCR、array
不移植 建议
FISH、array
可移植 与自然妊娠标准相同
Joyce C.et al. Hum Genet (2012) 131:175–186
单基因疾病：常显、常隐、X连锁 染色体异常：结构、数目异常 女方年龄≥35岁、复发性流产
我国普通人群染色体异常：0.47% 不孕不育患者染色体异常：3%~10%，显著增高
基因芯片技术简介PPT课件
基因芯片技术简介
冯永强
.
1
一、基因分析芯片开发的动力
遗传信息迅猛增长
随着人类基因组（测序）计划（Human genome project）的逐步实施以及分子生物学相关 学科的迅猛发展，越来越多的动植物、微生物基 因组序列得以测定，基因序列数据正在以前所未 有的速度迅速增长。然而,怎样去研究如此众多基 因在生命过程中所担负的功能就成了全世界生命 科学工作者共同的课题。为此，建立新型杂交和 测序方法以对大量的遗传信息进行高效、快速的
鉴定及分型，人线粒体16.6kb基因组多态性的研究等4 基因作图 通过确定重叠克隆的次序从而对酵母
基因组进行作图
.
16
5 及杂交测序
6 Etc.
.
17
个人观点供参考，欢迎讨论！
.
12
微板型 这种芯片实质上是一种具有高密度、小容量 测试孔的小型酶联免疫检测板（如PE公司等）。
.
13
集成电路型 将杂交技术与微电子技术结合于 一体有目的地通过电子装置检测或控制DNA等生 物大分子的作用过程（如 Nanogen公司）
.
14
4. 基因芯片研制的总体蓝图
研制方向的确定
检测样品 的制备
.
5
2. 基因芯片技术的主要特点
技术操作简单 自动化程度高 序列数量大 检测效率高 应用范围广 成本相对低
.
6
3 基因芯片的主要类型
鉴于信号的获取与解读具有通用性，所以此处不予特 别介绍。
从点阵的制备方法来分主要有两类：原位合成型与“点膜”
型。
• 原位合成型 指根据预先设计的点阵序列在每个位点通 过有机合成的方式直接聚合得到所要求的探针分子。聚合 之后芯片片基的制作即告结束。该方法有两类：光引导原 位聚合技术与压电打印原位合成技术。
冯永强
.
1
一、基因分析芯片开发的动力
遗传信息迅猛增长
随着人类基因组（测序）计划（Human genome project）的逐步实施以及分子生物学相关 学科的迅猛发展，越来越多的动植物、微生物基 因组序列得以测定，基因序列数据正在以前所未 有的速度迅速增长。然而,怎样去研究如此众多基 因在生命过程中所担负的功能就成了全世界生命 科学工作者共同的课题。为此，建立新型杂交和 测序方法以对大量的遗传信息进行高效、快速的
鉴定及分型，人线粒体16.6kb基因组多态性的研究等4 基因作图 通过确定重叠克隆的次序从而对酵母
基因组进行作图
.
16
5 及杂交测序
6 Etc.
.
17
个人观点供参考，欢迎讨论！
.
12
微板型 这种芯片实质上是一种具有高密度、小容量 测试孔的小型酶联免疫检测板（如PE公司等）。
.
13
集成电路型 将杂交技术与微电子技术结合于 一体有目的地通过电子装置检测或控制DNA等生 物大分子的作用过程（如 Nanogen公司）
.
14
4. 基因芯片研制的总体蓝图
研制方向的确定
检测样品 的制备
.
5
2. 基因芯片技术的主要特点
技术操作简单 自动化程度高 序列数量大 检测效率高 应用范围广 成本相对低
.
6
3 基因芯片的主要类型
鉴于信号的获取与解读具有通用性，所以此处不予特 别介绍。
从点阵的制备方法来分主要有两类：原位合成型与“点膜”
型。
• 原位合成型 指根据预先设计的点阵序列在每个位点通 过有机合成的方式直接聚合得到所要求的探针分子。聚合 之后芯片片基的制作即告结束。该方法有两类：光引导原 位聚合技术与压电打印原位合成技术。
基因芯片技术及其应用1
基因芯片是信息 时代的产物
90年代兴起的一项前沿 生物技术
1993年美国Affymetrix公司研制
横跨：
生命科学、 物理学、 计算机科学、微电子技术 光电技术、 材料科学
等现代高科技
2. 基因芯片的特点
高度集约化
大通量平行分析
(每平方厘米点阵密度高于400)
高灵敏度
样品需要量小
• 手工测序---4000bp/天 • 自动测序仪---70万/天 • 生物芯片-----1亿/天
Cy3 标记
PCR 制备固 相靶 基因
杂交 结果观察，信息分析
2019/9/7
10
生物芯片多种多样
DNA芯片 寡核苷酸芯片 蛋白质芯片 细胞芯片 组织芯片
化学感受器与图像结 合的新型生物芯片
2019/9/7
11
2019/9/7
12
6400点的基因芯片
（面积 12X14 mm)
4. 基因芯片的应用
2019/9/7
15
2019/9/7
16
2019/9/7
6
基因芯片受到高度重视
参与者：
国外 美国能源部、卫生部、NIH、商业部、 司法部 中央情报局 Affymetrix, ClonTech, Nanogen, Vysis, Synteni, Genometrix, Naval Research Laboratory, Argonne Narional Laborarory, 斯坦福大学，宾夕 法尼亚大 学，牛津大学等。
2019/9/7
8
固相介质
有硅片、二氧化硅、玻璃、尼龙膜、 塑料等。
靶片段
DNA、寡核苷酸、RNA等。
探针
mRNA， 或是以mRNA为模板合成的cDNA。
07 基因芯片技术.ppt.Convertor
第七章基因芯片技术Number of complete ( andgapped ( genomes䦋㌌㏒㧀좈琰茞ᓀ㵂ÜComplete genomes genomes,Bacteria Archaea Viral Eukarya 363261843911274089基因组计划带来的困扰基因芯片的产生和发展传统技术的不断改进的结果基因信息分析规模不断扩大的需求人类基因组计划的需求后基因组时代的需求基因芯片基因芯片在基因表达中的运用对生命活动过程中众多基因的功能的全面认识需要新的技术克服早期的Northern技术等在技术上的制约。
第一节生物芯片的简介一、生物芯片的定义生物芯片（Biochip）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。
基因芯片的定义基因芯片: 又称DNA芯片或DNA阵列，是将DNA分子固定于固相支持物上，并与标记的样品杂交，从而检测样品中mRNA分子的表达量或进行基因突变体检测的技术。
二、基因芯片的分析流程主要包括样品的标记处理、芯片制作、分子杂交、信号的检测和数据处理分析等几个步骤。
数据分析、寻找差异表达的基因Cy3标记的A组织mRNACy5标记的B组织mRNA混合探针以两种波长的激光扫描 cy3-532nmcy5-635nm杂交基因表达谱芯片的原理靶基因点样三、基因芯片技术的发展史1989 年英国牛津大学的 Southern 等取得了在刚性载体表面固定寡聚核苷酸及杂交法测序的专利；与此同时俄罗斯和美国的科学家也提出了运用杂交法测定核酸序列（SBH）的设想。
1992年世界第一块原位合成基因芯片在美国Affymetrix诞生1994 年研制出了一种基因芯片并用于检测β-地中海贫血病的基因突变，筛选了一百多个β-地中海贫血病已知的突变基因。