1樓：西格
基因晶元又稱dna晶元(dna chip )或dna微陣列(dna microarray)。其原理是採用光導原位合成或顯微印刷等方法將大量特定序列的探針分子密集、有序地固定於經過相應處理的矽片、玻片、硝酸纖維素膜等載體上,然後加入標記的待測樣品,進行多元雜交,通過雜交訊號的強弱及分布,來分析目的分子的有無、數量及序列,從而獲得受檢樣品的遺傳資訊。其工作原理與經典的核酸分子雜交如southern和northern印跡雜交一致,都是應用已知核酸序列與互補的靶序列雜交,根據雜交訊號進行定性與定量分析。
經典雜交方法固定的是靶序列,而基因晶元技術固定的是已知探針,因此基因晶元可被理解為一種反向雜交。基因晶元能夠同時平行分析數萬個基因,進行高通量篩選與檢測分析,解決了傳統核酸印跡雜交技術操作複雜、自動化程度低、檢測目的分子數量少等不足。根據所用探針型別,基因晶元可分為cdna ( ***p lement dna)晶元和寡核苷酸晶元;根據檢測目的又可分為表達譜晶元和單核苷酸多型性( single nucleotide polymorphi**s, snp)晶元。
隨著晶元技術在其他生命科學領域的延伸,基因晶元概念已泛化到生物晶元,包括基因晶元、蛋白質晶元、糖晶元、細胞晶元、流式晶元、組織晶元和晶元實驗室( laboratory on a chip)等。
晶元基片可用材料有玻片、矽片、瓷片、聚丙烯膜、硝酸纖維素膜和尼龍膜,其中以玻片最為常用。為保證探針穩定固定於載體表面,需要對載體表面進行多聚賴氨酸修飾、醛基修飾、氨基修飾、巰基修飾、瓊脂糖包被或丙烯醯胺矽烷化,使載體形成具有生物特異性的親和表面。最後將製備好的探針固定到活化基片上,目前有兩種方法:
原位合成和合成後微點樣。根據晶元所使用的標記物不同,相應訊號檢測方法有放射性核素法、生物素法和螢光染料法,在以玻片為載體的晶元上目前普遍採用螢光法。相應螢光檢測裝置有雷射共聚焦顯微鏡、電荷偶合器( charge coup led devices, ccd)、雷射掃瞄螢光顯微鏡和雷射共聚焦掃瞄器等。
其中的雷射共聚焦掃瞄器已發展為基因晶元的配套檢測系統。經過晶元掃瞄提取雜交訊號之後,在資料分析之前,首先要扣除背景訊號,進行資料檢查、標化和校正,消除不同實驗系統的誤差。對於簡單的檢測或科學實驗,因所需分析基因數量少,故直接觀察即可得出結論。
若涉及大量基因尤其是進行表達譜分析時,就需要借助專門的分析軟體,運用統計學和生物資訊學知識進行深入、系統的分析,如主成分分析、分層聚類分析、判別分析和調控網路分析等。晶元資料分析結束並不表示晶元實驗的完成,由於基因晶元獲取的資訊量大,要對呈數量級增長的實驗資料進行有效管理,需要建立起通行的資料儲存和交流平台,將各實驗室獲得的實驗結果集中起來形成共享的基因晶元資料庫,以便於資料的交流及結果的評估。
基因晶元與snp技術區別 30
2樓：匿名使用者
一、原理不同
1、snp技術：首先，用聚合酶鏈反應（pcr）擴增含單核苷酸多型性的基因組片段，然後用序列特異性引物進行單鹼基擴增。然後將樣品分析物與晶元基體共結晶，在真空管中用瞬時納秒（10-9s）雷射進行激發。
2、基因晶元：測序原理是雜交測序法，即用已知序列的一組核酸探針雜交的核酸測序法。
二、特點不同
1、snp技術：時間飛行質譜（maldi-tof）完成的snp檢測準確率可達99.9%，除了準確性高、靈活性強、通量大、檢測週期短等優勢外，最有吸引力的應該還是它的價效比。
2、基因晶元：快速、高效、自動化。
3樓：匿名使用者
