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
虽然芯片技术还存在这样或那样的 问题，但其在基因表达谱分析、基因诊 断、药物筛选及序列分析等诸多领域已 呈现出广阔的应用前景，随着研究的不 断深入和技术的更加完善基因芯片一定 会26.在06.20生20 命科学研究领域发挥越来越重1要6 的作用。
应技基 用术因
及芯 其片
Gene chip DNA microarray
1、 基因芯片的诞生
基因芯片应运而生
结构性基因 组学
大规模测序 30亿对核苷酸 3-4万条基因
功能性基 因组学
功能研究 3-4万条基因
基因芯片
开发基因 资源
人类疾病的 预防、诊断
和治疗
对大量的遗传信息进行高效快速的检测和分析
国内 北京大学、清华大学、交通大学、复旦 大学、人类基因组南方研究中心和中科 院细胞生物研究所等。
3. 基因芯片的原理
核酸杂交技术 是基因芯片应用的基础。
其基本原理是将一系列的核酸片段固 定在芯片载体上作为固相靶片段 （ target ），待测的核酸片段人工标记上 不同的荧光、或同位素等作为探针 （ probe），一定条件下两者杂交，根据 杂交后不同的信号即可获得靶片段的信息， 进行计算机分析。
下细胞内的mRNA或逆转录所得的cDNA进行
检测，从而对这些基因表达的个体特异性组织
特异性发育阶段特异性分化阶段特异性。进行
综合评定与判断，极大加快这些基因功能的确
立。
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6.结束语
基因芯片技术的出现不过短短几年 时间，其发展势头十分迅猛，在生命科 学的各个领域得到广泛地应用，但其存 在的缺陷也是相当明显的。首先是成本 的问题，由于芯片制作的工艺复杂，信 号检测也需专门的仪器设备，一般实验 室难以承担其高昂的费用，其次在芯片 实验技术上还有多个环节尚待提高，如 在探针合成方面，如何进一步提高合成 效率及芯片的集成程度是研究的焦点。 而样品制备的简单化与标准化则芯片应 用进一步普及的前提。
Cy3 标记
PCR 制备固 相靶 基因
杂交 结果观察，信息分析
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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
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6400点的基因芯片
（面积 12X14 mm)
4. 基因芯片的应用
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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。
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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。
标记物
常采用荧光剂，如Cy3、Cy5，同位 素、地高辛等。
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药物处理细 胞 总 mRNA
Cy5 标记
未处理的细 胞总 mRNA
基因芯片具有 巨大的应用前景
1.基因功能分析研究
2.检测与疾病相关的基因,
进而用于疾病诊断
3.药物筛选,
4.检测基因突变
5.其他 26.06.2020
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基因功能分析研究
将成千上万个我们克隆到的特异不同组织
不同细胞周期不同发育阶段不同分化阶段不同
病变不同刺激（包括不同诱导不同治疗手段）