芯片杂交仪

基因芯片及其在病原微生物检测中的应用基因芯片是近年来迅速发展的一门生物高新技术，它以其能够快速、高效、大规模地同步检测生物遗传信息的卓越功能而得到发展。在基因测序、基因表达分析、药物筛选、基因诊断等领域显示出重要的理论和实用价值。基因芯片是指应用大规模集成电路的微阵列技术。在固相支持物表面（常用的固相支持物有玻璃、硅片、尼龙膜等载体）有规律地合成数万个代表不同基因的寡核苷酸“探针”或液相合成探针后由点样器有规律地点样于固相支持物表面；然后将要研究的目的材料中的DNA、RNA或用cDNA同位素或荧光物标记后，与固相支持物表面的探针进行杂交，通过放射自显影或荧光共聚焦显微镜扫描，对这些杂交图谱进行检测；再利用计算机对每一个探针上的杂交信号作分析处理，便可得到目的材料中有关基因表达信息。该技术可将大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可对大量核酸分子进行检测分析。基因芯片分类基因芯片按其片基不同可分为无机片基芯片和有机合成片基芯片：如果按其应用不同，可分为表达谱芯片、诊断芯片、检测芯片；如果按其结构不同可分为DNA阵列和寡核苷酸芯片；如果按其制备方法不同可分为原位合成芯片和合成后交联芯片。目前，常用于基因芯片制作的固相支持物主要包括半导体硅片、普通玻璃片、尼龙膜等基质。它们各有优缺点，可根据不同的用途和目的选择使用。用硅片制作的芯片，其DNA探针排列的密度高，在1.28cm芯片上，可达40万点阵。检测灵敏度高但专一性差。用玻璃制作的芯片，可用于双色荧光标记杂交，便于杂交信号的检测，但其灵敏度低，而且对玻璃片的处理要求高。尼龙膜主要用于制作eDNA芯片，即将不同的eDNA片断点阵于尼龙膜上，它可用同位素标记检测，灵敏度高，专一性好，但是DNA阵列的密度低。DNA探针的制备及固化探针的制备及固化有2种方法：①在片基上原位合成寡核苷酸；②在片基以外制备DNA探针，并以显微打印等手段将其固化于片基上。作者介绍了待测DNA样品的制备、标记样品与基因芯片杂交、杂交信息的检测与分析、操作过程中存在的问题及解决办法。基因芯片可以对病原细菌检测、病毒的检测及其他方面如支原体检测等。问题和展望基因芯片在病原微生物检测中具有快速、灵敏、高通量、自动化等特点。但目前仍面临一些问题有待解决，这些问题主要体现在硬件和软件2个方面。在硬件方面，DNA芯片技术需要昂贵的尖端仪器，如生产原位合成芯片需要光刻机器和寡核苷酸合成仪；构建DNA微集阵列的自动仪器约需8万美元以上，而检测芯片则要激光共聚焦显微镜、落射荧光显微镜等设备，费用较高。在软件（即技术）上也存在一些问题。首先，探针制备的环节上，原位合成寡核苷酸技术复杂，且有专利保护，合成过程中有可能插入错误核苷酸或混入杂质，降低了特异性和信噪比；显微打印技术较灵活，易实现，但需收集或合成大量探针，且阵列的集成度不高。其次，在样品和芯片杂交的环节上 ，因为杂交在固相上进行，空间因素会对杂交造成不利影响；还有，在一个芯片上存在多种探针，这对杂交条件是个挑战，因为这种探针的最适条件未必适合另一种探针；而且，复杂的探针如长寡核苷酸容易自身形成二 、三级结构，影响与靶序列的杂交或给出错误的阴性信号，当然在其它技术环节上也存在着一些难题，如样品准备复杂、检测的灵敏度低等。虽然基因芯片技术在多个环节上有待提高，但它在生命科学及相关领域中已呈现出广阔的应用前景，相信随着研究的不断深入和技术的更加完善，基因芯片会成为基础研究和临床应用的强有力工具。

基因芯片技术及其研究现状和应用前景生物芯片技术是随着“人类基因组计划”（human genome project，HGP）的进展而发展起来的，它是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，它融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。生物芯片技术包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片、以及元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。本文主要讨论基因芯片技术，它为“后基因组计划”时期基因功能的研究提供了强有力的工具，将会使基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。1、基本概念基因芯片（gene chip）也叫DNA芯片、DNA微阵列（DNA microarray）、寡核苷酸阵列（oligonucleotide array），是指采用原位合成（in situ synthesis）或显微打印手段，将数以万计的DNA探针固化于支持物表面上，产生二维DNA探针阵列，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号来实现对生物样品快速、并行、高效地检测或医学诊断，由于常用硅芯片作为固相支持物，且在制备过程运用了计算机芯片的制备技术，所以称之为基因芯片技术。2、技术基本过程2．1 DNA方阵的构建选择硅片、玻璃片、瓷片或聚丙烯膜、尼龙膜等支持物，并作相应处理，然后采用光导化学合成和照相平板印刷技术可在硅片等表面合成寡核苷酸探针；或者通过液相化学合成寡核苷酸链探针，或PCR技术扩增基因序列，再纯化、定量分析，由阵列复制器（arraying and replicating device ARD），或阵列机（arrayer）及电脑控制的机器人，准确、快速地将不同探针样品定量点样于带正电荷的尼龙膜或硅片等相应位置上，再由紫外线交联固定后即得到DNA微阵列或芯片。2．2 样品DNA或mRNA的准备从血液或活组织中获取的DNA/mRNA样品在标记成为探针以前必须进行扩增提高阅读灵敏度。Mosaic Technologies公司发展了一种固相PCR系统，好于传统PCR技术，他们在靶DNA上设计一对双向引物，将其排列在丙烯酰胺薄膜上，这种方法无交叉污染且省去液相处理的繁锁；Lynx Therapeutics公司提出另一个革新的方法，即大规模平行固相克隆（massively parallel solid-phase cloning）这个方法可以对一个样品中数以万计的DNA片段同时进行克隆，且不必分离和单独处理每个克隆，使样品扩增更为有效快速。在PCR扩增过程中，必须同时进行样品标记，标记方法有荧光标记法、生物素标记法、同位素标记法等。2．3 分子杂交样品DNA与探针DNA互补杂交要根据探针的类型和长度以及芯片的应用来选择、优化杂交条件。如用于基因表达监测，杂交的严格性较低、低温、时间长、盐浓度高；若用于突变检测，则杂交条件相反。芯片分子杂交的特点是探针固化，样品荧光标记，一次可以对大量生物样品进行检测分析，杂交过程只要30min。美国Nangon公司采用控制电场的方式，使分子杂交速度缩到1min，甚至几秒钟。德国癌症研究院的Jorg Hoheisel等认为以肽核酸（PNA）为探针效果更好。2．4 杂交图谱的检测和分析用激光激发芯片上的样品发射荧光，严格配对的杂交分子，其热力学稳定性较高，荧光强；不完全杂交的双键分子热力学稳定性低，荧光信号弱（不到前者的1/35～1/5），不杂交的无荧光。不同位点信号被激光共焦显微镜，或落射荧光显微镜等检测到，由计算机软件处理分析，得到有关基因图谱。目前，如质谱法、化学发光法、光导纤维法等更灵敏、快速，有取代荧光法的趋势。3、应用3．1 测序基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测定方法快速而具有十分诱人的前景。Mark chee等用含135000个寡核苷酸探针的阵列测定了全长为16.6kb的人线粒体基因组序列，准确率达99%。Hacia等用含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩猩和人BRCA1基因序列差异，结果发现在外显子11约3.4kb长度范围内的核酸序列同源性在98.2%到83.5%之间，提示了二者在进化上的高度相似性。3．2 基因表达水平的检测用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速地检测出成千上万个基因的表达情况。Schena等采用拟南芥基因组内共45个基因的cDNA微阵列（其中14个为完全序列，31个为EST），检测该植物的根、叶组织内这些基因的表达水平，用不同颜色的荧光素标记逆转录产物后分别与该微阵列杂交，经激光共聚焦显微扫描，发现该植物根和叶组织中存在26个基因的表达差异，而参与叶绿素合成的CAB1基因在叶组织较根组织表达高500倍。Schena等用人外周血淋巴细胞的cDNA文库构建一个代表1046个基因的cDNA微阵列，来检测体外培养的T细胞对热休克反应后不同基因表达的差异，发现有5个基因在处理后存在非常明显的高表达，11个基因中度表达增加和6个基因表达明显抑制。该结果还用荧光素交换标记对照和处理组及RNA印迹方法证实。在HGP完成之后，用于检测在不同生理、病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯片为期不远了。3．3 基因诊断从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。例如，Affymetrix公司，把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上，制成P53基因芯片，将在癌症早期诊断中发挥作用。又如，Heller等构建了96个基因的cDNA微阵，用于检测分析关节炎、风湿性关节炎（RA）相关的基因，以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。现在，肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。3．4 药物筛选如何分离和鉴定药的有效成份是目前中药产业和传统的西药开发遇到的重大障碍，基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段，它能够大规模地筛选、通用性强，能够从基因水平解释药物的作用机理，即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异。如果再用mRNA 构建cDNA表达文库，然后用得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。或者,利用RNA、单链DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更有利与靶分子相结合，可将核酸库中的RNA或单链DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成蛋白质-RNA或蛋白质-DNA复合物，可以筛选特异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和RNA库的结合在药物筛选中将得到广泛应用。在寻找HIV药物中，Jellis等用组合化学合成及DNA芯片技术筛选了654536种硫代磷酸八聚核苷酸，并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物，实验表明，这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。生物芯片技术使得药物筛选，靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高，成本大大降低。基因芯片药物筛选技术工作目前刚刚起步，美国很多制药公司已开始前期工作，即正在建立表达谱数据库，从而为药物筛选提供各种靶基因及分析手段。这一技术具有很大的潜在应用价值。[/

基因芯片技术进展及应用 作者：刘炎 [关键词] 基因芯片；核酸探针序列；杂交 1　基因芯片概述　　随着人类基因组计划( Human Genome Project)即全部核苷酸测序的即将完成，人类基因组研究的重心逐渐进入后基因组时代（ Postgenome Era）向基因的功能及基因的多样性倾斜［1，2］。通过对个体在不同生长发育阶段或不同生理状态下大量基因表达的平行分析，研究相应基因在生物体内的功能，阐明不同层次多基因协同作用的机理，进而在人类重大疾病如癌症、心血管疾病的发病机理、诊断治疗、药物开发等方面的研究发挥巨大的作用。它将大大推动人类结构基因组及功能基因组的各项基因组研究计划。　　基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法（southern 、northern）是一致的，都是应用已知核酸序列作为探针与互补的靶核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进行定性与定量分析，基因芯片在一微小的基片（硅片、玻片、塑料片等）表面集成了大量的分子识别探针，能够在同一时间内平行分析大量的基因，进行大信息量的筛选与检测分析［3，4］。基因芯片主要技术流程包括：芯片的设计与制备；靶基因的标记；芯片杂交与杂交信号检测。　　基因芯片的设计实际上是指芯片上核酸探针序列的选择以及排布，设计方法取决于其应用目的，目前的应用范围主要包括基因表达和转录图谱分析及靶序列中单碱基多态位点（single nucleotide polymorphism，SNP）或突变点的检测，表达型芯片的目的是在杂交实验中对多个不同状态样品(不同组织或不同发育阶段、不同药物刺激)中数千基因的表达差异进行定量检测，探针序列一般来自于已知基因的cDNA 或EST库，设计时序列的特异性应放在首要位置，以保证与待测目的基因的特异结合，对于同一目的基因可设计多个序列不相重复的探针，使最终的数据更为可靠。基因单碱基多态检测的芯片一般采用等长移位设计法［5］，即按靶序列从头到尾依次取一定长度的互补的核苷酸序列形成一探针组合，这组探针是与靶序列完全匹配的野生型探针，然后对于每一野生型探针，将其中间位置的某一碱基分别用其它三种碱基替换，形成三种不同的单碱基变化的核苷酸探针，这种设计可以对某一段核酸序列所有可能的SNPs位点进行扫描。　　芯片制备方法主要包括两种类型：(1)点样法：首先是探针库的制备, 根据基因芯片的分析目标从相关的基因数据库中选取特异的序列进行PCR扩增或直接人工合成寡核苷酸序列［6］，然后通过计算机控制的三坐标工作平台用特殊的针头和微喷头分别把不同的探针溶液逐点分配在玻璃、尼龙以及其它固相基片表面的不同位点上，通过物理和化学的方法使之固定，该方法各技术环节均较成熟，且灵活性大，适合于研究单位根据需要自行制备点阵规模适中的基因芯片。(2)原位合成法［7～10］：该法是在玻璃等硬质表面上直接合成寡核苷酸探针阵列，目前应用的主要有光去保护并行合成法，压电打印合成法等，其关键是高空间分辨率的模板定位技术和高合成产率的DNA化学合成技术，适合制作大规模DNA探针芯片，实现高密度芯片的标准化和规模化生产。待分析样品的制备是基因芯片实验流程的一个重要环节, 靶基因在与芯片探针结合杂交之前必需进行分离、扩增及标记。标记方法根据样品来源、芯片类型和研究目的的不同而有所差异。通常是在待测样品的PCR扩增、逆转录或体外转录过程中实现对靶基因的标记。对于检测细胞内mRNA表达水平的芯片，一般需要从细胞和组织中提取RNA，进行逆转录，并加入偶联有标记物的dNTP，从而完成对靶基因的标记过程［11］，对于阵列密度较小的芯片可以用同位素，所需仪器均为实验室常规使用设备，易于开展相关工作，但是在信号检测时，一些杂交信号强的点阵容易产生光晕，干扰周围信号的分析。高密度芯片的分析一般采用荧光素标记靶基因，通过适当内参的设置及对荧光信号强度的标化可对细胞内mRNA的表达进行定量检测。近年来运用的多色荧光标记技术可更直观地比较不同来源样品的基因表达差异，即把不同来源的靶基因用不同激发波长的荧光素标记，并使它们同时与基因芯片杂交，通过比较芯片上不同波长荧光的分布图获得不同样品间差异表达基因的图谱［12，13］，常用的双色荧光试剂有Cy3- dNTP和Cy5- dNTP。对多态性和突变检测型基因芯片采用多色荧光技术可以大大提高芯片的准确性和检测范围，例如用不同的荧光素分别标记靶序列及单碱基失配的参考序列，使它们同时与芯片杂交，通过不同荧光强弱的比较得出靶序列中碱基失配的信息［14］。　　基因芯片与靶基因的杂交过程与一般的分子杂交过程基本相同，杂交反应的条件要根据探针的长度、GC碱基含量及芯片的类型来优化，如用于基因表达检测，杂交的严格性较低，而用于突变检测的芯片的杂交温度高，杂交时间短，条件相对严格。如果是用同位素标记靶基因，其后的信号检测即是放射自显影，若用荧光标记，则需要一套荧光扫描及分析系统，对相应探针阵列上的荧光强度进行分析比较，从而得到待测样品的相应信息。由于基因芯片获取的信息量大，对于基因芯片杂交数据的分析、处理、查询、比较等需要一个标准的数据格式，目前，一个大型的基因芯片的数据库正在构建中，将各实验室获得的基因芯片的结果集中起来，以利于数据的交流及结果的评估与分析。

