基因芯片的研究和应用.ppt

扬州大学医学院医学遗传学教研室 武辉 基因芯片及其应用 概 念 生物芯片 主要指通过平面微细加工技术在固体芯片表面构建的微流体分析单元和系统，以实现对细胞、蛋白质、核酸以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的检测。 基因芯片 是最重要的一种生物芯片。 生物芯片 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。 基因芯片 技术是通过微阵列技术, 将高密度DNA片段阵列通过高速机器人或原位合成方式以一定的顺序或排列方式使其附着在如玻璃片等固相表面，以荧光标记的DNA探针，借助碱基互补杂交原理，进行大量的基因表达及监测等方面研究的最新革命性技术。 微阵列 技术巨大优势在于它可以并行地宏量获取生物信息，借助此技术发展的生物芯片则提供了以核酸杂交为基础的基因水平的表达监控，多态性研究和Genotyping。从而使我们对基因表达调控有更深入的了解。 DNA Chip Technology Solid support (glass, membrane, plastic, silicon) Miniaturized array of DNA (genetic material) Work on the biochemical principle of DNA/DNA hybridization Hybridized probes (DNA molecules) are fluorescently labeled 合成后点样板 二、基因芯片的检测系统 生物芯片的应用 生物学与医学研究 基因表达谱、功能基因组等 临床诊断和其他生物检测 与其他检测手段的竞争 个人基因档案 个体化医学、药物开发 Genomic Chips vs. Expression Chips 目前市场情况: 基因芯片: 90% 药物筛选:40% 诊断:10% 基因型检测: 25% 芯片实验室: 1% * 扬州大学医学院医学遗传学教研室 武 辉 一、基因芯片的基本概念 生物芯片 阵列型 仪器型 化 合 物 药 物 核 酸 多 肽 蛋 白 质 受 体 细 胞 细 胞 器 病 毒 微 小 组 织 样 品 筛 选 浓 缩 放 大 毛 细 管 电 泳 电 介 质 电 泳 色 谱 质 谱 微 型 光 谱 仪 芯 片 实 验 室 基因芯片的重要性可以与50年代 把单个晶体管组装成集成电路芯片相比， 它将会对廿一世纪生命科学 和医学的发展产生无法估计的影响。 基因芯片发展历史 Southern Northern Blot Dot Blot Macroarray Microarray Two Kinds of DNA Microarrays Natural DNA (PCR Products) gene expression genomic DNA detection Artificial DNA (oligonucleotide) gene expression SNP genotyping gene mutation on-chip synthesis spotting Reference Test DNA DNA Label fluorescently by nick translation Lab on a chip Microarray GENERAL SCANNING - ScanArray System Image analysis Gene mRNA Protein Genomic Chips: Detect the presence or absence of a gene. If present, how many copies? Expression Chips: Determines how a gene expresses itself. What are the products of the gene? 蛋白质组学和 结构基因组学 高通量药物筛选 药物设计和小分子设计 生物芯片 计算机辅助药物筛选 高通量虚拟筛选方法 蛋白质－蛋白质相互 作用识别，信号传导系统、代谢途径的分子模拟，蛋白质折叠和构象变化的长时分子动力学模拟... 基因组信息 … 生物信息 计算机辅助先导化合物设计、药物设计