生物芯片 基因芯片

基因生物芯片检测技术

为更好的向前来我院就诊的广大患者提供先进、快捷、准确的检测技术，我科从今年8月份引进新的检测项目“基因生物芯片检测技术”，该技术具有以下特点：

一、优势及特点

1.高通量、多个项目检测一次性完成

与传统方法相比，该技术实现了多项目一次性检测，大大缩短检验和分析的时间，提高了临床检验的效率。

2.敏感、特异、稳定

选择、设计和制备高效能探针，项目检测的准确性显著提高。生物芯片检测技术减少了操作过程中的人为因素干扰，同时因为在制备过程中实施了严格的定量化控制，使芯片的重复性高于传统检测方法。

3.定量化的检测结果

检测结果数据化：定性、半定量、定量项相结合，并具备强大的数据储存和查询统计功能，满足了临床要求，有利于进一步的科学研究。

4.快捷的诊断

操作高度自动化，简便快速，30分钟完成检测，报告立等可取，并且可方便的进行单人份操作。

二、检测指标及临床意义

1.孕期感染检测5项（TORCH检测）：包括弓形虫(TOXO)、风疹病毒(RV)、巨细胞病毒(CMV)、单纯疱疹病毒(HSV)、沙眼衣原体（CT）。

TORCH是指可导致先天性宫内感染及围产期感染而引起围产儿畸形的病原体，包括弓形虫(TOXO)，风疹病毒(RV)，巨细胞病毒(CMV)，单纯疱疹病毒(HSV-Ⅰ/Ⅱ型)和其他感染因素(O)。孕妇由于内分泌改变和免疫力下降易发生原发感染，既往感染的孕妇体内潜在的病毒也容易被激活而发生复发感染。孕妇发生病毒血症时，特别在怀孕前三个月，胚胎处于器官形成时期，病毒可通过胎盘或产道传播感染胎儿，引起早产、流产、死胎或畸胎等。TORCH感染血清筛查对人口素质和优生优育有重要现实意义。

2.呼吸道病毒检测Ⅰ 型：包括流行性感冒病毒抗体（IFV）、副流感病毒（PIV）、呼吸道合胞病毒(RSA)、腺病毒抗体(AdV)、肺炎支原体血清学试验(MP)、肺炎衣原体检查(CPn)。

呼吸系统疾病为临床多发病，病源包括病毒、细菌、真菌、支原体、寄生虫等。肺炎衣原体主要引起非典型性肺炎。肺炎支原体对常规治疗肺炎的抗生素耐受，与病毒及细菌感染引起的呼吸道感染表现难以区别。大多数呼吸道疾病以呼吸道病毒最常见。合胞病毒是急性下呼吸道感染最重要的病毒病原。腺病毒肺炎约占儿童期肺炎的10%。流感的最敏感人群是婴幼儿，感染流感病毒后，较易发展为重症病例。副流感是哮喘的主要病因。常见呼吸道病原微生物的联合检测在呼吸道疾病的诊断、有效防止交叉感染及抗生素的滥用等方面具有重要的临床意义。

基因芯片（CMA）

我国出生缺陷病发生率约 5.6%，每年新增出生缺陷儿约有 90-100 万。出生缺陷病发生的原因比较复杂，可由遗传因素、环境因素以及这两种因素交互作用或其他不明因素所致，其中，由遗传因素导致的出生缺陷病约占1/4。遗传因素，主要是在染色体和基因组水平上的变异，包括染色体结构异常，三体型、多倍体、嵌合体、单亲二倍体、小片段拷贝数异常以及点突变等。一般遗传病都会伴随患者终身，没有特效药可以治疗，所以最好的防治遗传病发生的方法是避免患儿的出生，即需要进行产前诊断。目前用于遗传病产前诊断的技术手段主要有传统细胞核型、超声、FISH、MLPA、QF-PCR、sanger测序、基因芯片以及二代测序等。在实际的临床应用中往往不会只依赖于单一的技术手段，而是联合多种技术来更好的解决患者的问题。本中心结合每个技术的优点和缺点，根据患者的实际情况，制订最优的检测方案，让患者能花费更少的钱来做更有针对性的检查。