荧光芯片扫描仪 　　由于杂交时产生序列重叠，会有成百上千的杂交点出现在图谱上，形成极为复杂的杂交图谱。序列重叠虽然可为每个碱基的正确读出提供足够的信息，可提高序列分析的可靠性，但同时信息处理量也大大增加了。一般说来，这些图谱的多态性处理与存储都由专门设计的软件来完成，而不是通过对比进行人工读谱。用计算机处理即可给出目的基因的结构或表达信息。扫描一张10cm2的芯片大概需要2-6分种的时间。目前专用于荧光扫描的扫描仪根据原理不同大致分为两类：一是激光共聚焦显微镜的原理, 是基于PMT（photomultiplier tube，光电倍增管）的检测系统（另文介绍）；另一种是CCD（charge-coupled devices，电荷偶合装置）摄像原理检测光子。CCD一次可成像很大面积的区域，而以PMT为基础的荧光扫描仪则是以单束固定波长的激光来扫描，因此或者需要激光头，或者需要目的芯片的机械运动来使激光扫到整个面积，这样就需要耗费较多的时间来扫描；但是CCD有其缺点：目前性能最优越的CCD数字相机的成像面积只有16×12mm（像素为10μm），因此要达到整个芯片的面积20×60mm的话，需要数个数码相机同时工作，或者也可以以降低分辨率为代价来获得扫描精度不是很高的图像。由于灵敏度和分辩率较低，比较适合临床诊断用。 　　生产商业化扫描仪的公司包括：Genomic Solutions公司、Packard公司、GSI公司、Molecular Dynamics、Genetic Microsystems公司、Axon ?Instruments公司等。其中GSI Lumonics 公司ScanArray 系列一直是生物芯片扫描检测系统中的领头产品。2000GSI并入著名的Parkard公司后ScanArray的软、硬件都得到进一步加强。 　 ScanArray利用其专利的激光共聚焦光学系统，通过计算机控制，对生物芯片的荧光杂交信号进行全自动的扫描采集，并通过分析软件对数据结果进行定量分析。 　最高灵敏度高：0.1荧光分子/μm 　扫描精度可从5μm-50μm分级调整 　全范围扫描时间仅需5分钟，快速方便 　多达十种检测滤光片，涵盖所有生物芯片荧光染料的检测，适用于多种荧光标记探针 　　不同波长依次扫描避免交叉光污染　　扫描后的图像还需要进一步的处理，这要求一定的软件支持。现有的分析软件包括：Biodiscovery的ImaGene系列，Axon Instruments的GenePix系列，GSI的QuantArray等　　3. 基因芯片上各克隆荧光信号的分析原理 　　用激光激发芯片上的样品发射荧光，严格配对的杂交分子，其热力学稳定性较高，荧光强；不完全杂交的双键分子热力学稳定性低，荧光信号弱（不到前者的1/35~1/5），不杂交的无荧光。不同位点信号被激光共焦显微镜，或落射荧光显微镜等检测到，由计算机软件处理分析，得用激光激发芯片上的样品发射荧光，严格配对的杂交分子，其热力学稳定性较高，荧光强；不完全杂交的双键分子热力学稳定性低，荧光信号弱（不到前者的1/35~1/5）（2），不杂交的无荧光。不同位点信号被激光共焦显微镜，或落射荧光显微镜等检测到，由计算机软件处理分析，得到到有关基因图谱。美国GSI ?Lumonics 公司开发出专专业基因芯片检测系统(ScanArray 系列),采用激光共聚焦扫描原理进行荧光信号采集，由计算机处理荧光信号，并对每个点的荧光强度数字化后进行分析。利用QuantArray软件包对扫描的荧光信号进行分析，比　　较每个克隆在不同组织间表达水平的差别。软件具体分析步骤如下： 　　首先，同时导入同一区域两个channel扫描的图像文件；将两个channel扫描的图像用不同的颜色显示并重叠；选择拟分析的区域，输入矩阵的行数及列数以及矩阵的个数等参数；在计算机给出的该区域信号图片上标定网格，使得网格中所包含的横线和竖线的交点个数同每个区域点样的克隆数相同，调整网格，使每个交点均位于点样克隆信号的中心；信号的中心确定后，计算机将自动以交点为中心，按照设定的半径圈定各克隆，并将其内部区域作为待分析的信号，同时在圈定的各克隆周围再按照预设的值圈定一定范围的区域，将该区域内的信号作为背景噪音；计算机分析每个克隆扣除背景噪音后的信号强度，并按照不同的要求对数据进行分析；利用GenePie方式对两个channel信号的进行定量比较分析，此时计算机根据各克隆两个channel扫描的信号，以饼图的形式给出两个channel信号强度的相对比例，同时可以逐个克隆读取计算机分析出的两个channel信号的值及所占的比例，进而确定各克隆在两种组织间的表达差异。　　4. Microarray数据分析 　　Microarray数据分析简单来说就是对Microarray高密度杂交点阵图象处理并从中提取杂交点的荧光强度信号进行定量分析，通过有效数据的筛选和相关基因表达谱的聚类，最终整合杂交点的生物学信息，发现基因的表达谱与功能可能存在的联系。 　　Microarray数据分析主要包括图象分析(Biodiscovery Imagene 4.0\Quantarray分析软件)、标准化处理（normalization）、Ratio值分析、基因聚类分析（Gene Clustering）。 　　1. 图象分析：激光扫描仪Scaner得到的Cy3/Cy5图象文件通过划格（Griding），确定杂交点范围，过滤背景噪音，提取得到基因表达的荧光信号强度值，最后以列表形式输出。 　　2. 标准化处理（Normalization）：由于样本差异、荧光标记效率和检出率的不平衡，需对cy3和cy5的原始提取信号进行均衡和修正才能进一步分析实验数据，Normalization正是基于此种目的。Normalization的方法有多种：一组内参照基因（如一组看家基因）校正Microarray所有的基因、阳性基因、阴性基因、单个基因。 　　3. Ratio分析(Ratio Analysis)：cy3/cy5的比值，又称R/G值。一般0.5-2.0范围内的基因不存在显著表达差异，该范围之外则认为基因的表达出现显著改变。由于实验条件的不同，此域值范围会根据可信区间有所调整。处理后得到的信息再根据不同要求以各种形式输出，如柱形图、饼形图、点图、原始图象拼图等。将每个Spot的所有相关信息如位标、基因名称、克隆号、PCR结果、信号强度、Ratio值等自动关联并根据需要筛选数据。每个Spot的原始图象另存文件，可根据需要任意排序，得到原始图象的拼图，对于结果分析十分有利。 　　4. 聚类分析(Clustering Analysis)：实际是一种数据统计分析。通过建立各种不同的数学模型，可以得到各种统计分析结果，确定不同基因在表达上的相关性，从而找到未知基因的功能信息或已知基因的未知功能。Gene Clustering就是根据统计分析原理，对具有相同统计行为的多个基因进行归类的分析方法，归为一个簇的基因在功能上可能相似或关联。目前以直观图形显示GeneCluster结果的程序已有人开发出来，可将抽象的数据结果转化成直观的树形图，便于研究人员理解和分析。　　尽管基因芯片技术受到了广泛关注，但在基因表达谱分析中起着关键作用的生物信息学却没能引起大家的足够重视，认为简单人工处理一下原始数据就可以得到有价值的生物学信息，大量有价值的信息就这样被浪费和湮没了。可以肯定地说，没有生物信息学的有效参与，基因芯片技术就不能发挥最大效能。加大基因芯片技术中生物信息学的研究开发力度已成为当务之急。国内外已经进行了有益的尝试，初步开发出供芯片平台管理实验数据的软件包，就目前实际情况来看，生物信息学在基因芯片研究开发中介入的程度已经越来越深，主要涉及基因表达信息分析管理系统及其分析工具和分析方法，简单概括为以下几个方面：

一、简介生物芯片（biochip）是指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物（如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体）的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器比如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄影像机（CCD）对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析，从而判断样品中靶分子的数量。由于常用玻片/硅片作为固相支持物，且在制备过程模拟计算机芯片的制备技术，所以称之为生物芯片技术。根据芯片上的固定的探针不同，生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片，另外根据原理还有元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。如果芯片上固定的是肽或蛋白，则称为肽芯片或蛋白芯片；如果芯片上固定的分子是寡核苷酸探针或DNA，就是DNA芯片。由于基因芯片（Genechip）这一专有名词已经被业界的领头羊Affymetrix公司注册专利，因而其他厂家的同类产品通常称为DNA微阵列（DNA Microarray）。这类产品是目前最重要的一种，有寡核苷酸芯片、cDNA芯片和Genomic芯片之分，包括二种模式：一是将靶DNA固定于支持物上，适合于大量不同靶DNA的分析，二是将大量探针分子固定于支持物上，适合于对同一靶DNA进行不同探针序列的分析。生物芯片技术是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和Northern Blotting等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量（low through-put）等不足。而且，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization，SBH）等，为“后基因组计划”时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。二、应用领域1、基因表达水平的检测用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速地检测出成千上万个基因的表达情况。Schena等采用拟南芥基因组内共45个基因的cDNA微阵列（其中14个为完全序列,31个为EST），检测该植物的根、叶组织内这些基因的表达水平，用不同颜色的荧光素标记逆转录产物后分别与该微阵列杂交，经激光共聚焦显微扫描，发现该植物根和叶组织中存在26个基因的表达差异，而参与叶绿素合成的CAB1基因在叶组织较根组织表达高500倍。Schena等用人外周血淋巴细胞的cDNA文库构建一个代表1046个基因的cDNA微阵列，来检测体外培养的T细胞对热休克反应后不同基因表达的差异，发现有5个基因在处理后存在非常明显的高表达，11个基因中度表达增加和6个基因表达明显抑制。该结果还用荧光素交换标记对照和处理组及RNA印迹方法证实。在HGP完成之后，用于检测在不同生理、病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯片为期不远了。2、基因诊断从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。例如Affymetrix公司，把P53基因全长序列和已知突变的探针集成在芯片上，制成P53基因芯片，将在癌症早期诊断中发挥作用。又如，Heller等构建了96个基因的cDNA微阵，用于检测分析关节炎、风湿性关节炎（RA）相关的基因，以探讨DNA芯片在感染性疾病诊断方面的应用。现在，肝炎病毒检测诊断芯片、结核杆菌耐药性检测芯片、多种恶性肿瘤相关病毒基因芯片等一系列诊断芯片逐步开始进入市场。基因诊断是基因芯片中最具有商业化价值的应用。3、药物筛选如何分离和鉴定药的有效成份是目前中药产业和传统的西药开发遇到的重大障碍，基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段，它能够大规模地筛选、通用性强，能够从基因水平解释药物的作用机理，即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异。如果再cDNA表达文库得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。还有，利用RNA、单链DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更有利与靶分子相结合，可将核酸库中的RNA或单链DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成蛋白质-RNA或蛋白质-DNA复合物，可以筛选特异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和RNA库的结合在药物筛选中将得到广泛应用。在寻找HIV药物中，Jellis等用组合化学合成及DNA芯片技术筛选了654536种硫代磷酸八聚核苷酸，并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物，实验表明，这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。生物芯片技术使得药物筛选，靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高，成本大大降低。基因芯片药物筛选技术工作目前刚刚起步，美国很多制药公司已开始前期工作，即正在建立表达谱数据库，从而为药物筛选提供各种靶基因及分析手段。这一技术具有很大的潜在应用价值。4、个体化医疗临床上，同样药物的剂量对病人甲有效可能对病人乙不起作用，而对病人丙则可能有副作用。在药物疗效与副作用方面，病人的反应差异很大。这主要是由于病人遗传学上存在差异（单核苷酸多态性，SNP），导致对药物产生不同的反应。例如细胞色素P450酶与大约25%广泛使用的药物的代谢有关，如果病人该酶的基因发生突变就会对降压药异喹胍产生明显的副作用，大约5%~10%的高加索人缺乏该酶基因的活性。现已弄清楚这类基因存在广泛变异，这些变异除对药物产生不同反应外，还与易犯各种疾病如肿瘤、自身免疫病和帕金森病有关。如果利用基因芯片技术对患者先进行诊断，再开处方，就可对病人实施个体优化治疗。另一方面，在治疗中，很多同种疾病的具体病因是因人而异的，用药也应因人而异。例如乙肝有较多亚型，HBV基因的多个位点如S、P及C基因区易发生变异。若用乙肝病毒基因多态性检测芯片每隔一段时间就检测一次，这对指导用药防止乙肝病毒耐药性很有意义。又如，现用于治疗AIDS的药物主要是病毒逆转录酶RT和蛋白酶PRO的抑制剂，但在用药3～12月后常出现耐药，其原因是rt、pro基因产生一个或多个点突变。Rt基因四个常见突变位点是Asp67→Asn、Lys70→Arg、Thr215→Phe、Tyr和Lys219→Glu，四个位点均突变较单一位点突变后对药物的耐受能力成百倍增加。如将这些基因突变部位的全部序列构建为DNA芯片，则可快速地检测病人是这一个或那一个或多个基因发生突变，从而可对症下药，所以对指导治疗和预后有很大的意义。5、测序基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测定方法快速而具有十分诱人的前景。Mark chee等用含135000个寡核苷酸探针的阵列测定了全长为16.6kb的人线粒体基因组序列，准确率达99%。Hacia等用含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩猩和人BRCA1基因序列差异，结果发现在外显子11约3.4kb长度范围内的核酸序列同源性在98.2%到83.5%之间，提示了二者在进化上的高度相似性。据未经证实的报道，近年有一种不成熟的生物芯片在15分钟内完成了1.6万个碱基对的测定,96个这样的生物芯片的平行工作，就相当于每天1.47亿个碱基对的分析能力！

生物科学正迅速地演变为一门信息科学。最明显的一个例子就是目前正在进行的HGP（human genome project），最终要搞清人类全部基因组的30亿左右碱基对的序列。除了人的遗传信息以外，还有其它生物尤其是模式生物（model organism）已经或正在被大规模测序，如大肠杆菌、啤酒酵母、秀丽隐杆线虫以及中国和日本科学家攻关的水稻基因组计划。但单纯知晓生物基因组序列一级结构还远远不够，还必须了解其中基因是怎样组织起来的，每个基因的功能是什么，又是怎样随发育调控和微环境因素的影响而在特定的时空域中展开其表达谱的，即我们正由结构基因组时代迈入功能基因组时代。随着这个功能基因组学问题的提出（后基因组时代，蛋白组学），涌现出许多功能强大的研究方法和研究工具，最突出的就是细胞蛋白质二维凝胶电泳（2-D-gel）（及相应的质谱法测蛋白分子量）和生物芯片（Biochip）技术。一、什么是基因芯片生物芯片，简单地说就是在一块指甲大小（1cm3）的有多聚赖氨酸包被的硅片上或其它固相支持物（如玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜等，但需经特殊处理。作原位合成的支持物在聚合反应前要先使其表面衍生出羟基或氨基（视所要固定的分子为核酸或寡肽而定）并与保护基建立共价连接；作点样用的支持物为使其表面带上正电荷以吸附带负电荷的探针分子，通常需包被以氨基硅烷或多聚赖氨酸等）将生物分子探针（寡核苷酸片段或基因片段）以大规模阵列的形式排布，形成可与目的分子（如基因）相互作用，交行反应的固相表面，在激光的顺序激发下标记荧光根据实际反应情况分别呈现不同的荧光发射谱征，CCD相机或激光共聚焦显微镜根据其波长及波幅特征收集信号，作出比较和检测，从而迅速得出所要的信息。生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片。而基因芯片中，最成功的是DNA芯片，即将无数预先设计好的寡核苷酸或cDNA在芯片上做成点阵，与样品中同源核酸分子杂交的芯片。基因芯片的基本原理同芯片技术中杂交测序（sequencing by hybridization，SBH）。即任何线状的单链DNA或RNA序列均可被分解为一个序列固定、错落而重叠的寡核苷酸，又称亚序列（subsequence）。例如可把寡核苷酸序列TTAGCTCATATG分解成5个8nt亚序列：　　(1)　CTCATATG　　(2)　GCTCATAT　　(3)　AGCTCATA　　(4)　TAGCTCAT　　(5)　TTAGCTCA这5个亚序列依次错开一个碱基而重叠7个碱基。亚序列中A、T、C、G4个碱基自由组合而形成的所有可能的序列共有65536种。假如只考虑完全互补的杂交，那么48个8nt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8nt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。二、芯片类型一般基因芯片按其材质和功能，基本可分为以下几类：(一)元件型微阵列芯片1 .生物电子芯片2 .凝胶元件微阵列芯片3 .药物控释芯片(二) 通道型微阵列芯片1.毛细管电泳芯片2 .PCR扩增芯片3 .集成DNA分析芯片4 .毛细管电层析芯片(三)生物传感芯片1 .光学纤维阵列芯片2 .白光干涉谱传感芯片小鼠基因表达谱芯片（MGEC）附：目前国内基因芯片常见品种（上海博星公司）http://www.biomart.cn/upload/asset/2008/08/01/1217591301.gifhttp://www.biomart.cn/upload/asset/2008/08/01/1217591302.gifhttp://www.biomart.cn/upload/asset/2008/08/01/1217591303.gif

