基因芯片與高通量測序.docx

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1、基因芯片:將大量（通常每平方厘米點陣密度高于400）探針分子固定于支持物上后與標記的樣品分子進行雜交，通過檢測每個探針分子的雜交信號強度進而獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息。通俗地說，就是通過微加工技術(shù)，將數(shù)以萬計、乃至百萬計的特定序列的DNA片段（基因探針），有規(guī)律地排列固定于2cm2的硅片、玻片等支持物上，構(gòu)成的一個二維DNA探針陣列，與計算機的電子芯片十分相似，所以被稱為基因芯片。當溶液中帶有熒光標記的核酸序列TATGCAATCTAG，與基因芯片上對應(yīng)位置的核酸探針產(chǎn)生互補匹配時，通過確定熒光強度最強的探

2、針位置，獲得一組序列完全互補的探針序列。據(jù)此可重組出靶核酸的序列?；蛱结樖侨斯ず铣傻膲A基序列。，所謂基因探針只是一段人工合成的堿基序列，在探針上連接一些可檢測的物質(zhì)，根據(jù)堿基互補的原理，利用基因探針到基因混合物中識別特定基因。它將大量探針分子固定于支持物上，然后與標記的樣品進行雜交，通過檢測雜交信號的強度及分布來進行分析。基因芯片通過應(yīng)用平面微細加工技術(shù)和超分子自組裝技術(shù)，把大量分子檢測單元集成在一個微小的固體基片表面，可同時對大量的核酸和蛋白質(zhì)等生物分子實現(xiàn)高效、快速、低成本的檢測和分析基因芯片制作、芯

3、片制備目前制備芯片主要以玻璃片或硅片為載體，采用原位合成和微矩陣的方法將寡核苷酸片段或cDNA作為探針按順序排列在載體上。芯片的制備除了用到微加工工藝外，還需要使用機器人技術(shù)。以便能快速、準確地將探針放置到芯片上的指定位置。2、樣品制備生物樣品往往是復(fù)雜的生物分子混合體，除少數(shù)特殊樣品外，一般不能直接與芯片反應(yīng)，有時樣品的量很小。所以，必須將樣品進行提取、擴增，獲取其中的蛋白質(zhì)或DNA、RNA，然后用熒光標記，以提高檢測的靈敏度和使用者的安全性。3、雜交反應(yīng)雜交反應(yīng)是熒光標記的樣品與芯片上的探針進行的反應(yīng)產(chǎn)

4、生一系列信息的過程。選擇合適的反應(yīng)條件能使生物分子間反應(yīng)處于最佳狀況中，減少生物分子之間的錯配率。4、信號檢測和結(jié)果分析雜交反應(yīng)后的芯片上各個反應(yīng)點的熒光位置、熒光強弱經(jīng)過芯片掃描儀和相關(guān)軟件可以分析圖像，將熒光轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，即可以獲得有關(guān)生物信息。基因芯片技術(shù)發(fā)展的最終目標是將從樣品制備、雜交反應(yīng)到信號檢測的整個分析過程集成化以獲得微型全分析系統(tǒng)（micrototalanalyticalsystem）或稱縮微芯片實驗室（laboratoryonachip）。使用縮微芯片實驗室，就可以在一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)以很短

5、的時間完成從原始樣品到獲取所需分析結(jié)果的全套操作。高通量測序：高通量測序技術(shù)（High-throughput?sequencing）又稱“下一代”測序技術(shù)（"Next-generation"?sequencing?technology），以能一次并行對幾十萬到幾百萬條DNA分子進行序列測定和一般讀長較短等為標志。???高通量測序另一個被廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域是小分子RNA或非編碼RNA(ncRNA)研究。測序方法能輕易的解決芯片技術(shù)在檢測小分子時遇到的技術(shù)難題(短序列，高度同源)，而且小分子RNA的短序列正好配合了

6、高通量測序的長度，使得數(shù)據(jù)“不浪費”，同時測序方法還能在實驗中發(fā)現(xiàn)新的小分子RNA。MMicroRNA測序原理：研究microRNA的方法主要是通過實時定量PCR以及基因芯片技術(shù)，這些方法主要關(guān)注microRNA的表達與定量，并僅局限于研究那些序列信息或二級莖環(huán)結(jié)構(gòu)信息已知的microRNA，無法尋找和發(fā)現(xiàn)新的microRNA分子。使研究人員能夠直接對樣本中指定大小的所有microRNA分子進行高通量測序，在無需任何序列信息的前提下研究microRNA的表達譜并在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)和鑒定新的microRNA分子，

7、并提供了更加靈活和深入的研究分析方法，這是傳統(tǒng)的研究方法所無法比擬的。MicroRNA芯片：這一技術(shù)的原理是收集待測樣品中的miRNA，與特定芯片上互補的探針雜交，通常待測樣品中的miRNA3'端會標記上熒光基團，雜交洗滌后可掃描熒光強度，大量數(shù)據(jù)處理后便可篩選出有顯著表達差異的miRNA。由于芯片技術(shù)采用大規(guī)模微陣列技術(shù)，一張芯片上可以同時分析成百上千的探針，大大提高了篩選的速度和通量，因此是miRNA高通量研究的首選。而且由于miRNA芯片的高通量特點，比較于Northern雜交，RT-PCR，液相雜交

8、等方法，miRNA芯片技術(shù)是一種更理想的快速有效的檢測miRNA表達圖譜的方法。