摘要: 基因晶元技術作為一種新興的生物技術,近年來得到迅速發展,其應用具有巨大的潛力。單核苷酸多型性(snp) 作為新的遺傳標記對基因定位及相關疾病研究的意義亦非常重大。
本文主要介紹了dna 晶元技術的原理和分類、單核苷酸多型性檢測方法及dna 晶元技術在單核苷酸多型性檢測方面的應用。
生物晶元技術是90 年代初發展起來的,集分子生物學、微電子技術、高分子化學合成技術和電腦科學等於一身的一門新型技術。目前發展的生物晶元種類繁多, 如蛋白質晶元、基因晶元、激素晶元、藥物晶元等。但最初的生物晶元主要用於對dna 的測序, 基因表達譜的鑑定及基因突變體的檢測、分析等方面[1 ] 。
迄今為止, 使用最多的也是dna 晶元。dna 水平遺傳多型性標記至今已經歷了3 個階段:限制性酶切片段長度多型性標記(rflp) 、dna 重複序列的多型性標記(包括小衛星、微衛星dna 重複序列) 、單核苷酸多型性標記( single nucleotide polymorphi**s , snps) [2 ] 。
snp 具有數量多,分布廣泛,易於快速、規模化篩查,便於基因分型等特點。伴隨著snp 檢測和分析技術的進一步發展,尤其是與dna 晶元等技術的結合, snps 在基因定位中具有巨大優勢和潛力, 並為dna晶元應用於遺傳作圖提供了基礎。由於基因晶元具有攜帶資訊量大和檢測方便的特點,使得用dna 晶元對snp 進行分析具有廣闊的前景。
dna 晶元和snp 分析已日益成為研究功能基因組學的工具。
1 基因晶元
基因晶元的基本原理是應用已知的核苷酸序列作為探針與標記的靶核苷酸序列進行雜交,通過對訊號的檢測進行定性與定量分析。基因晶元可在一微小的基片(矽片、玻片等) 表面整合大量的分子識別探針,能夠在同一時間內平行分析大量基因,進行大資訊量的檢測分析[3 ] 。基因晶元應用很廣, 根據所用探針型別不同分為cdna 微陣列(或cdna微陣列晶元) 和寡核苷酸陣列(或晶元) ,根據應用領域不同而製備的專用晶元如毒理學晶元(toxchip) 、病毒檢測晶元(如肝炎病毒檢測晶元) 、p53 基因檢測晶元等。
根據其作用可分為檢測基因質和量的晶元。量的檢測包括:檢測mrna 水平、病原體的有無及比較基因組基因的拷貝數,既可用寡核苷酸晶元,又可用cdna 晶元完成,但cdna 晶元更具優勢。
質的檢測包括:dna 測序及再測序、基因突變和snp 檢測等,主要用寡核苷酸晶元完成。
2 snp
單核苷酸多型性(snp) 是指在基因組上單個核苷酸的變異,包括置換、顛換、缺失和插入。從理論上來看每乙個snp 位點都可以有4 種不同的變異形式,但實際上發生的只有兩種,即轉換和顛換,二者之比為2 :1。
snp 在cg序列上出現最為頻繁,而且多是c轉換為t ,原因是cg中的c 常為甲基化的,自發地脫氨後即成為胸腺嘧啶。一般而言,snp 是指變異頻率大於1 %的單核苷酸變異。在人類基因組中大概每1000 個鹼基就有乙個snp ,人類基因組上的snp 總量大概是3 ×106 個[4 ] 。
絕大多數疾病的發生與環境因素和遺傳因素的綜合作用有關,通常認為是在個體具有遺傳易感性的基礎上,環境有害因素作用而導致疾病。不同群體和個體對疾病的易感性、抵抗性以及其他生物學性狀(如對藥物的反應性等) 有差別,其遺傳學基礎是人類基因組dna 序列的變異性, 其中最常見的是snp。易感基因的特點是基因的變異本身並不直接導致疾病的發生,而只造成機體患病的潛在危險性增加,一旦外界有害因素介入, 即可導致疾病發生。