基因芯片技术又称为染色体微阵列技术（Chromosomal microarray analysis,

CMA），可以高效、快速的对100Kb以上的染色体拷贝数（数目）异常进行检测，检测范围包括微缺失、微重复、嵌合体、纯合性缺失（AOH）以及染色体体的数目异常。

目前，基因芯片平台主要有三种：aSNP、aCGH以及低深度二代测序平台，其中二代测序平台又有CNV-seq和Low-Pass WGS两种，每一种平台都有自己的优点和缺点（如表所示）。本中心引进的是检测范围较广、技术较成熟、稳定的SNP平台。

基因芯片: 将大量（通常每平方厘米点阵密度高于 400 ）探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。通俗地说，就是通过微加工技术 ，将数以万计、乃至百万计的特定序列的DNA片段（基因探针），有规律地排列固定于2cm2 的硅片、玻片等支持物上，构成的一个二维DNA探针阵列，与计算机的电子芯片十分相似，所以被称为基因芯片。当溶液中带有荧光标记的核酸序列TATGCAATCTAG，与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。据此可重组出靶核酸的序列。基因探针是人工合成的碱基序列。，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物 中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。基因芯片通过应用平面微细加工技 术和超分子自组装技术，把大量分子检测单元集成在一个微小的固体基片表面，可同时对大量的核酸和蛋白质等生物分子实现高效、快速、低成本的检测和分析

基因芯片制作

、芯片制备

目前制备芯片主要以玻璃片或硅片为载体，采用原位合成和微矩阵的方法将寡核苷酸片段或cDNA作为探针按顺序排列在载体上。芯片的制备除了用到微加工工艺外，还需要使用机器人技术。以便能快速、准确地将探针放置到芯片上的指定位置。

2、样品制备

生物样品往往是复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不能直接与芯片反应，有时样品的量很小。所以，必须将样品进行提取、扩增，获取其中的蛋白质或DNA、RNA，然后用荧光标记，以提高检测的灵敏度和使用者的安全性。

3、杂交反应

杂交反应是荧光标记的样品与芯片上的探针进行的反应产生一系列信息的过程。选择合适的反应条件能使生物分子间反应处于最佳状况中，减少生物分子之间的错配率。

基因芯片文献综述

摘要：基因芯片技术是伴随着人类基因组计划的实施而发展起来的生命科学领域里的前沿生物技术。目前，人们对疾病的分类和诊断的水平已经有了进一步的提高，基于基因芯片的特征选择技术在其中起到了关键性的作用。经过十几年的发展，基因芯片技术也在不断完善、成熟，并广泛运用于生命科学的各个领域。本文重点介绍基因芯片技术的进展、分类、应用领域及发展前景。

关键词： 基因芯片技术背景，分类 ，应用领域，展望

1．基因芯片技术背景

1.1技术背景

20世纪80年代启动的由多个国家参加的人类基因组计划，被称为是继曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划之后的第三大科学计划，这个计划的完成对人类认识自身，提高健康水平，推动生命科学、医学、生物技术、制药业、农业等的发展具有极其重要的意义。

随着人类基因组计划(Human Genome Project, HGP)的完成以及分子生物学相关学科的迅猛发展，极大地带动了人类疾病相关基因以及病原微生物基因的定位、克隆、结构与功能研究，基因芯片(gene chip)就是在这个背景下发展起来的一项分子生物学新技术[1]。

1.2基因芯片概念

基因芯片即DNA芯片或DNA微阵列，大小如指甲盖一般，每个芯片的基而上都可以划分出数万至数百万个小区，在指定的小区内，可固定大量具有特定功能、长约20个碱基序列的核酸分子。它是把大量己知序列探针集成在同一个基片(如玻片、膜)上[2-4]，经过标记的若干靶核苷酸序列与芯片特定位点上的探针杂交，通过检测杂交信号，对生物细胞或组织中大量的基因信息进行分析。

1.3基因芯片特点

其突出特点在十高度并行性、多样性、微型化和自动化。高度的并行性不仅可以大大提高实验的进程，而且有利于DNA芯片技术所展示图谱的快速对照和阅读。多样性可以在单个芯片中同时一进行样品的多参数分析，从而避免因不同实验条件产生的误差，大大提高分析的精确性。微型化可以减少试剂用量和减小反应液体积，降低实验费用。高度自动化则可以降低制造芯片的成本和保证芯片的制造质量[5]。1995年Science杂志首次报道了Schena等人用DNA微阵列技术并行检测拟南芥多个基因的表达水平。1994年第一张商业化基因芯片由Affymetrix公司推出。