生物芯片及应用简介一、简介 生物芯片（biochip)是指采用逛到原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物（比如玻璃、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体）的表面，组成密集二维分子排列，然后与标记的待检测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器比如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄像机（CCD）对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分心，从而判断样品中靶分子的数量。由于常用玻片/硅片作为固相支持物，且在制备过程模拟计算机芯片的制备技术，所以称之为生物芯片技术。根据芯片上的固定的探针不同，生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片，另外根据原理还有原件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片、如果芯片上固定的是肽或蛋白，则称为肽芯片或蛋白芯片；如果芯片上固定的分子是寡核苷酸探针或DNA，就是DNA芯片。由于基因芯片（Genechip）这一专有名词已被业界的领头羊Affymetrix公司注册专利，因而其他厂家的同类产品通常称为DNA微阵列（DNA Microarray）。这类产品是目前最重要的一种，有寡核苷酸芯片、cDNA芯片和Genomic芯片之分，包括二种模式：一是将靶DNA固定于支持物上，适合于大量不同靶DNA的分析，二是将大量的探针分子固定于支持物上，适合于对同一靶DNA进行不同探针序列的分析。 生物芯片技术是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。由于用该技术可以将及其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting和Northern Blotting等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量（low through-put）等不足。而且，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization,SBH）等，为“后基因计划”时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给要个性等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。

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DNA 芯片的制备与应用DNA 芯片的出现，是生物技术领域的一次革命，虽然现在无法预知它带给我们的变化。但由于它在人类基因组计划，基因表达和药物筛选等方面的潜在用途。目前已有越来越多的公司和研究机构加入到DNA芯片的设计与开发。DNA芯片技术集成了集成电路制造，照相平板印刷，DNA合成，探针的荧光标记, 激光共聚焦扫描和计算机等技术. 体现了生物学技术与其他学科和技术的相互交叉和渗透。DNA芯片的基本原理DNA 芯片的基本原理将不同序列的小片段DNA分子有序地排列在一块玻璃，硅或滤膜等固体载体上，以此作为生物信息的的存贮载体，运用荧光检测和计算机软件进行数据的比较和处理，可以进行如基因表达分析、 基因的多态性（polymorphism）检测、DNA 测序和在基因组范围内进行基因型分析等.具有高效和高信息量的优点。荧光的检测技术包括共聚焦激光扫描和CCD 图象处理技术。即由激光共聚焦显微镜或光电倍管进行激光诱导荧光扫描，得到不同辉度的荧光图像，用杂交后的荧光强度表示核酸的量。由计算机进行数据的自动化处理和定量分析。由于DNA分子在载体上面按列和行整齐地排列，因此，DNA芯片也叫做微排列或微矩阵(micro-array). DNA 芯片的分子杂交原理与Southern 和 Northern 的分子杂交是相同的。都遵循DNA 的碱基配对和序列互补原理。尽管这一技术的基本原理和以前的滤膜杂交相同。但其精度、规模，速度和自动化程度都是经典的杂交技术不能比拟的。它能够在七英寸的玻璃片上排列千百万个DNA探针,一次杂交即可完成数据的收集和分析。DNA芯片技术将使传统的基因表达，基因作图，序列测定，突变和多态性检测发生革命性的变化，从而大大加快人类基因组计划研究的进度。同时这项技术也在植物基因组的研究和农业育种方面带来革命性的变化。随着后基因组时代的到来，DNA芯片技术将显示出巨大的潜力和优人的前景。根据芯片中核苷酸分子的种类，DNA芯片可以分为寡聚核苷酸芯片和cDNA芯片。这两种芯片在制作和应用上都有很大的不同。

八、基因芯片的应用（一）基因表达分析基因芯片具有高度的敏感性和特异性，它可以监测细胞中几个至几千个mRNA拷贝的转录情况。与用单探针分析mRNA的点杂交技术不同，基因芯片表达探针阵列应用了大约20对寡核苷酸探针来监测每一个mRNA的转录情况。每对探针中，包含一个与所要监测的mRNA完全吻合和一个不完全吻合的探针，这两个探针的差别在于其中间位置的核苷酸不同。这种成对的探针可以将非特异性杂交和背景讯号减小到最低的水平，由此我们就可以确定那些低强度的mRNA。目前，Affymetrix公司已经生产出HugeneFL、Mu6500（含有小鼠6500个基因）、Ye6100（含有酵母6100个基因）等基因芯片成品。1.分析基因表达时空特征。英国剑桥大学Whitehead研究所的Frank C.P. Holstege等人，应用含有酵母基因组的基因芯片，深入研究了真核细胞基因组的调节周期。应用基因组水平的表达分析，监测那些表达受转录起始机制的关键成分控制的基因，发现RNA聚合酶II、主要的转录因子TFIID和SAGA染色体修饰复合物等均在基因的表达中有自己特定的作用位点。通过本试验，研究人员揭示了：（1）基因特异性的转录因子对表达的调控作用。（2）细胞在缺乏营养的环境中，基因不同位点的协同调节作用的全新机制。（3）信号转导通路的最终作用位点，在最初的几步中就可以确定。以此试验为基础，研究人员进一步绘制出了酵母基因组控制图，并由此分析出了各种调节因子在基因上不同的作用位点和其作用的分子机制。美国Stanford大学的V.R.Iyer等人，对成纤维细胞中与细胞增生和损伤修复有关的基因进行了分析。首先，他们用成纤维细胞中的8600个基因片断制成基因芯片的探针阵列，通过与mRNA反转录形成的cDNA的杂交反应，可以判断出该基因的活性。在试验中，成纤维细胞被置于无营养的环境中，使绝大部分基因的活性关闭，两天后，加入10%的血清，24小时内，分6个不同的时间点，观察基因的活化情况。试验结果表明，在所有被监测的基因中，约有500个基因最为活跃，而使细胞保持不分裂状态的基因活性被抑制。其中，最早被活化的是那些转录调控基因。在活化的基因中，有28个基因共同作用，控制细胞的增殖；8个与免疫反应的激活有关；19个与血管重建有关；另有许多基因，与血管新生密切相关。在肿瘤细胞中，基因的表达与正常的细胞存在着明显的差异。通过基因芯片绘出基因表达的时空图谱，有助于人类认识生命活动过程和特征。2.基因差异表达检测生命活动中基因表达的改变是生物学研究的核心问题。理解人类基因组中10万个不同的基因功能，监测某些组织、细胞不同分化阶段的差异基因表达（differential gene expression ，DGE）十分重要。对差异表达的研究，可以推断基因与基因的相互关系，细胞分化中基因“开启”或“关闭”的机制；揭示基因与疾病的发生、发展、转归的内在联系。目前DGE研究方法主要有表达序列标签（ESTs）测序、差减克隆（subtractive cloning ）、差异显示（differential display）、基因表达系列分析 (serial analysis of gene expression，SAGE)。而cDNA微阵列杂交技术可监测大量mRNA的转录，直接快速地检测出极其微量的mRNA，且易于同时监测成千上万的基因，是研究基因功能的重要手段之一。Rihn BH等利用基因芯片检测胸膜间皮瘤与正常细胞间比较了6500个基因，，发现了300多个差异基因的表达。其中几个典型基因的表达经RT-PCR进行定量后，可作为胸膜间皮瘤诊断的标记物（Markers）。Sgroi报告DNA芯片结合激光捕获显微切割技术（laser capture microdissection）用于乳癌浸润期和转移期及正常细胞的基因表达谱（gene expression profiles）差异研究，结果被定量PCR和免疫组化所证实。差异表达有助于早期发现瘤细胞3万个基因与正常细胞的区别，有助于了解瘤细胞的发生、浸润、转移和药敏。最近，美国毒物化学研究所（CIIT） 和国家环境健康科学研究所（NIEHS）正计划在一张玻片上建立8700个小白鼠cDNA芯片，用于肝癌的研究。我国也已成功研制出能检出41000种基因表达谱的芯片。美国Stanford大学的David Botstein利用cDNA微阵列芯片，对乳腺癌细胞的基因表达进行了分析，发现其基因表达水平明显低于正常细胞。利用基因芯片对表达进行分析，在一次试验中可以获取相当于在60余万次传统的Northern杂交中所获得的关于基因表达的信息。通过这种实验方法，可以建立一种全新的肿瘤分类学方法，即依据每个肿瘤细胞中的基因表达情况对肿瘤细胞进行分类。基因芯片技术在分析基因的表达中具有不可比拟的优势。3.发现新基因　Moch等利用肿瘤微阵列芯片（5184个cDNA片段）发现了肾细胞癌的肿瘤标志物基因，并于正常细胞进行比较。在532份标本中检测到胞浆纤维Vimentin的表达基因，阳性率为51%～61%。追踪观察，有Vimentin表达的患者，预后极差。人类大量ESTs给cDNA微阵列提供了丰富的资源，数据库中400000个ESTs代表了所有人类基因，成千上万的ESTs微阵列将为人类基因表达研究提供强有力的分析工具。这将大大地加速人类基因组的功能分析。定量检测大量基因表达水平在阐述基因功能、探索疾病原因及机理、发现可能的诊断及治疗靶等方面是很有价值的。如该技术在炎症性疾病类风湿性关节炎（RA）和炎症性肠病（IBD）的基因表达研究中，由RA或IBD组织制备探针，用Cy3和Cy5荧光素标记，然后与靶cDNA微阵列杂交，可检测出炎症疾病诱导的基因如TNF-α、IL或粒细胞集落刺激因子，同时发现一些以前未发现的基因如HME基因和黑色素瘤生长刺激因子。Schena等人报道了cDNA的微阵列在人类基因表达监测、生物学功能研究和基因发现方面的应用。采用含1,046个已知序列的cDNA微阵列，用高速机器人喷印在玻片上，用双色杂交法定量监测不同基因表达，在一定的实验条件下，不同表达模式的阵列成分通过序列分析鉴定其特征。该方法较以往常用的方法敏感10倍以上，检测限度为1：500,000（wt/wt）总人体mRNA。在培养T细胞热休克反应的测定中，发现17个阵列成分的荧光比较明显改变，其中11个受热休克处理的诱导，6个呈现中度抑制，对相应于17个阵列成分的cDNA测序发现5个表达最高的成分是5种热休克蛋白，17个克隆中发现3个新序列。另外，在佛波酯诱导检测中，发现有6个阵列成分信号增强超过2倍，测序及数据库比较揭示有5个已知的，诱导表达最高的两个是PCA-1酪氨酸磷酸酶和核因子-κB1，有一个是未知的。这4个新基因的表达水平均相对较低，仅呈现2倍的诱导。Northern杂交结果证实了微阵列的结果。进一步检测了人的骨髓、脑、前列腺及心脏组织中热休克和佛波酯调节基因的表达，4种组织中检测出15种热休克和佛波酯调节基因的表达，其表达水平与Jurkat细胞中相应成分的表达水平密切相关如在四种组织中表达水平最高的两个基因β-actin和细胞色素C氧化酶在Jurkat细胞中的表达水平也很高。上述实验提示在缺乏任何序列信息的条件下，微阵列可用于基因发现和基因表达检测。目前，大量人类ESTs给cDNA微阵列提供了丰富的资源，数据库中400,000个ESTs代表了所有人类基因，成千上万的ESTs微阵列将为人类基因表达研究提供强有力的分析工具。这将大大地加速人类基因组的功能分析。4.大规模DNA测序　人类基因组计划的实施促进了高效的、自动化操作的测序方法的发展。芯片技术中杂交测序（sequencing by hybridization，SBH）技术及邻堆杂交（contiguous stacking hybridization，CSH）技术即是一种新的高效快速测序方法。用含65536个8聚寡核苷酸的微阵列，采用SBH技术，可测定200bp长DNA序列，采用67108864个13聚寡核苷酸的微阵列，可对数千个碱基长的DNA测序。SBH技术的效率随着微阵列中寡核苷酸数量与长度的增加而提高，但微阵列中寡核苷酸数量与长度的增加则提高了微阵列的复杂性，降低了杂交准确性。CSH技术弥补了SBH技术存在的弊端，CSH技术的应用增加了微阵列中寡核苷酸的有效长度，加强了序列准确性，可进行较长的DNA测序。计算机模拟论证了8聚寡核苷酸微阵列与5聚寡核苷酸邻堆杂交，相当于13聚寡核苷酸微阵列的作用，可测定数千个核苷酸长的DNA序列。Dubiley等人将合成的10聚寡核苷酸固定于排列在载片表面的0.1×0.1×0.02mm或1×1×0.02mm聚丙酰胺凝胶垫上制备聚寡核苷酸微阵列，先用分离微阵列（fractionation chips）进行单链DNA分离，再用测序微阵列（sequencing chips）分析序列，后者联合采用了10聚寡核苷酸微阵列的酶促磷酸化、DNA杂交及与邻堆的5聚寡核苷酸连接等技术。该方法可用于含重复序列及较长序列的DNA序列测定及不同基因组