另外在藥物**中,易感基因的變異造成藥物對機體的療效和***不同。
隨著人類基因組計畫的進展,人們愈來愈相信基因組中的snp 有助於解釋個體的表型差異、不同群體和個體對疾病,特別是對複雜疾病的易感性以及對各種藥物的耐受性和對環境因子的反應。因此, 尋找和研究snp 已成為人類基因組計畫的內容和目標之一[5、6 ] 。
3 snp 的檢測方法
snp 的分型技術可分為兩個時代,一為凝膠時代,二為高通量時代。凝膠時代的主要技術和方法包括限制性酶切片段長度多型性分析(rflp) 、寡核苷酸連線分析(ola) 、等位基因特異聚合酶鏈反應分析(as2pcr) 、單鏈構象多型性分析(sscp) 、變性梯度凝膠電泳分析(dgge) ,雖然這些技術與高通量時代的技術原理大致一樣,但是由於它不能進行自動化,只能進行小規模的snp 分型測試,所以必然會被淘汰。高通量時代的snp分型技術按其技術原理可分為:
特異位點雜交(ash) 、特異位點引物延伸(aspe) 、單鹼基延伸(sbce) 、特異位點切割(asc) 和特異位點連線(asl) 5 種方法。此外,採用特殊的質譜法[7 ] 和高效液相層析法也可以大規模、快速檢出snp 或進行snp 的初篩。近年來已經在晶體上用「光刻法」實現原位合成,直接合成高密度的可控序列寡核苷酸,使dna 晶元法顯示出強大威力,對snp 的檢測可以自動化、批量化[8 ] ,並已在建立snp 圖譜方面投入實際應用。
dna 晶元法有望在片刻之間評價整個人類基因組[9 ] 。
4 基因晶元在snp 分析方面的應用
4.1 疾病預防
隨著人類基因組計畫的逐步發展,人們分析出了許多基因序列,下一步是要分析這些基因的多型性與生物功能和疾病的關係。通過基因晶元檢測snp ,可以確定基因多型性和疾病的關係;在預防醫學方面,可使人們盡早地認識自身潛在的疾病,並實施有效的防治措施,從而做到疾病的早期預防。2023年美國提出了環境基因組學計畫,目的是要了解環境因素對人類疾病的影響和意義,針對與環境因素發生相互作用的蛋白的編碼基因(如dna 修復機制、氧化2還原反應及病毒受體蛋白等) 來識別其基因組的多樣性以及其結構2功能的關係,從而發現與特定環境因子相關的危險人群,制定出相應的具有個體化特點的危險度評價和預防措施。
snp 是在漫長的進化過程中形成的,具有遺傳穩定性。
將其與基因晶元技術相結合進行基因分型, 將會產生大量的遺傳易感性標誌物,使通過基因分析來篩選易感個體、重點保護高危人群成為可能。美研究人員採用高通量微陣列基因分析方法, 對美國15 個醫學中心的352 例患冠狀動脈疾病者和418 名未患該疾病個體的62個基因進行了評估[10 ] 。在編碼血小板凝血酶敏感蛋白的基因上,鑑定出3 種snps (tsp-1 ,tsp-2 ,tsp-4) ,攜帶tsp-4 (雜合子或純合子) 變異體的個體患心肌梗塞的危險性高達89 %以上; 攜帶的tsp-2 變異體為純合子者發生心肌梗塞的危險性大為降低; 攜帶的tsp21 變異體為雜合子者冠狀動脈疾病過早發生的危險性增加9 倍以上。
這種可預示危險性增加的遺傳學證據的發現對疾病預防來說是一種進步,這些變異體可能成為**心血管疾病發生的指標之一。
4.2 臨床診斷和個性化**
利用基因晶元技術對人類未來疾病作出診斷,具有廣闊的前景。wang 等[11 ] 應用高密度基因晶元對213mb 人類基因的snp 進行篩查,確定了3241 個snps 位點,顯示出大規模鑑定人類基因型的可能。同樣,利用基因晶元技術分析感染病毒、細菌基因的多型性,有助於人們了解病毒、細菌的感染發病機制與抗藥性機制。