芯片的构建和阅读 Vivian G. Cheung, Michael Morley, Francisco Aguilar, Aldo Massimi, Raju Kucherlapati & Geoffrey Childs 联合基因科技有限公司 吴凌凌 译　　摘要 　　制作芯片和获得芯片的数据有许多不同的方法。这里我们介绍了在学术领域中两种芯片的构建和使用。除了详细说明了技术细节外，我们还对组成和方法的优缺点进行了评论，同时还介绍了杂交的方法。用我们所建立和使用芯片的方法来回答生物领域问题的事实证明了这种技术在大学的环境下是可行的。 　　一种获得基因功能信息的高通量的方法是cDNA芯片。在一块显微镜载玻片上包含了几百至几千个固定的DNA样本，以类似于Northern blot 和 Southern blot的方法进行杂交。了解了这个方法后，我们决定在我们各自的实验室Pennsylvania大学（Penn）和Albert Einstein学院医学部（AECOM）制作了高速，高精度的芯片。这个设备是由Stanford医学院Pat Brown制造的，第一次论证了这个方法的可行性。我们的目标是（1）最终以合理的价格，用一块或几块芯片来检测哺乳动物细胞中每个基因的表达，（2）发展以芯片为基础的绘图方法，（3）兼顾硬件和超作方法，尽可能地提高灵敏度。 　　玻片的优势 　　一个理想化的支持物允许探针有效地固定在其表面，探针与目标分子能牢固地杂交结合。与另一种用于制作芯片的标准支持物尼龙一样，玻璃有许多的优点。它也有其特长。首先，DNA样品以共价键的形式结合在处理过的玻片上。第二，玻璃是一种耐用的材料，能够耐高温和高离子强度溶液的洗涤。第三，玻璃不是多孔材料，使杂交的容量能保持在最小，因此能提高探针与目标分子的退火效率。第四，由于材料的低荧光性，不会有背景的影响。最后，两种不同的探针能够标上两种不同的荧光标记，在一片芯片上同一个反应中同时孵育；尼龙就受到连续或平行杂交的限制。 　　芯片需要大量的探针固定（或排列）在玻片上，这里我们描述了AECOM芯片，扫描仪以及进行了关于设计和操作的讨论。如果想得到关于Penn芯片的信息，请到http://w95vcl.neuro.chop.edu/vcheung查找。 　　自动化装置性质 　　AECOM点样仪，Albert，产生高密度的分隔的矩阵，矩阵包括cDNA、基因组DNA或其他类似的生物物质。机械的基本组成有计算机控制的三轴向的机械手和独特笔尖装置。 　　设计特点 　　机械手被设计成能自动从96或384孔的微量滴定板中选取样本，12支点样笔同时升起，每个点样笔收集了250-500nl溶液，在每块玻片上放置0.25-1nl，产生的点的大小范围直径为100-150μm。机械手是由设置好的程序控制的，能进行连续的点样，每一点避免与相邻的点接触，每点的中心距离大约为200-250μm。检测的精密度大约是10μm。机械手放置在可视工作平台上（Newport公司），允许放置大量的显微镜玻片，微量滴定板，三个洗涤装置和一个干燥装置。 　　洗涤装置是个固定的容器，装有蒸馏水，两次微量滴定板使用后需要更换。当笔尖浸过液体后，机械手要来回摇动点样笔（大约5Hz）来增加清洁程度。虽然我们认为没必要，但电脑控制的洗涤液可用超声波或流动的水来替代。干燥装置实际上是干/湿真空吸尘器（Sear公司，美国），接头与插入笔尖的限制插口相匹配。干燥器要做到在笔尖有快速流动的空气围绕，保持局部真空。 　　所设计的机械手的重要目的是要达到在最小的震动范围内的高速和高精确性。我们使用了保湿的可视工作平台，精密螺旋驱动地机械滑动，高分辨率的解码器的随动系统和沿着x轴方向的两侧支杆，避免了在一些系统中所见的悬臂结构。利用第二x轴的滑面来增加系统的固定性，能依次产生更快的定位以及通过工作平台的准确一致性。这些特点允许在精确率下的快速运动，使机械手能在一秒内对两块显微镜载玻片操作。 　　带有笔尖的点样笔支持物装置是一个重要的部分。我们的设计结合了线形运动，控制点样笔的方向，允许在最小的阻力下精确地纵轴运动，以防止在其他方向上的错位。我们设计的另一个独特之处是可调整的末端丝，允许在10μm的范围内校直每个点样笔的轴，以保证所有12支笔尖能在同一时间内接触显微镜玻片。而另一个没有这特点的设计需要与点样笔的精确长度一致以适应多点样笔的操作。每个点样笔由低强度的弹簧作为支持，保证在未接触表面时能回到伸展的位置。笔尖是由直径大约为1.6mm的不锈钢材料逐渐处理变细直至每点直径为100μm。再沿着中心垂直切割，在尖端分成两部分，每部部分5μm。 　　这个系统由可视基础程序控制的，在Microsoft Windous NT环境下运行，软件提供：印刷程序具体化；完成系统校正；显示真正地时间位置、速度和产生的错误；与其他功能参数一样重要的随动系统；动态地显示打印过程中的重要参数。随动系统控制的计算机中的插件能够动态地控制高速、复杂的机械手的动力，并设计成以它的运动来控制程序的语言。可视原理和随动插件运动控制程序相互作用，交换了参数、图象和所需的命令。微量滴定板的同一性是由扫描它的阅读器所决定的。由于有笔尖易被灰尘和纤维阻碍的问题，打印机现在被附上了软保护壁允许三个方向的随意进入并且合并了高效率效式空气过滤与吹风机以达到湿气的再流通。

芯片的构建和阅读 Vivian G. Cheung, Michael Morley, Francisco Aguilar, Aldo Massimi, Raju Kucherlapati & Geoffrey Childs 联合基因科技有限公司 吴凌凌 译　　摘要 　　制作芯片和获得芯片的数据有许多不同的方法。这里我们介绍了在学术领域中两种芯片的构建和使用。除了详细说明了技术细节外，我们还对组成和方法的优缺点进行了评论，同时还介绍了杂交的方法。用我们所建立和使用芯片的方法来回答生物领域问题的事实证明了这种技术在大学的环境下是可行的。 　　一种获得基因功能信息的高通量的方法是cDNA芯片。在一块显微镜载玻片上包含了几百至几千个固定的DNA样本，以类似于Northern blot 和 Southern blot的方法进行杂交。了解了这个方法后，我们决定在我们各自的实验室Pennsylvania大学（Penn）和Albert Einstein学院医学部（AECOM）制作了高速，高精度的芯片。这个设备是由Stanford医学院Pat Brown制造的，第一次论证了这个方法的可行性。我们的目标是（1）最终以合理的价格，用一块或几块芯片来检测哺乳动物细胞中每个基因的表达，（2）发展以芯片为基础的绘图方法，（3）兼顾硬件和超作方法，尽可能地提高灵敏度。 　　玻片的优势 　　一个理想化的支持物允许探针有效地固定在其表面，探针与目标分子能牢固地杂交结合。与另一种用于制作芯片的标准支持物尼龙一样，玻璃有许多的优点。它也有其特长。首先，DNA样品以共价键的形式结合在处理过的玻片上。第二，玻璃是一种耐用的材料，能够耐高温和高离子强度溶液的洗涤。第三，玻璃不是多孔材料，使杂交的容量能保持在最小，因此能提高探针与目标分子的退火效率。第四，由于材料的低荧光性，不会有背景的影响。最后，两种不同的探针能够标上两种不同的荧光标记，在一片芯片上同一个反应中同时孵育；尼龙就受到连续或平行杂交的限制。 　　芯片需要大量的探针固定（或排列）在玻片上，这里我们描述了AECOM芯片，扫描仪以及进行了关于设计和操作的讨论。如果想得到关于Penn芯片的信息，请到http://w95vcl.neuro.chop.edu/vcheung查找。 　　自动化装置性质 　　AECOM点样仪，Albert，产生高密度的分隔的矩阵，矩阵包括cDNA、基因组DNA或其他类似的生物物质。机械的基本组成有计算机控制的三轴向的机械手和独特笔尖装置。 　　设计特点 　　机械手被设计成能自动从96或384孔的微量滴定板中选取样本，12支点样笔同时升起，每个点样笔收集了250-500nl溶液，在每块玻片上放置0.25-1nl，产生的点的大小范围直径为100-150μm。机械手是由设置好的程序控制的，能进行连续的点样，每一点避免与相邻的点接触，每点的中心距离大约为200-250μm。检测的精密度大约是10μm。机械手放置在可视工作平台上（Newport公司），允许放置大量的显微镜玻片，微量滴定板，三个洗涤装置和一个干燥装置。 　　洗涤装置是个固定的容器，装有蒸馏水，两次微量滴定板使用后需要更换。当笔尖浸过液体后，机械手要来回摇动点样笔（大约5Hz）来增加清洁程度。虽然我们认为没必要，但电脑控制的洗涤液可用超声波或流动的水来替代。干燥装置实际上是干/湿真空吸尘器（Sear公司，美国），接头与插入笔尖的限制插口相匹配。干燥器要做到在笔尖有快速流动的空气围绕，保持局部真空。 　　所设计的机械手的重要目的是要达到在最小的震动范围内的高速和高精确性。我们使用了保湿的可视工作平台，精密螺旋驱动地机械滑动，高分辨率的解码器的随动系统和沿着x轴方向的两侧支杆，避免了在一些系统中所见的悬臂结构。利用第二x轴的滑面来增加系统的固定性，能依次产生更快的定位以及通过工作平台的准确一致性。这些特点允许在精确率下的快速运动，使机械手能在一秒内对两块显微镜载玻片操作。 　　带有笔尖的点样笔支持物装置是一个重要的部分。我们的设计结合了线形运动，控制点样笔的方向，允许在最小的阻力下精确地纵轴运动，以防止在其他方向上的错位。我们设计的另一个独特之处是可调整的末端丝，允许在10μm的范围内校直每个点样笔的轴，以保证所有12支笔尖能在同一时间内接触显微镜玻片。而另一个没有这特点的设计需要与点样笔的精确长度一致以适应多点样笔的操作。每个点样笔由低强度的弹簧作为支持，保证在未接触表面时能回到伸展的位置。笔尖是由直径大约为1.6mm的不锈钢材料逐渐处理变细直至每点直径为100μm。再沿着中心垂直切割，在尖端分成两部分，每部部分5μm。 　　这个系统由可视基础程序控制的，在Microsoft Windous NT环境下运行，软件提供：印刷程序具体化；完成系统校正；显示真正地时间位置、速度和产生的错误；与其他功能参数一样重要的随动系统；动态地显示打印过程中的重要参数。随动系统控制的计算机中的插件能够动态地控制高速、复杂的机械手的动力，并设计成以它的运动来控制程序的语言。可视原理和随动插件运动控制程序相互作用，交换了参数、图象和所需的命令。微量滴定板的同一性是由扫描它的阅读器所决定的。由于有笔尖易被灰尘和纤维阻碍的问题，打印机现在被附上了软保护壁允许三个方向的随意进入并且合并了高效率效式空气过滤与吹风机以达到湿气的再流通。

[font=宋体][font=宋体]组织芯片[/font][font=Calibri](tissue chip)[/font][font=宋体]，也称组织微阵列[/font][font=Calibri](tissue microarrays)[/font][font=宋体]，是生物芯片技术的一个重要分支，是将许多不同个体组织标本以规则阵列方式排布于同一载体（使用载玻片最多）上，进行同一指标的原位组织学研究。该技术自[/font][font=Calibri]1998[/font][font=宋体]年问世以来，以其大规模、高通量、标准化等优点得到大范围的推广应用。其最大优势在于，芯片上的组织样本实验条件完全一致。节省时间、节省试剂更是显而易见的。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b][font=Calibri]TMA[/font][font=宋体]构建原理可以概括为以下四个步骤：[/font][/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]1.[/font][font=宋体]选取待研究的组织。人们利用组织芯片技术对人体各组织均有研究，包括肝脏，前列腺，心脏，乳房等等，据相关数据显示，在大脑组织中的应用最多。医学上常选取一些病变器官进行研究。根据制作方法来分，微阵列主要有石蜡包埋的组织微阵列和冰冻微阵列两种。[/font][/font][font=宋体][font=Calibri]2.[/font][font=宋体]经检测后标记出待研究的区域。组织微阵列的检测仪主要是高性能显微镜、荧光显微镜或共聚焦荧光显微镜。适用的检测技术有苏木精—[/font][font=Calibri]HE[/font][font=宋体]染色，免疫组织化学[/font][font=Calibri](IHC)[/font][font=宋体]染色，原位杂交[/font][font=Calibri](ISH)[/font][font=宋体]，荧光原位杂交（[/font][font=Calibri]FISH[/font][font=宋体]），原位[/font][font=Calibri][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/font][font=宋体]，寡核苷酸启动的原位[/font][font=Calibri]DNA[/font][font=宋体]合成（[/font][font=Calibri]PRINS[/font][font=宋体]）等。[/font][/font][font=宋体][font=Calibri]3.[/font][font=宋体]使用组织芯片点样仪将标记好的组织按设计排列在空白蜡块模上。首先要利用打孔机在已经标记好的靶位点上进行打孔，将组织芯转入蜡块模孔中，重复操作可转入上千个样品组织芯。[/font][/font][font=宋体][font=Calibri]4.[/font][font=宋体]使用切片机对阵列蜡块进行连续切片即获得组织芯片。根据制作方法来分，微阵列主要有石蜡包埋的组织微阵列和冰冻微阵列两种。后者可以克服上述前者的多种缺陷（含醛基的化合物）可能损伤[/font][font=Calibri]RNA[/font][font=宋体]或使目标抗原结构断裂或破坏抗原——抗体结合位点，另外，石蜡包埋乙醇固定过的组织也无法避免[/font][font=Calibri]RNA[/font][font=宋体]降解。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体]组织芯片的出现，与基因芯片配合使用在寻找疾病基因中有很好的互补作用。在肿瘤研究中发挥着重要作用。将基因芯片筛选出的基因作成探针，再将探针与组织芯片中众多的肿瘤组织进行荧光原位杂交，寻找肿瘤发生发展的相关因素。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]组织芯片应用：[/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]组织芯片的应用范围十分广泛，涉及到生命科学的基础研究、临床研究、应用研究以及新药开发等多个领域。它可以应用于多种染色技术，如[/font][font=Calibri]HE[/font][font=宋体]染色、免疫组织化学染色、原位杂交、荧光原位杂交、原位[/font][font=Calibri][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/font][font=宋体]、原位[/font][font=Calibri]RT-[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/font][font=宋体]以及寡核苷酸启动的原位[/font][font=Calibri]DNA[/font][font=宋体]合成等。此外，组织芯片还可以与核酸、蛋白质、细胞、组织、微生物等相关技术相结合，分别在基因、转录和表达产物的生物学功能这三个水平上进行深入研究。随着组织芯片的广泛应用，现代医药学、基因组学和蛋白组学的研究将得到极大的推动和发展。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]目前义翘神州提供[url=https://cn.sinobiological.com/services/tissue-tma-array-service][b]石蜡组织芯片定制服务[/b][/url]，更多详情可以关注：[/font][font=Calibri]https://cn.sinobiological.com/services/tissue-tma-array-service[/font][/font][font=Calibri] [/font]