例如利用基因晶元檢測結核菌核醣體16srna 的多型性,可了解結核菌對雷公尺封和異煙肼的耐藥情況。kozal 等[12 ] 用高密度hiv 寡核苷酸探針晶元對hiv 病株的多型性進行了分析, 觀察到hiv21 包膜氨基酸的天然多變性, 對病人臨床用藥及預後具有重要意義。kozal等[13 ] 利用晶元技術,對尚未使用蛋白酶抑制劑的hiv 感染病人的hiv21 蛋白酶基因多型性進行研究,並將結果與傳統法測序結果相比較,在114 例病人樣本中,兩者吻合率達98 %。
4.3 藥物開發與合理用藥
目前興起的藥物基因組學(pharmacogenomics) 主要研究遺傳因素對藥物作用的影響和不同基因型個體對藥物反應的差異[14 ] , 從而為臨床有針對性地合理用藥和根據不同基因型群體對藥物的反應來改進藥物設計提供了理論依據。而snp 是藥物基因組學的分子基礎[15 ] ,這是當前製藥行業對snps 製圖和發展大量檢出snps 方法表現出空前興趣的原因。例如,影響藥物體內效應的乙個重要因素是肝臟的代謝酶系統,而造成酶功能差異的則是決定其結構及功能的dna 序列。
如果將與藥物代謝有關的主要酶系統的dna 製成基因晶元,便可迅速確定病人之間肝代謝酶的遺傳學差異。
近來很多基因分析技術已應用於遺傳藥理學研究,但如果要同時快速分析多個病人的多個基因以確定其用藥方案,則利用基因晶元技術篩選出相關snp 是最佳選擇[16 ] 。
5 前景和展望
基因晶元的乙個重要發展趨勢是晶元製備、樣品處理、雜交、檢測以及資料分析的標準化,提高基因晶元的準確性和可靠性。從今後大量的基因多型性檢測的應用需求,以及基因晶元的標準化和批量化生產角度來看,利用高解析度在片合成技術製備高密度基因晶元是乙個重要的發展趨勢[17 ] 。近年來運用的多色螢光標記技術可更直觀地比較不同**樣品的基因表達差異,可以大大提高晶元的準確性和檢測範圍,把不同**的靶基因用不同激發波長的螢光素標記,並使它們同時與基因晶元雜交,通過比較晶元上不同波長螢光的分布圖獲得不同樣品間差異表達基因的圖譜[18 ,19 ] 。
例如用不同的螢光素分別標記靶序列及單鹼基失配的參考序列, 使它們同時與晶元雜交,通過不同螢光強弱的比較得出靶序列中鹼基失配的資訊[20 ] 。
迄今能揭示多基因改變與一些疾病如心臟疾患、糖尿病、哮喘及精神**等易感性聯絡的,非snps 莫屬。使用基因晶元進行snp分析,具有快速、高效、準確、可產業化等特點,雖然它還處在初始階段,但已顯示出潛在的廣闊的應用前景。
為什麼基因晶元和二代測序技術不能完全替代fish技術
基因晶元不屬於測序技術，屬於測序技術的平台目前有 第一代 sanger測序儀 3730xl 毛細管電泳測序儀等 第二代 illumina測序平台 ion pgm proton測序平台 cg測序平台 羅氏454測序平台 solid測序平台等 第三代 pacbio測序平台等。基因晶元是屬於第一代測序技術...
目標管理的基本原理,目標管理的基本原理
目標管理bai的基本內容是 1將整體目du標分解為zhi具體單位和個人的dao目標,形成目標體系。2內建立分權 容組織體制,上級根據分解目標的內容在一定範圍內給下級最大限度的權力 使下級充分運用權力謀求目標的完成。3制訂實現目標的具體計畫 方法和評價標準。4對目標實現的情況實行定期檢查和考核,並據此...
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