诊断芯片制备过程的SOP1. 靶基因DNA的制备 在分别装有HBV、HCV及植物基因片段的质粒的0.5 ml eppendorf 管中加入100 µ l双蒸水，将质粒稀释至4~6 ng/µ l，作为PCR扩增模板。在50 µ l PCR扩增体系中掺入上述模板1~2 µ l，每种模板做10管，共9种模板，分别包括HBV、HCV及植物基因的片段各3个，每管为50µ l体系。 在0.5 ml eppendorf 管中依次加入下列试剂，组成50µ l PCR扩增体系：ddH2O 41 µ l10  buffer 5 µ l10mmol/L dNTP 1 µ l10mmol/L primer 1 µ ltemplate（HBV、HCV及植物基因） 1 µ lTaq 酶 0.5 µ l 混合后，将eppendorf管置于MJ Research PTC-225 PCR仪中按下列程序进行PCR反应： ①95℃ 90 sec ②95℃ 30 sec ③58℃ 30 sec ④72℃ 30 sec ⑤goto② for 35 cycles ⑥72℃ 300 sec ⑦4℃ forever（待机） ⑧END 将PCR产物（10管）合并，经电泳确定条带的专一性，达到专一条带方可用于点样，同时测OD值，OD260/OD280≥1.8。 PCR产物中加入1/10体积的醋酸钠溶液（浓度为3 mol/L，pH 5.2）及等体积的异丙醇，于-20℃沉淀2 hr后室温干燥。2. 点样 用双蒸水将上述各靶基因的终浓度调至500 ng/µ l，使每个点的点样量达到500 ng，并将384孔板放入Cartesian点样仪内，按设计要求编写点样程序(如下图)，再放入表面特殊处理的玻片，启动点样程序（nxl-1），将靶基因的PCR产物点于玻片上，经过0.5 hr水合，再自然干燥，放在4℃保存。 。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。821阳HBV1HBV5HBV61 SPOTHCV1HCV4HCV5821阴413阳3. 芯片的质量标准 随机抽检上述诊断芯片，必须满足下例条件才是合格产品。3.1 对检测监控系统(由4个对照元素构成)：1)821阳为阳性对照1，该植物基因的 RNA在抽提血清RNA时按一定的比例加入到待检的血清样品中，并随着实验流程进行逆转录。若杂交后该样品有杂交信号为正常。 2)1 SPOT阴性对照1，若杂交后检测无信号，表明点样液无污染。3)821阴为阴性对照2，若杂交后检测无信号，表明正常。4)413为阳性对照2，该植物基因DNA在PCR扩增掺入荧光底物时按一定的比例加入到逆转录的产物中，以检测荧光底物的掺入效率。若杂交后该样品有杂交信号为正常。3.2 对疾病诊断系统：1)正常血清不产生任何杂交信号。2)HBV阳性血清在HBV区应为阳性(即有杂交信号) ，在HCV区应为阴性(即无杂交信号)。3)HCV阳性血清在HCV区应为阳性(即有杂交信号) ，在HBV区应为阴性(即无杂交信号)。4)HCV和HBV阳性血清在HCV和HBV区均为阳性(即有杂交信号)。 诊断芯片检测过程的SOP1.血清DNA和RNA模板的抽提1)取血清50 µ l,加入抽提液100 µ l,与100 µ l的氯仿-异戊醇振荡混匀2)2000 rpm离心10分钟3)小心吸取上清( 切不可将酚吸上)4)加入等体积的异丙醇及2 µ l的tRNA,混匀5)-20℃沉淀1小时6)13000 rpm,离心15分钟7)弃上清,加400 µ l的75%的乙醇,13000 rpm 离心5分钟后晾干其中抽提液成分如下:异硫氰酸胍 92.6 g 柠檬酸钠(B46) 13 ml 超纯水 26 ml 十二烷基肌氨酸钠(B17) 13 ml β-巯基乙醇(B10) 1.3 ml 饱和酚 130 ml tRNA (库存半成品) 8.5 ml2.RT-PCR:1)向含RNA沉淀的eppendorf管内，依次加入反转录试剂,成分如下： 超纯水 6µ l 821引物 0.5ul 10 µ mol/L HCV反转录引物 0.5 µ l 0.1 mol/L DTT 1µ l 5 first strand buffer 2 µ l 10 mmol/L dATP-dGTP-dCTP-dTTP mixture 0.25 µ l用手指弹eppendorf管底部充分溶解沉淀，混匀样品，5000 rpm离心5 sec，置于70℃水浴锅内保温5min。2)取出该eppendorf管，置于冰上1 min，5000 rpm离心5 sec。3)向该eppendorf管内加入0.2 µ l SuperScriptⅡ反转录酶，用手指弹eppendorf管底部10次，混匀样品，5000 rpm离心5 sec，置于42℃水浴锅内保温20 min。4)从水浴锅内取出eppendorf管，备用。吸取10ul的RT产物入0.2ul的薄壁管再加入PCR-mixtureⅠ如下: ddH2O 31.5 µ l10×Buffer 5 ul10mmol/L dNTP 1ul 10mmol/L HCV primer 1ul10mmol/L 821引物 1ul Taq酶 0.5ul将薄壁管置于MJ Research PTC-225 PCR仪中按下列程序进行PCR反应： ①95℃ 1.5 min ②95℃ 30 sec ③55℃ 30 sec ④72℃ 1min ⑤Goto② for 35 cycles ⑥72℃ 5 min 4. PCR标记探针吸取5 µ l步骤3中制备的PCR产物于0.2 ml 薄壁管管中，并加入PCR-mixtureⅡ试剂,成分如下： ddH2O 30µ l10 Buffer 5 µ l10 mmol/L dATP-dGTP-dCTP mixture 1 µ l1 mmol/L dUTP 1 µ l10 µ mol/L HCV primer mixtureHBV primer mixture812 primer mixture413 primer mixture 各 1 µ l413PCR产物 1 ul 尿嘧啶糖基化酶 0.5U再加入标记试剂:0.1 mmol/L Cy5-dUTP 1µ l Taq酶 0.5 µ l用手指弹eppendorf管底部10下，混匀样品。1) 将薄壁管置于MJ Research PTC-225 PCR仪中按下列程序进行PCR反应：①95℃ 1.5 min②95℃ 30 sec ③58℃ 30 sec ④72℃ 30sec ⑤Goto② for 35 cycles ⑥72℃ 5 min ⑦4℃ forever（待机） ⑧END2) 取出薄壁管，-20℃蔽光保存。4. 杂交1) 将3中制备的探针于真空抽干机中抽干，加入6.6µ l预热的杂交试剂Ⅰ溶液，在避光条件下充分振荡溶解探针，再加入6.6ul杂交试剂Ⅱ,混匀后于5000 rpm离心10 sec。2) 将溶解的探针和待杂交的玻片置于95℃的水浴锅内变性2min。 3) 将变性好的探针避光冰浴, 将变性好的玻片插入到盛有无水乙醇的染色缸内室温放置30 sec，取出, 置于95℃水浴锅外罩上烤干。4) 取13 µ l的上述探针，滴于玻片上，用镊子上端将18 18mm 盖玻片盖于其上，玻片置于专用玻片盒中，封上PARAFILM。5) 将玻片盒置于6层纱布的湿润的饭盒内，将饭盒置于Robbins Model 1000杂交炉内，42℃杂交，3 hr。6) 立即放入盛有2 SSC+0.2% SDS溶液的烧杯中，使盖玻片自然脱落。7) 准备两个染色缸和一个500ml烧杯(内置玻片架)，分别装有1 SSC+0.2%SDS，1 SSC+0.2%Tween-20，0.1 SSC,两个染色缸放入60℃水浴锅中。烧杯置于磁力搅拌器上.8) 将玻片依次浸入以上三个染色缸中洗涤10 min,在烧杯中搅拌洗涤10分钟.9) 避光晾干后扫描。注：Cy5对光敏感，因此操作时尽量避光。 5. 结果分析将诊断芯片插入ScanArray 3000扫描仪中进行扫描，并使用Imagene软件分析杂交结果。扫描结果显示检测监控系统中阳性对照有荧光信号 阴性对照没有荧光信号，再在疾病诊断系统中根据信号的有无来判断待测样品是阴性还是阳性。诊断芯片试剂配制的SOP一、主要试剂的配置1. 诊断芯片核酸抽提液配方异硫氰酸胍 92.6 g柠檬酸钠(B46) 13 ml超纯水 26 ml十二烷基肌氨酸钠(B17) 13 mlβ-巯基乙醇(B10) 1.3 ml饱和酚 130 ml tRNA (库存半成品) 8.5 ml注：4℃保存；单管分装 500 µ l RNA提取液＋500 µ l氯仿:异戊醇(49:1)；DNA病毒抽提液中饱和酚换为平衡酚。1) tRNA配制：tRNA 1 mg +超纯水 2 ml

1 原位光刻合成寡聚核苷酸原位光刻合成技术是由Affymetrix公司开发的，采用的技术原理是在合成碱基单体的5'羟基末端连上一个光敏保护基。合成的第一步是利用光照射使羟基端脱保护，然后一个5'端保护的核苷酸单体连接上去，这个过程反复进行直至合成完毕。使用多种掩盖物能以更少的合成步骤生产出高密度的阵列，在合成循环中探针数目呈指数增长。某一含n个核苷酸的寡聚核苷酸，通过4×n个化学步骤能合成出4n个可能结构。例如：一个完整的十核苷酸通过32个化学步骤，8个小时可能合成65,536个探针。　　2 原位喷印合成 芯片原位喷印合成原理与喷墨打印类似，不过芯片喷印头和墨盒有多个，墨盒中装的是四种碱基等液体而不是碳粉。喷印头可在整个芯片上移动并根据芯片上不同位点探针的序列需要将特定的碱基喷印在芯片上特定位置。该技术采用的化学原理与传统的DNA固相合成一致，因此不需要特殊制备的化学试剂。　　3 点样法 点样法是将合成好的探针、cDNA或基因组DNA通过特定的高速点样机器人直接点在芯片上。采用的机器人有一套计算机控制三维移动装置；多个打印/喷印针的打印/喷印头；一个减震底座，上面可放内盛探针的多孔板和多个芯片。根据需要还可以有温度和湿度控制装置；针洗涤装置。打印/喷印针将探针从多孔板取出直接打印或喷印于芯片上。直接打印时针头与芯片接触，而在喷印时针头与芯片保持一定距离。打印法的优点是探针密度高，通常1平方厘米可打印2,500个探针。缺点是定量准确性及重现性不好, 打印针易堵塞且使用寿命有限。喷印法的优点是定量准确，重现性好，使用寿命长。缺点是喷印的斑点大，因此探针密度低，通常只有1平方厘米400点。国外有多家实验室和公司研究开发打印/喷印设备，目前有一些已经商品化。军事医学科学院目前正在利用打印/喷印技术进行生物芯片的研究和开发，预计2年内将有用于实验室研究或临床诊断的基因芯片产品问世。　　4 电子芯片电子芯片是由美国Nanogen公司开发的，目前国内清华大学和复旦大学也在开发这一技术。这种芯片为带有阳电荷的硅芯片、芯片经热氧化，制成1mm(1mm的阵列、每个阵列含多个微电极，在每个电极上通过氮化硅沉积和蚀刻制备出样品池。将链连接亲和素的琼脂糖覆盖在电极上，在电场作用下生物素标记的探针即可结合在特定电极上。电子芯片的最大特点是杂交速度快，可大大缩短分析时间。制备复杂、成本高是其不足。　　5 三维芯片三维芯片是由美国的Packard、摩托罗拉、Argonne国家实验室三家机构与俄罗斯Engelhardt分子生物学研究所合作开发的一种芯片技术。三维生物芯片的实质上是一块显微镜载玻片，其上有10,000个微小聚乙烯酰胺凝胶条，每个凝胶条可用于靶DNA，RNA和蛋白质的分析。先把已知化合物加在凝胶条上，用3cm长的微型玻璃毛细管将待测样品加到凝胶条上。每个毛细管能把小到0.2nl的体积打到凝胶上。以上几家机构构合作研究的生物芯片系统具有其它生物芯片系统不具有的几个优点。一是凝胶条的三维化能加进更多的已知物质，增加了敏感性。二是可以在芯片上同时进行扩增与检测。一般情况下，必须在微量多孔板上先进行PCR扩增，再把样品加到芯片上，因此需要进行许多额外操作。本芯片所用凝胶体积很小，使PCR扩增体系的体积减小1,000倍(总体积约纳升级)，从而节约了每个反应所用的PCR酶(约减少100倍)。三是以三维构象形式存在的蛋白和基因材料可以其天然状态在凝胶条上分析，可以进行免疫测定，受体-配体研究和蛋白组分析。　　6 流过式芯片(flow-thru chip) Gene Logic 正在开发一种在芯片片基上制成格栅状微通道，Gene Logic设计及合成特定的寡核苷酸探针，结合于微通道内芯片的特定区域。从待测样品中分离DNA或RNA并对其进行荧光标记，然后，该样品流过芯片，固定的寡核苷酸探针捕获与之相互补的核酸，采用Gene Logic's信号检测系统分析结果。流通式芯片用于高通量分析已知基因的变化，其特点在于(1)敏感性高：由于寡核苷酸吸咐表面的增大，流过式芯片可监测稀有基因表达的变化；(2)速度快：微通道加速了杂交反应，减少了每次检测所需时间；(3)价格降低：由于采用了特殊的共价化学技术将寡核苷酸吸咐于微通道内，使每一种流过式芯片可反复使用多次，从而使其成本降低。

生物芯片是指包被在硅片、尼龙膜等固相支持物上的高密度的组织、细胞、蛋白质、核酸、糖类以及其它生物组分的微点阵。芯片与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号即可实现对生物样品的分析。目前常见的生物芯片主要有基因芯片，蛋白质芯片、组织芯片等。基因芯片也可以叫做 reverse northern - dot blots。目前主要有检测基因突变的基因芯片和检测基因表达水平的基因表达谱芯片。基因芯片技术 主要包括芯片微阵列制备、样品制备、杂交、信号的检测和分析等。蛋白质芯片主要是蛋白质如抗原或抗体在载体上的有序排列，依据蛋白质 分子、蛋白质与核酸相互作用的原理进行杂交、检测和分析。从不同的组织内进行活体解剖后取出圆柱状的组织，然后包埋在受体区组内，这样的石蜡块集成体便构成了组织芯片。 1 生物芯片的应用 1.1 检测基因的表达 目前检测基因表达的方法主要有Northern、RT- PCR、mRNA差异显示、cDNA代表性差异分析等。这些方法都只能对少数几个基因的表达 进行分析。但生物体是一个复杂的网络，任何一个刺激都会牵动网络的许多环节。只对少数几个基因的表达进行研究显然是不够的。生物芯片 技术恰好能够从整个基因组水平上对某一刺激或疾病进行检测。例如，Bittner M等对8150个基因进行检测。发现了皮肤黑素瘤的亚种。Zhang W等发现类胰岛素生长因子结合蛋白2(IGFBP2)在神经胶质瘤和恶性胶质瘤的后期阶段表达量很大，且差异很大。Gu J等对患有ankylosing spondylitis(AS)、类风湿性关节炎(RA)和正常人的外周血单核细胞(PBMC)的基因表达进行分析后发现，患有AS的病人与患有 RA的病人的PBMC 表达模式差异很大，且极不正常。Tanaka F等用芯片分析后发现了在FAO和C2细胞系之间表达有差异的基因，并从扣除文库中用抑制扣除杂交的 方法分离到了一个cDNA克隆，该克隆在C2内的表达强于在FAO内的表达。Nakeff A等用一定浓度的XK469对结肠细胞HCT-116处理24小时后，再与 芯片杂交，结果发现在1152个基因中，有71个基因的表达量变化超过2倍以上。 1.2 研究生物体对逆境的反应 Ronchen Wang等用生物芯片对拟南芥在低氮(250μM)和高氮(5～lOmM)条件下基因表达的差异做了分析后发现，表达差异的基因不仅包 括以前已经报道过的基因如硝酸还原酶、硝态氮转运蛋白等，还发现了许多新的受低氮诱导表达的基因如钙离子反向运输因子、蛋白激酶以及 与代谢有关的酶(如转酮酶、天冬酰胺合成酶、组胺酸脱羧酶等)。Motoaki Seki等发现，拟南芥受旱胁迫和冷胁迫后，在1300个全长cDNA中， 有44个受旱胁迫诱导，19个受冷胁迫的诱导，有12个是控制胁迫诱导转录因子DREB1A/CBF3的靶向诱导基因。 Shinji Kawasaki等发现，水稻受 150mM Nacl胁迫15分钟后，Paokkali的转录受到正调控，大约１小时后，约有10％的基因受到显著的正调控或负调控，在对照株和试验株之间 基因表达的差异可延续数小时，但差异越来越不明显，一周后基本无差异。Oliver Thimm等发现拟南芥幼苗缺铁3天后，参与糖酵解、三羧酸循 环、氧化戊糖磷酸途径的基因以及在根中参与无氧呼吸的酶的基因表达量增加，苗中参与葡糖异生作用、淀粉分解、韧皮部装载的基因也受到 诱导表达。 1.3 研究生物体对光线的反应 Ligeng Ma等发现，拟南芥幼苗被远红光、红光和蓝光分别照射后，表达相似的调节基因基本占到整个基因组的三分之一，其中五分之 一的基因受到正调控，五分之二的基因受到负调控，共有26个细胞途径参与了光调节。Yukako Hihara等发现，当改变对单细胞蓝藻细菌Synechocystis sp PCC6803光合器官照射的光强时，共有160多个基因的表达出现了差异，那些参与光呼吸和光化学反应的基因在强光照射15分钟后受到负调控 ，而与二氧化碳固定和受到光抑制保护的基因则受到正调控，那些表达有利于细胞增殖的基因如参与复制、转录、翻译的基因也受到诱导表达 ，不过反应较晚。Robert Schaffer等发现拟南芥在18小时光照／6小时黑暗处理的条件下，在代表了7800个无重复基因的11521个EST片段中， 有11％的基因表达出现了差异，有2％的基因表现出有规律的变化。 除了上述的几个方面外，生物芯片在细菌鉴定、环境检测、发现新基因等各个领域也有着广阔的应用前景。 2 生物芯片技术的最新研究进展 2.1 微珠芯片的发展 生物芯片技术目前比较显著的一个研究进展是微珠芯片的研制。其原理是先建立tag文库和anti-tag文库，在体外将不同的cD NA克隆后 ，附着在不同的微珠上，微珠在系统内流动，在流动的过程中与被标记上特定颜色的探针杂交，携带特定颜色的微珠被扫描下来，进而研究基 因的表达。 2.2 在微量mRNA的检测技术方面的进展 以前一般认为，生物芯片技术对RNA的量有一定的要求，每次杂交一般需要50～200mg total RNA或1～2mg mRNA，要求有较多的材料。 但有时我们只能获得较少的材料，例如研究蝇或蠕虫的微小器官。这对生物芯片技术提出了更高的要求，而Hertzberg等用靶标签扩增的方法进 行分析，只需0.1 μg total RNA即可满足要求。其原理是提取RNA后，反转录为cDNA，然后将cDNA剪切为200～600bp长的片段，筛选cDNA3'端 ，用PCR扩增的方法获得足够量的cDNA，再去进行芯片分析。用多轮线性扩增的方法同样可对来自500～1000个细胞的RNA或者1～50 mg的total RNA进行分析。Karsten SL等用 TSA的方法也可以从少量组织内提取RNA进行分析。 2.3 检测结果处理技术的进展 如何消除芯片背景对于结果分析的影响，例如因各个操作环节的原因，芯片沾有污染物，芯片的最后结果实际上是污染物和真实信号的 综合体现，所以当用芯片上的这些结果进行分析时，哪些点是可靠的，哪些点的表达确实有差异，不同实验室、不同操作人员作出的结果如何 进行统一化、标准化，对此 Jiang L等认为，尽管生物芯片的结果存在着人为因素影响，特别是那些表达量低、差异不明显的基因。但是这些 误差可以通过传统的蛋白质分析技术如酶谱、western blot、双向电泳、免疫组织化学等进行验证。他们从同一心脏组织内取样后用这几种技 术分析后都得到了相似或互补的结果。Kenneth R． Hess等采用smoothed estimate of the interquartile range的方法研究后认为，在+/- 3XIQR曲线以外的点都是不可用的，不同实验室之间的结果比较可以用一个或一组(多于75个)持家基因的表达量作为标准。Jason Comander等研 制的芯片处理软件可以辨别结果的真伪，并能够计算芯片上各基因表达的强度。现在已经有一部分类似的软件。最近对生物芯片实验数据的分 析处理的研讨会在Duke大学举行，并对处理这类数据的一系列方法作了评价。 2.4 蛋白质芯片的研究 Heng Zhu等克隆了5800个酵母的开放阅读框，表达并纯化了相应的蛋白质，将这些蛋白质固定在芯片上，做成酵母的蛋白质组芯片，对 芯片进行分析后发现了许多新的与钙调蛋白、磷脂互作的蛋白。发现一个普通的蛋白结合域竟是许多钙调蛋白的结合位点。这是目前为止第一 个生物的全蛋白质组芯片。 3 未来的发展趋势 生物芯片在近几年发展极为迅速，但它也面临着巨大的挑战，主要体现在以下几个方面。 (1)所需费用较高。目前生物芯片设备所需费用仍旧较高，如Affymetrix的一套系统需要13.5万美元，对普通的实验室来说开支较大， 这对于生物芯片技术的推广是一个很大的障碍。 (2)自动化程度不高。目前生物芯片技术对操作人员仍要求较高，每个实验室都需要一个专门的技术人员去建立并操作。如何提高生物 芯片实验的自动化程度，简化操作步骤，使其缩微化，将生物芯片的各个操作环节集中到一个或少数几个仪器里边，就像目前的PCR仪那样，使 那些即使对生物芯片技术不甚熟悉的人也可以操作，这将是生物芯片技术未来的一个重要的发展方向。 (3)目前，对于实验的许多结果还不能做出完美的解释。这将依赖于生物学的整体发展，这也促进了人们对生物学进行更深层次的研究 。 (4)对结果的扫描、去除背景、数据处理等，目前还不能作得很完美。但随着一大批硬件、软件的开发，相信这些问题都将会被克服。 生物芯片技术尽管存在着上面所说的巨大挑战，但生物芯片技术仍将是2l世纪极为重要的一项生物技术。随着各国研究者的不断努力， 它必将在更大的范围得到应用。

目前，国内外最好的原位杂交仪，是什么品牌阿 ，大概价位是多少，原位杂交仪是杂交炉吗？

基因芯片实验操作流程包括样本DNA或RNA制备、标记、杂交及洗涤等步骤http://img1.jiansuo.net/trademd/upload/asset/meeting/2010/12/02/1291289644.JPG 基因芯片实验操作流程图 1、样本DNA或RNA制备 芯片实验中核酸的抽提没有特殊之处，参照常规的分子生物学实验手册就可以。但对于RNA样本，由于RNA的稳定性很差，在活体内的半衰期也很短，因此取材一定要新鲜，取材后迅速保存在液氮中，在整个处理过程中要非常小心，以免降解，影响实验成功率或结果的可靠性。 2、核酸标记方式 分子生物学常用的标记方法有同位素标记和非同位素标记方法，常用的同位素有33 P、32 P、125 I及3 H等化学发光标记和荧光标记，非同位素标记方法又分为化学发光法和荧光法。常用的化学发光物质有碱性磷酸酶和辣根过氧化物酶，它们能催化相应的底物产生有颜色的沉淀物；生物素和地高辛是最常用的非同位素标记物。很多荧光染料、碱性磷酸酶和辣根过氧化物酶可直接同抗地高辛抗体及亲和素偶联。而目前常用的荧光染料种类有德克萨斯红(Texasred)、荧光系、罗丹明、Cy3、Cy5等。生物芯片中的标记方法普遍采用荧光方法，很少采用化学发光法和同位素标记方法。 核酸样本通常采用酶反应法进行标记，蛋白质样本采用化学方法或抗体―抗原间接标记的方式。核酸中常用的酶反应方法有：反转录法、随机引物法、切口平移(nicktranslation)、PCR、体外转录等。在酶反应过程中掺人带荧光的dNTP，从而标记新合成的核酸分子。如果酶反应中需要引物，如PCR、随机引物法和反转录法，也可以将荧光基团通过化学反应加到引物的末端。 3、样品标记方法 样本标记方法很多，这里仅举几种常用的方法。 (1) RNA标记方法：对于表达谱基因芯片和RNA不同剪切体的研究，是针对RNA样本进行标记。最常见的标记方式是用Cy3或Cy5荧光，通过反转录标记法，选择不同激发波长的荧光标记不同的样本。如Cy3或Cy5标记的dNTP，通过酶反应掺人到待测样品中，便可以在一张片子上同时检测两份标本的信息，做到平行性比较，数据更可靠。另外，由于反转录法所需RNA样本量大，一般需要20fig的总RNA。对于微量的组织样本很难制备足够的RNA，这时可以采用RNA线性扩增方法，最普遍采用的RNA扩增方法是RNA体外线性扩增方法。 (2) DNA样本的标记方法：当对样本进行CGH分析、SNP、分子分型或甲基化研究时，主要选用DNA作为样本。对于CGH，可以进行全基因组标记，通常采用随机引物标记方法。这种方法需要的DNA量大，一般在2pg以上的基因组DNA。虽然有人发明了全基因组DNA的线性扩增技术以减少对样本量的需求，但效果上都不很理想，很难真正做到全基因组及完全的线性扩增。对于SNP研究，可以采用类似CGH的标记方式进行全基因组标记。由于SNP检测的是DNA的“质”，而不像表达谱或CGH质检测核酸的“量”，因此不必要考虑标记时DNA的线性关系，可以采用其他的全基因组的扩增方法。但由于杂交条件的限制，一般难以做到真正意义上的高通量。因此，一般只是选择少数目的基因的少数SNP位点进行研究，可以采用多重PCR标记方法标记目的片段代替全基因组标记。甲基化研究有两种方案，一种采用SNP的检测原理，另一种类似CGH的方法。

所有的生物芯片技术都包含四个基本要点：芯片的制作、杂交或反应、测定或扫描、数据处理。生物芯片的技术核心是芯片的制备及反应信号的检测。 1、芯片制备技术 目前制备芯片的方法基本上可分为两大类：一类是原位合成(in situ Synthesis)；一类是合成后交联(post-synthesis attachment)。原位合成是目前制造高密度寡核苷酸芯片最为成功的方法。在制备基因芯片时要考虑阵列的密度、再生性、操作的简便性、成本的高低等几方面的因素。 具体而言，比较典型的DNA芯片制备方法有4种：第一种方法是Affymetrix公司开发的光引导原位合成法，该方法是微加工技术中光刻工艺与光化学合成法相结合的产物。第二种方法是Incyte Pharmaceutical公司采用的化学喷射法，该方法是将合成好的核昔酸探针定点喷射到芯片上并加以固定化来制作DNA芯片。第三种方法是斯坦福大学研制的接触式点涂法。在DNA芯片制备中通过高速精密机械手的精确移动让移液头与玻璃芯片接触，而将DNA探针涂敷在芯片上。第四种方法是通过使用4支分别装有A，T，G，C核昔的压电喷头在芯片上并行地合成出DNA探针。 光引导合成法与喷墨打印法、合成点样法相比，最大的优点是，它可以合成密度极高的阵列；但它的最大缺点是耗时、操作复杂，而且为保证在不同位点加上不同的单体，从而在不同的位点合成不同的探针，需要不断更换不同的蔽光膜，对一个含25个碱基的探针的微阵列，一般需更换100个蔽光膜，需一天多的时间才能完成。合成点样法虽然芯片上探针的密度相对较低，每个样品都要预合成、纯化，在芯片制备前还需妥善保存合成的探针，但是它的最大优点是操作简便。目前很多公司采用这种方法来制备芯片。 2、样品制备技术 生物样品往往是各种组分的混合体，成分非常复杂，由于目前的检测体系还不能检测出未扩增的标记样品，所以待测样品DNA在杂交前一般都要进行聚合酶链反应(PCR)，在扩增的过程中，对靶DNA进行标记。目前DNA样品的扩增一般是通过液相反应来完成，但由于低浓度核酸很难检测到，在溶液中通过PCR反应获得线性扩增也很困难；另外，不同靶DNA对引物的竞争，意味着某一序列的扩增优于其他序列。为了解决上述问题，一些公司正在研究新的方法。如固相PCR系统，该系统是将2种引物排列在丙烯酰胺膜上，与DNA样品、PCR试剂混合，如样品含有靶序列，则开始扩增反应；通过这种固相PCR体系，可避免对引物的竞争，同时也降低了遗留污染。不过也有不少人试图绕过样品扩增这一问题，如 Mosaic Technologies 公司引入的固相 PCR 方法，引物特异性强，无交叉污染并且省去了液相处理的烦琐； Lynx Therapeutics 公司引入的大规模并行固相克隆法 (Massively parallel solid-phase cloning) ，可在一个样品中同时对数以万计的 DNA 片段进行克隆，且无需单独处理和分离每个克隆。 在芯片飞速发展的今天，样品制备已经成为芯片发展的瓶颈所在。对于较大规模制作芯片的用户，由于点样样品数目太多，即使采用高通量试剂盒还是不够方便。世界上声誉卓著的核酸纯化供应商德国QIAGEN公司推出了全自动核酸和蛋白纯化工作站，该工作站有4个不同的自动纯化系统型号：BioRobot 8000，BioRobot 3000，BioRobot 9604，BioRobot 9600，加上QIAGEN优质的多种配套纯化试剂盒--从质粒、粘粒、RNA、血液基因组DNA、病毒DNA到蛋白，品种丰富，在欧美的生物医学市场上掀起了一场革命，各大分子生物学中心、芯片中心、医学中心争相抢购。 样品获得后要进行标记，目前样品的标记主要是荧光标记。荧光标记基本分为2种，一种是使用荧光标记的引物，一种是使用荧光标记的三磷酸脱氧核糖核苷酸。目前常使用的荧光物质有：荧光素、罗丹明、HEX、TMR、FAM、Cy3、Cy5等。根据扩增产物分离的方法不同，标记的方法也不同：进行单引物标记的，其扩增产物通常由聚丙烯酰胺凝胶电泳分离；对一个引物用生物素标记，另一个引物用荧光素标记的，一般用亲合素偶联的磁珠捕捉其扩增产物，通过变性处理使荧光标记的产物解链。此外，也有用生物素残基标记引物，将生物素标记的扩增产物与芯片杂交，洗涤后加入亲合素连接的荧光物，通过生物素与亲合素的结合及靶序列与探针的结合产生荧光信号，然后利用荧光检测系统对荧光信号进行检测。

分子杂交仪又称“分子杂交炉”或“分子杂交箱”根据不同实验的需要可以选择不同的规格型号的杂交仪。是现代实验室采用杂交技术的理想设备，可替代塑料杂交袋和水浴摇床，并避免杂交袋破损带来污染危险。杂交炉采用微机控温精确，炉内空气循环装置设计独特，升温速度快等特点。　　广泛地使用于克隆基因的筛选、酶切图谱的制作、基因组中特定基因序列的定性、定量检测和疾病的诊断等方面。因而它不仅在分子生物学领域中具有广泛地应用,而且在临床诊断上的应用也日趋增多。file:///c:/DOCUME~1/ADMINI~1/APPLIC~1/360se6/USERDA~1/Temp/T0129F~1.JPG感觉就以烘箱有木有？

从传统 的杂交炉，杂交箱里进行的northern杂交和southern杂交。经过方法改进如今，大大缩短了实验时间。（以下将详细说明）DNA导流杂交技术将带你进入杂交次世代。

GeneChip System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因[b][url=http://hplc17.com]芯片扫描系统[/url][/b]是最可靠的临床研究平台,也是唯一被FDA批准/ SFDA,试管和CE标志芯片系统,适用于临床检测基于RNA和DNA。　　[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000 dx v . 2是扩大Affymetrix临床的基础装备,装备还包括FDA批准,试管和CE标志Affymetrix基因分析试剂和人类基因组U133 v2.0芯片,即利用人类基因组U133 v2.0 cGMP制造芯片的版本。　　Affymetrix的临床工具包提供了一种进入市场的有效方法，使测试开发人员能够节省时间、金钱和监管风险。　　Affymetrix的基因芯片技术已经得到了成千上万的研究人员的信任，在芯片应用中产生了高度可重复的结果。[img=GeneChip® System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统1]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102HW11.jpg[/img]　　[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000Dx v.2 基因[b][url=http://hplc17.com]芯片扫描系统[/url][/b]适用于：　　[b]科研[/b] 自信地分析或研究宝贵的人类样品　　[b]诊断检测的开发[/b] Affymetrix合作伙伴已经开发并商业化了一些获得FDA批准的体外诊断和符合CE-IVD的诊断检测　　[b]常规检测[/b] 一个系统，多种应用[img=GeneChip® System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统2]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102JYW.jpg[/img]　　[b]功能/应用范围：[/b]　　1.基因功能研究 　　2.基因表达谱分析、基因诊断、序列分析 　　3.药物筛选与新药开发 　　4.基因多态位点及基因突变检测 　　5.其他方面的应用，如环境保护、农业和蓄牧业等领域的应用。　　[b]主要附件：[/b]　　专用芯片杂交箱640 全自动洗涤工作站 电脑　　[b]主要技术指标：[/b]　　扫描分辨率2.5微米，存储16bit图象，固态绿色激光器，检测波长570纳米。　　[b]技术特色：[/b]　　一、　　1.强大的类比性 　　2.巨大的信息产出率 　　3.高度敏感性和专一性 　　4.高度重复性 　　5.微型化、自动化 　　6.哺育新的实验方法。　　二、全基因组表达谱，基因组SNP检测。

[font=宋体][font=宋体]杂交瘤技术作为生产单克隆抗体的主流方法之一，其在生物医学领域的贡献不可忽视。该技术通过免疫小鼠后分离出能够产生抗体的[/font][font=Calibri]B[/font][font=宋体]淋巴细胞，再与永生性骨髓瘤细胞系融合，形成杂交瘤细胞，进而在实验室中培养这些杂交瘤细胞，以产生针对特定抗原的单克隆抗体。杂交瘤抗体的大量生产，既可通过体内腹水制备方法，也可通过体外摇瓶培养方法。杂交瘤技术之所以在制备单克隆抗体上备受青睐，关键在于其制备的抗体具有高纯度、高灵敏度以及高特异性。[/font][/font][font=Calibri] [/font][b][font=宋体]杂交瘤技术的不同应用[/font][/b][font=Calibri] [/font][font=宋体]一旦得到稳定的杂交瘤细胞系后，[/font][font=Helvetica][color=#060607][font=宋体]该细胞系能够持续且高效地分泌出高度均一化的单克隆抗体[/font][/color][/font][font=宋体]。这种稳定的抗体生产能力不仅确保了抗体的稳定供应，而且显著降低了抗体的生产成本。由于这些抗体能高特异性和高灵敏度地识别目标抗原，因此，杂交瘤技术成为了多个研究领域的重要工具，包括毒理学、动物生物技术、医学、药理学、细胞生物学和分子生物学等。[/font][font=Calibri] [/font][font=宋体]单克隆抗体在诊断、成像和治疗等领域具有广泛的应用。[/font][font=Helvetica][color=#060607][font=宋体]在诊断领域，单克隆抗体因其高度的特异性，常用于免疫组化、酶联免疫吸附试验（[/font]ELISA[font=宋体]）和流式细胞术等方法中，以检测和识别特定的生物标志物。[/font][/color][/font][font=宋体]在治疗领域，很多抗体药如[/font][font=Helvetica][color=#060607][font=宋体]利妥昔单抗[/font][/color][/font][font=宋体][color=#060607]（[/color][/font][font=Helvetica][color=#060607]Rituximab[/color][/font][font=宋体][color=#060607][font=宋体]）、曲妥珠单抗[/font] [font=Helvetica](Trastuzumab)[/font][font=宋体]、西妥昔单抗（[/font][font=Helvetica]Cetuximab[/font][font=宋体]）是[/font][/color][/font][font=宋体]利用杂交瘤技术开发的，用于治疗[/font][font=Helvetica][color=#060607][font=宋体]非霍奇金淋巴瘤[/font][/color][/font][font=宋体][color=#060607]、[/color][/font][font=Helvetica][color=#060607][font=宋体]乳腺癌[/font][/color][/font][font=宋体][color=#060607]、[/color][/font][font=Helvetica][color=#060607][font=宋体]非小细胞肺癌和结肠癌[/font][/color][/font][font=宋体][color=#060607]等癌症。这些抗体药物的成功开发和应用，展示了杂交瘤技术在制备治疗性单克隆抗体方面的重要性，[/color][/font][font=宋体]为癌症等复杂疾病的治疗提供了新的可能性。[/font][font=Calibri] [/font][b][font=宋体]杂交瘤技术的局限性[/font][/b][font=Calibri] [/font][url=https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/hybridoma-technology][u][font=宋体][color=#0000ff]杂交瘤技术[/color][/font][/u][/url][font=宋体]目前也面临一些挑战[/font][font=Helvetica][color=#060607][font=宋体]，如融合效率低、产生抗体多样性有限以及可能的免疫排斥反应等[/font][/color][/font][font=宋体]。目前，大多数单克隆抗体都是在小鼠或大鼠中产生的，这增加了疾病从动物转移到人类的风险。虽然这些抗体在实验室条件下表现出色，但在实际应用中，特别是在人类疾病的治疗中，可能会引发免疫反应，影响治疗效果。因此，寻找更安全、更有效的抗体生产方法，是当前生物医学领域的重要课题。[/font][font=Calibri] [/font][font=宋体]未来，杂交瘤技术有望在多个方面取得新的突破。一方面，通过优化杂交瘤细胞的培养条件，可以进一步提高抗体的产量和质量。另一方面，利用基因工程技术对杂交瘤细胞进行改造，可以使其产生具有特定功能或特性的抗体，从而满足更多样化的应用需求。此外，随着人工智能和大数据技术的发展，我们有可能对杂交瘤技术的各个环节进行更精准的调控和优化，从而推动其在生物医学领域的更广泛应用。[/font][font=Calibri] [/font][font=宋体]综上所述，杂交瘤技术以其独特的优势在单克隆抗体的制备中占据了重要地位，其产生的抗体在多个领域都发挥着重要作用。然而，该技术也面临一些挑战，需要我们在未来的研究中不断探索和解决。我们有理由相信，随着科学技术的不断进步，杂交瘤技术将在生物医学领域发挥更大的作用，为人类的健康事业作出更大的贡献。[/font][font=Calibri] [/font][font=宋体]本篇文章由义翘神州编辑整理，同时义翘神州提供[/font][url=https://cn.sinobiological.com/services/hybridoma-culture-antibody-production-service][u][font=宋体][color=#0000ff]杂交瘤细胞培养及抗体生产服务[/color][/font][/u][/url][font=宋体]，点击了解详情！[/font][font=Calibri] [/font][font=Calibri] [/font][font=宋体]参考文献：[/font][font=宋体]Mitra S, Tomar PC. Hybridoma technology advancements, clinical significance, and future aspects. J Genet Eng Biotechnol. 2021 19(1):159. Published 2021 Oct 18. doi:10.1186/s43141-021-00264-6[/font]

中国在微流控芯片领域的水平和国外相差不大，而且中国已经有微流控芯片研发生产企业，在网上直接搜索“微流控芯片”便可以找到生产企业和微流控芯片相关资料文章。 微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”（lab-on-a-chip），在欧洲被称为“微整合分析芯片”（micrototal analytical systems），它是微流控技术（Microfluidics）实现的主要平台，可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。有着体积轻巧、使用样品及试剂量少，且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点的微流控芯片，在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力，近年来已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等 。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ， CE） 比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来，进展很快？首台商品仪器是微流控芯片CE （ 生化分析仪，Aglient） ，可提供用于核酸及蛋白质分析的微流控芯片产品。 微流控芯片的特点　　芯片集成的单元部件越来越多，且集成的规模也归来越大，使着微流控芯片有着强大的集成性。同时可以 大量平行处理样品，具有高通量的特点，分析速度快、耗低，物耗少，污染小，分析样品所需要的试剂量仅几微升至几十个微升，被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。　　廉价，安全，因此，微流控分析系统在微型化。集成化合便携化方面的优势为其在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。 　我国在微流控分析方面的研究虽然起步较国外晚了四到五年，但在多个相关的学科领域都具有足够的积累与优势，我国具有世界上最大的微流控芯片市场，用中国的芯片产品占领这一市场是我国科学家责无旁贷的使命。3月26日多名微流控领域的专家也将参加在上海举办的2015（第三届）先进体外诊断技术峰会，共同对微流控的先进技术进行总结和分析，对我国的微流控芯片研究领域进行更多的解读。相信经过不懈的努力，微流控芯片蓬勃的发展在我国很快将会到来。

4. PCR标记探针吸取5 µ l步骤3中制备的PCR产物于0.2 ml 薄壁管管中，并加入PCR-mixtureⅡ试剂,成分如下： ddH2O 30µ l10 Buffer 5 µ l10 mmol/L dATP-dGTP-dCTP mixture 1 µ l1 mmol/L dUTP 1 µ l10 µ mol/L HCV primer mixture HBV primer mixture 812 primer mixture 413 primer mixture 各 1 µ l 413PCR产物 1 ul 尿嘧啶糖基化酶 0.5U 再加入标记试剂: 0.1 mmol/L Cy5-dUTP 1µ l Taq酶 0.5 µ l 用手指弹eppendorf管底部10下，混匀样品。1)将薄壁管置于MJ Research PTC-225 PCR仪中按下列程序进行PCR反应： ①95℃ 1.5 min ②95℃ 30 sec ③58℃ 30 sec ④72℃ 30sec ⑤Goto② for 35 cycles ⑥72℃ 5 min ⑦4℃ forever（待机） ⑧END2)取出薄壁管，-20℃蔽光保存。4. 杂交1)将3中制备的探针于真空抽干机中抽干，加入6.6µ l预热的杂交试剂Ⅰ溶液，在避光条件下充分振荡溶解探针，再加入6.6ul杂交试剂Ⅱ,混匀后于5000 rpm离心10 sec。2)将溶解的探针和待杂交的玻片置于95℃的水浴锅内变性2min。 3)将变性好的探针避光冰浴, 将变性好的玻片插入到盛有无水乙醇的染色缸内室温放置30 sec，取出, 置于95℃水浴锅外罩上烤干。4)取13 µ l的上述探针，滴于玻片上，用镊子上端将18 18mm 盖玻片盖于其上，玻片置于专用玻片盒中，封上PARAFILM。5)将玻片盒置于6层纱布的湿润的饭盒内，将饭盒置于Robbins Model 1000杂交炉内，42℃杂交，3 hr。6)立即放入盛有2 SSC+0.2% SDS溶液的烧杯中，使盖玻片自然脱落。7)准备两个染色缸和一个500ml烧杯(内置玻片架)，分别装有1 SSC+0.2%SDS，1 SSC+0.2%Tween-20，0.1 SSC,两个染色缸放入60℃水浴锅中。烧杯置于磁力搅拌器上.8)将玻片依次浸入以上三个染色缸中洗涤10 min,在烧杯中搅拌洗涤10分钟.9)避光晾干后扫描。注：Cy5对光敏感，因此操作时尽量避光。 5. 结果分析 将诊断芯片插入ScanArray 3000扫描仪中进行扫描，并使用Imagene软件分析杂交结果。扫描结果显示检测监控系统中阳性对照有荧光信号 阴性对照没有荧光信号，再在疾病诊断系统中根据信号的有无来判断待测样品是阴性还是阳性。 诊断芯片试剂配制的SOP一、主要试剂的配置1.诊断芯片核酸抽提液配方 异硫氰酸胍 92.6 g 柠檬酸钠(B46) 13 ml 超纯水 26 ml 十二烷基肌氨酸钠(B17) 13 ml β-巯基乙醇(B10) 1.3 ml 饱和酚 130 ml tRNA (库存半成品) 8.5 ml 注：4℃保存；单管分装 500 µ l RNA提取液＋500 µ l氯仿:异戊醇(49:1)；DNA病毒抽提液中饱和酚换为平衡酚。1)tRNA配制：tRNA 1 mg +超纯水 2 ml注：待检及分装 4℃；长期贮存 -20℃2)饱和酚的制备A.从冰箱中取出-20℃保存的重蒸酚，待温度恢复至室温后，用68℃水浴融化 B.称取0.1 g一羟基喹啉于250 ml试剂瓶中，依次加入100 ml重蒸酚，50 ml超纯水，溶解混匀，4℃静置过夜C.第二天用滴管把水分吸出注：在有水相覆盖时，避光4℃可保存一个月3)B17配制：称取十二烷酰肌氨酸钠25 g，加入超纯水定容至体积为500 ml，4℃保存4)B46配制：称取柠檬酸钠36.75 g，加入超纯水定容至体积为500 ml 注：先测pH至7.0，后定容；高压灭菌；室温贮存，首次开启使用后4℃贮存；用HCl溶液（HCl:水=1:11）调pH5)B47配制：称取醋酸钠136.08 g，加入超纯水100 ml及冰乙酸250 ml溶解,用冰乙酸调节溶液pH至4.0，再用超纯水定容至体积为500 ml，高压灭菌后室温保存，首次开启使用后4℃贮存2.TE缓冲液：在800 ml蒸馏水中加入10 ml 1mol/L的Tris－HCl（pH 8.0）和0.2 ml 0.5 mol/L 的EDTA（pH 8.0），加蒸馏水定容至1000 ml。3.75％乙醇：量取95％乙醇37.5 ml，加入10 ml蒸馏水，充分混匀，4℃保存。4.20×SSC溶液：称取NaCl 175.3 g，柠檬酸三钠88.2 g，加入800 ml蒸馏水，用10 mol/L 的NaOH调pH至7.0，加蒸馏水定容至1000ml。5.PBS溶液：800 ml蒸馏水中溶解8 g NaCl，0.2 g KCl，1.44 g Na2HPO4和0.24 g KH2PO4，用HCl调节溶液的pH值至7.4，加蒸馏水定容至1000 ml。在1.034×105Pa高压下蒸汽灭菌20分钟，保存于室温。6.10％十二烷基磺酸钠溶液（SDS）：在800 ml蒸馏水中溶解100 g电泳级SDS，加热至68℃，用浓盐酸调节pH值至7.2，加水定容至1000 ml。7.琥珀酸酐溶液：称取1 g琥珀酸酐溶解于100 ml/L的硼酸溶液和100 ml 1－甲基－2－吡咯烷酮中。8.24:1氯仿：异戊醇（V/V）：量取240 ml氯仿，加入10 ml异戊醇，充分混匀。9.25:24:1饱和酚:氯仿:异戊醇（V/V/V）：将重蒸酚于 50℃水浴锅中融化，加入等体积的0.2 mol/L Tris，充分混匀，加等体积的氯仿：异戊醇（24:1），混匀。10.酸性酚:氯仿:异戊醇：将重蒸酚于50℃水浴锅中融化，加入等体积的蒸馏水充分混匀，再加等体积的氯仿:异戊醇（24:1），混匀，此时pH值约为4.5。11.点样液（spot solution）：Sigma公司购得。12.杂交液：Ⅰ:6×SSPE+3×SSC+10×Dehart, Ⅱ: Frmamide 各100 µ l13.反转录试剂：HCV反转录引物(10 mmol/L) 0.5µ l植物基因反转录引物 0.5 µ l超纯水 6 µ l0.1 mmol/L DTT 1 µ l5×first stand buffer 2 µ l10 mmol/LdATP-dGTP-dCTP-dTTP Mixture 0.25 µ l14.反转录酶：SuperScriptII反转录酶(5U/µ l) 0.2µ l15.PCR-mixtureⅠ: ddH2O 31.5 µ l10×Buffer 5 ul10mmol/L dNTP 1ul 10mmol/L HCV primer 1ul10mmol/L 821引物 1ul Taq酶 0.5ul 16.PCR-mixtureⅡ 10×buffer(含25mmol/L MgCl2 ) 5 µ l 10 mmol/LdATP－dGTP－dCTP Mixture 1 µ l 1 mmol/L dUTP 1 µ l 15 mmol/L HBV primer Mixture 2 µ l 15 mmol/L HCV primer Mixture 3 µ l 植物基因primer mixture 1 µ l尿嘧啶糖基化酶 0.5U标记试剂: 0.1 mmol/LCy5－dUTP 1 µ l标记酶 : Taq酶（5 U/µ l） 0.5 µ l17.10×洗涤浓缩液：10×SSC+2%SDS ,10×SSC+2%Tween-20,10×SSC 各5 ml

随着对多种重要生物的大规模基因组测序工作的完成，基因工程领域又迎来了一个新的时代---功能基因组时代。它的任务就是对基因组中包含的全部基因的功能加以认识。生物体系的运作与蛋白质之间的互相作用密不可分，例如：DNA合成、基因转录激活、蛋白质翻译、修饰和定位以及信息传导等重要的生物过程均涉及到蛋白质复合体的作用。能够发现和验证在生物体中相互作用的蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质是认识它们生物学功能的第一步。 　　酵母双杂交技术作为发现和研究在活细胞体内的蛋白质与蛋白质之间的相互作用的技术平台，在近几年来得到了广泛运用。酵母双杂交系统是在真核模式生物酵母中进行的，研究活细胞内蛋白质相互作用，对蛋白质之间微弱的、瞬间的作用也能够通过报告基因的表达产物敏感地检测得到，它是一种具有很高灵敏度的研究蛋白质之间关系的技术。大量的研究文献表明，酵母双杂交技术既可以用来研究哺乳动物基因组编码的蛋白质之间的互作，也可以用来研究高等植物基因组编码的蛋白质之间的互作。因此，它在许多的研究领域中有着广泛的应用。本文就酵母双杂交的技术平台和应用加以介绍。　　酵母双杂交系统的建立是基于对真核生物调控转录起始过程的认识。细胞起始基因转录需要有反式转录激活因子的参与。反式转录激活因子，例如酵母转录因子GAL4在结构上是组件式的（modular），往往由两个或两个以上结构上可以分开，功能上相互独立的结构域（domain）构成，其中有DNA结合功能域(DNA binding domain,DNA-BD)和转录激活结构域（activation domain，DNA-AD）。这两个结合域将它们分开时仍分别具有功能，但不能激活转录，只有当被分开的两者通过适当的途径在空间上较为接近时，才能重新呈现完整的GAL4转录因子活性，并可激活上游激活序列（upstream activating sequence, UAS）的下游启动子，使启动子下游基因得到转录。　　根据这个特性，将编码DNA-BD的基因与已知蛋白质Bait protein的基因构建在同一个表达载体上，在酵母中表达两者的融合蛋白BD-Bait protein。将编码AD的基因和cDNA文库的基因构建在AD-LIBRARY表达载体上。同时将上述两种载体转化改造后的酵母，这种改造后的酵母细胞的基因组中既不能产生GAL4，又不能合成LEU、TRP、HIS、ADE，因此，酵母在缺乏这些营养的培养基上无法正常生长。当上述两种载体所表达的融合蛋白能够相互作用时，功能重建的反式作用因子能够激活酵母基因组中的报告基因HIS、ADE、LACZ、MEL1，从而通过功能互补和显色反应筛选到阳性菌落。将阳性反应的酵母菌株中的AD-LIBRARY载体提取分离出来，从而对载体中插入的文库基因进行测序和分析工作。在酵母双杂交的基础上，又发展出了　　酵母单杂交、酵母三杂交和酵母的反向杂交技术。它们被分别用于核酸和文库蛋白之间的研究、三种不同蛋白之间的互作研究和两种蛋白相互作用的结构和位点。　　基于酵母双杂交技术平台的特点，它已经被应用在许多研究工作当中。 1、利用酵母双杂交发现新的蛋白质和蛋白质的新功能　　酵母双杂交技术已经成为发现新基因的主要途径。当我们将已知基因作为诱饵，在选定的cDNA文库中筛选与诱饵蛋白相互作用的蛋白，从筛选到的阳性酵母菌株中可以分离得到AD-LIBRARY载体，并从载体中进一步克隆得到随机插入的cDNA片段，并对该片段的编码序列在GENEBANK中进行比较，研究与已知基因在生物学功能上的联系。另外，也可作为研究已知基因的新功能或多个筛选到的已知基因之间功能相关的主要方法。例如：Engelender等人以神经末端蛋白alpha-synuclein 蛋白为诱饵蛋白，利用酵母双杂交CLONTECH MATCHMARKER SYSTEM 3为操作平台，从成人脑cDNA文库中发现了与alpha-synuclein相互作用的新蛋白Synphilin-1，并证明了Synphilin-1与alpha-synuclein 之间的相互作用与帕金森病的发病有密切相关。为了研究两个蛋白之间的相互作用的结合位点，找到影响或抑制两个蛋白相互作用的因素，Michael等人又利用酵母双杂交技术和基因修饰证明了alpha-synuclein的1-65个氨基酸残基和Synphilin-1的349-555个氨基酸残基之间是相互作用的位点。研究它们之间的相互作用位点有利于基因治疗药物的开发。　　2、利用酵母双杂交在细胞体内研究抗原和抗体的相互作用　　利用酶联免疫（ELISA）、免疫共沉淀（CO-IP）技术都是利用抗原和抗体间的免疫反应，可以研究抗原和抗体之间的相互作用，但是，它们都是基于体外非细胞的环境中研究蛋白质与蛋白质的相互作用。而在细胞体内的抗原和抗体的聚积反应则可以通过酵母双杂交进行检测。例如：来源于矮牵牛的黄烷酮醇还原酶DFR与其抗体scFv的反应中，抗体的单链的三个可变区A4、G4、H3与抗原之间作用有强弱的差异。Geert等利用酵母双杂交技术，将DFR作为诱饵蛋白，编码抗体的三个可变区的基因分别被克隆在AD-LIBRARY载体上，将BD-BAIT载体和每种AD-LIBRARY载体分别转化改造后的酵母菌株中，并检测报告基因在克隆的菌落中的表达活性，从而在活细胞的水平上检测抗原和抗体的免疫反应。　　3、利用酵母双杂交筛选药物的作用位点以及药 物对蛋白质之间相互作用的影响　　酵母双杂交的报告基因能否表达在于诱饵蛋白与靶蛋白之间的相互作用。对于能够引发疾病反应的蛋白互作可以采取药物干扰的方法，阻止它们的相互作用以达到治疗疾病的目的。例如：Dengue病毒能引起黄热病、肝炎等疾病，研究发现它的病毒RNA复制与依赖于RNA的RNA聚合酶（NS5）与拓扑异构酶NS3，以及细胞核转运受体BETA-importin的相互作用有关。研究人员通过酵母双杂交技术找到了这些蛋白之间相互作用的氨基酸序列。如果能找到相应的基因药物阻断这些蛋白之间的相互作用，就可以阻止RNA病毒的复制，从而达到治疗这种疾病的目的。　　4、利用酵母双杂交建立基因组蛋白连锁图（Genome Protein Linkage Map）众多的蛋白质之间在许多重要的生命活动中都是彼此协调和控制的。基因组中的编码蛋白质的基因之间存在着功能上的联系。通过基因组的测序和序列分析发现了很多新的基因和EST序列，HUA等人利用酵母双杂交技术，将所有已知基因和EST序列为诱饵，在表达文库中筛选与诱饵相互作用的蛋白，从而找到基因之间的联系，建立基因组蛋白连锁图。对于认识一些重要的生命活动：如信号传导、代谢途径等有重要意义。

原位杂交组织化学的方法和常用试剂配制　　一、杂交前准备　　（一）DEPC水是经DEPC处理过的灭菌蒸馏水。　　DEPC即二乙基焦碳酸酯（diethylprocarbonate），可灭活各种蛋白质，是RNA酶的强抑制剂。原位杂交在杂交及其以前的各步处理中，所有液体试剂都应经DEPC处理。方法是：取市售DEPc 1ml，加入1L待处理水（蒸馏水等）中，经猛烈振摇后，于室温静止数小时，然后高压灭菌，以除去降解DEPC（DEPC分解为CO2和乙醇）。有些试剂可直接加入DEPC，终浓度一般为0.1%～0.4%，原则上在杂交及其以前的步骤中，所有液体试剂均需用DEPC处理，或用DEPC水配制，包括乙醇的稀释。此外，接触标本以及标本有关的空中的洗涤也需DEPC水洗涤。　　注意：DEPC是一种潜在的致癌物质，在操作中应尽量在通风的条件下进行，并避免接触皮肤。②含有Tris缓冲液的溶液中，不能加入DEPC。　　（二）载玻片的处理　　组织原位杂交，常在载玻片上进行，故载玻片的洗涤至关重要，必须保持清洁，并且不能有任何核酸的污染。处理方法如下：　　（1）先经洗衣粉浸泡过夜，次日自来水冲洗后，泡酸数小时以上，取出后再用流水冲洗，双蒸水冲洗2～3次，置160℃以上烤箱中烧烤4h以上，或经15磅高压灭菌20min。经以上处理可清除载片上的核酸酶。（2）HCl处理法试剂: 1M HCL, DEPC 水, 95%乙醇步骤: a. 玻片在室温下于1M HCL中浸泡30分钟 b. DEPC水中洗片 c. 95%乙醇中洗片 d. 空气中干燥 e. 重复一遍 a—d. f. 铝箔包好备用.　　（三）硅化　　【方法１】（1）将一扎新的盖玻片散开，在通风条件下于0.1mol/L的HCI中煮20min,等其冷却后,倒掉盐酸。　　（2）用去离子水沉漂洗玻片，竖放在架子上自然干燥。　　（3）硅化盖玻片：通风条件下，将单块的盖玻片在二甲二氯硅浣（dimethyldichorsilane,DMDC）液中浸几下，竖入在架子上干燥。　　（4）收集干燥的盖玻片于一可耐热的petri氏盘（或培养皿）中，用去离子水漂洗数次，彻底清洗。　　（5）用铝箔将装有盖玻片的培养皿包好，于180℃烘烤4h过夜。取出待冷至室温后，即可进行后续处理。附：2%DMDCDMDC 2ml 三氯乙烷 98ml　　配制：按比例两者充分混匀，静止待气泡消失即可使用。　　用途：硅化玻片（载片、盖片均可）。　　【方法2】将经过洗净的玻璃盖片分散开放在一金属网中，并将该网放入一接有真空泵的干燥器中。同时，在干燥器中放一盛有约1m二甲二氯硅浣（dimethyldiorosilane,DMDC）的小烧杯。盖好干燥器（确保密闭），抽真空约5min，然后让空气冲入。取出盛有盖片的金属网架，用锡箔纸包埋，于250℃以上烘烤4h以上，最好过夜。冷却后备用。　　　本法可用于玻璃及塑料器皿的硅化。塑料器皿只能于60℃烧干。【方法3】APES（氨丙基三乙氧基硅浣）法 试剂: 2%的APES/丙酮(V/V), 丙酮, DEPC水 步骤: 1. 玻片先于室温中在APES液中浸泡10秒2. 丙酮中洗涤3.DEPC水中漂洗4.空气中干燥5.4度保存(最好用铝箔包好,避免污染)

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二、对照血清1.阴性对照血清： 将正常人血清（40份）混和均匀，加入终浓度为0.02%的硫柳汞钠盐，分装后贴标签，注明名称、批号、数量和生产人员，-20℃保存。以100 µ l/瓶 分装，封盖，贴标签，注明名称和批号，2~8℃保存。2.阳性对照血清： 将HBV和HCV阳性血清分别加入终浓度为0.02%的硫柳汞钠盐，分装后贴标签，注明名称、批号、数量和生产人员，-20℃保存。以100 µ l/瓶 分装，封盖，贴标签，注明名称和批号，2~8℃保存。三、试剂盒的组装规程10人份试剂盒的内容如下：玻璃芯片 10 份/盒核酸抽提液 1.5 ml /盒 异丙醇 2.5 ml /盒70%乙醇 5 ml /盒反转录试剂 225 µ l /盒SuperScriptII 5µ l /盒PCR-mixtureⅠ 400ul/盒PCR-mixtureⅡ 200ul/盒探针标记试剂 10µ l /盒Taq酶 15µ l /盒杂交试剂I 66 µ l /盒杂交试剂II 66 µ l /盒100×洗涤浓缩液 2ml /盒阴性血清 1ml /盒四、仪器设备（使用方法见附录）1.MJ Research PTC-225 PCR仪2.Cartesian Pixsys 7500点样仪3.ScanArray 3000扫描仪4.Robbins Scientific Model 1000 杂交箱5.水浴锅6.UVP紫外交联仪7.Gilson [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/9p][color=#3333ff][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/9p][color=#3333ff]移液器[/color][/url][/color][/url]五、材料与试剂1．材料1)1.5 ml eppendorf管、0.5ml eppendorf管、Tip头、500 ml烧杯、试剂瓶、移液管、染色架、染色缸（国产）；2)poly lysine玻片（Sigma公司）；3)Silylated 玻片（Cel Associate, Ltd）；4)probe-clip 杂交舱（Sigma公司）2．试剂1)Taq酶由生工公司提供。2)dNTP由Promega公司提供。3)agarose（琼脂糖）由上海东海制药厂生产。4)异丙醇由中国医药（集团）上海化学试剂公司生产。5)乙醇由上海振兴化工一厂生产。6)十二烷基磺酸钠（SDS）由生工公司分装进口试剂。7)琥珀酸酐, 1-甲基2-吡咯烷酮和硼氢化钠由Sigma公司提供。8)柠檬酸三钠由中国医药（集团）上海化学试剂公司生产。9)Micro-Spotting solution由Telechem公司提供。

杂交试验中用于降低背景的封闭剂试剂用途Denhardt试剂Northern杂交使用RNA探针的杂交单拷贝序列的Southern杂交将DNA固定于尼龙膜上的杂交Denhardt试剂通常配制50×贮存液，过滤后保存于-20℃。可将该贮存液10倍稀释于预杂交液（常为含有0.5%SDS和100μg/ml经变性被打断的鲑精DNA的6×SSC或6×SSPE）中。50×Denhardt液中含5g聚蔗糖（Ficoll,400型，Pharmacia）、5g聚乙烯吡咯烷酮和5g牛血清白蛋白（组分V”Sigmal），加水至终体积为500ml。BLOTTOGrunstein-Hogness杂交Benton-Davis杂交除单拷贝序列Southern杂交以外的所有Southern杂交斑点印迹1×BLOTT（牛乳转移技术优化液，Bovine Lacto Transfer Technique Optimizer）,是含5%胶脂奶粉和0.02%叠氮钠的水溶液，应保存于4℃。使用前可用预杂交液稀释25倍。BLOTTO不应与高浓度的SDS并用，因为后者会导致牛奶中蛋白质析出。如果杂交背景不合要求，可在杂交液中加入NP-40至终浓度为1%。BLOTTO不能用作Northern杂交的封闭剂，因为这一封闭剂中可能含有RNA酶，其活性之高使人无法接受。注意：叠氮钠有毒性，取用时需戴手套小心操作。含叠氮钠的溶液应予明确标记。肝素Southern杂交