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基因表达谱芯片数据分析及其Bioconductor实现基因表达谱芯片数据分析及其Bioconductor实现1.表达谱芯片及其应用表达谱DNA芯片（DNA microarrays for gene expression profiles）是指将大量DNA片段或寡核苷酸固定在玻璃、硅、塑料等硬质载体上制备成基因芯片，待测样品中的mRNA被提取后，通过逆转录获得cDNA，并在此过程中标记荧光，然后与包含上千个基因的DNA芯片进行杂交反应30min~20h后，将芯片上未发生结合反应的片段洗去，再对玻片进行激光共聚焦扫描，测定芯片上个点的荧光强度，从而推算出待测样品中各种基因的表达水平。
用于研究基因表达的芯片可以有两种：①cDNA芯片；②寡核苷酸芯片。
cDNA芯片技术及载有较长片段的寡核苷酸芯片采用双色荧光系统：目前常用Cy3一dUTP（绿色）标记对照组mRNA，Cy5一dUTP （红色）标记样品组mRNA[1]。
用不同波长的荧光扫描芯片，将扫描所得每一点荧光信号值自动输入计算机并进行信息处理，给出每个点在不同波长下的荧光强度值及其比值（ratio值），同时计算机还给出直观的显色图。
在样品中呈高表达的基因其杂交点呈红色，相反，在对照组中高表达的基因其杂交点呈绿色，在两组中表达水平相当的显黄色，这些信号就代表了样品中基因的转录表达情况[2]。
基因芯片因具有高效率，高通量、高精度以及能平行对照研究等特点，被迅速应用于动、植物和人类基因的研究领域，如病原微生物毒力相关基因的。
基因表达谱可直接检测mRNA的种类及丰度，可以同时分析上万个基因的表达变化，来揭示基因之间表达变化的相互关系。
表达谱芯片可用于研究：①同一个体在同一时间里，不同基因的表达差异。
芯片上固定的已知序列的cDNA或寡聚核苷酸最多可以达到30 000多个序列，与人类全基因组基因数相当，所以基因芯片一次反应几乎就能够分析整个人的基因[3]。
②同一个体在不同时间里，相同基因的表达差异。
基因表达谱芯片在胰腺癌组织差异表达相关基因筛选中的应用贾长河;刘志亮;张成伟【摘要】目的：探讨基因表达谱芯片技术筛选胰腺癌组织和癌旁正常组织基因表达谱差异的可行性。
方法应用Agilent公司生产的包含27958条DNA的基因芯片检测4例胰腺癌患者胰腺癌组织和癌旁正常组织的基因表达谱，筛选差异表达基因，并用半定量RT-PCR法检测差异基因CD151、S100A4、TIMP-3和NME3表达情况。
结果共筛选出46条基因表达谱差异基因，其中26条表达上调、20条表达下调。
差异基因CD151、S100A4、TIMP-3和NME3的表达情况与基因表达谱芯片检测结果一致。
结论基因表达谱芯片技术可以筛选出胰腺癌组织差异表达相关基因，为胰腺癌分子标志物研究提供了可靠依据。
%Objective To investigate the feasibility of using cDNA microarray to screen differentially expressed genes between pancreatic cancer tissues and surrounding normal pancreatic tissues.Methods Gene chip containing 27 958 genes made in Agilent company was used to detect gene expression profiles between tumor tissues and surrounding normal tissues from four patients with pancreatic cancer respectively, and we identified the differentially expressed genes of pancre-atic cancer.The expression of CD151, S100A4, TIMP-3 and NME3 was detected by sqRT-PCR.Results The analysis showed that 46 genes were identified as differentially expressed genes of pancreatic cancer, including 26 up-regulated genes and 20 down-regulated genes.The expression of CD151, S100A4, TIMP-3 and NME3 was consistent with gene chip analy-sis.Conclusion Differentially expressed genes associated with pancreatic cancer can be screened by cDNAmicroarray, which provides the foundation for the next step research of pancreatic carcinoma molecular markers.【期刊名称】《山东医药》【年(卷),期】2015(000)029【总页数】4页(P10-13)【关键词】胰腺肿瘤;基因芯片;肿瘤基因【作者】贾长河;刘志亮;张成伟【作者单位】河南省人民医院，郑州450003;加拿大多伦多大学医学生物物理系;加拿大多伦多玛格丽特公主癌症中心【正文语种】中文【中图分类】R736.1胰腺癌是预后最差的消化系统恶性肿瘤之一，5年生存率低于5%，故早期诊断胰腺癌尤其重要，但其早期诊断困难。
生物芯片技术简介生物芯片技术通过微加工工艺在厘米见方的芯片上集成有成千上万个与生命相关的信息分子，它能够对生命科学与医学中的各种生物化学反应过程进行集成，从而实现对基因、配体、抗原等生物活性物质进行高效快捷的测试和分析。
它的显现将给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品与环境监督等众多领域带来庞大的革新甚至革命。
生物芯片技术研究的背景原定于2005年竣工的人类30亿碱基序列的测定工作（Human Genome Project，基因组打算）由于高效测序仪的引入和商业机构的介入差不多完成，。
如何样利用该打算所揭示的大量遗传信息去探明人类众多疾病的起因和发病机理，并为其诊断、治疗及易感性研究提供有力的工具，则是继人类基因组打算完成后生命科学领域内又一重大课题。
现在，以功能研究为核心的后基因组打算差不多悄然走来，为此，研究人员必需设计和利用更为高效的硬软件技术来对如此庞大的基因组及蛋白质组信息进行加工和研究。
建立新型、高效、快速的检测和分析技术就势在必行了。
这些高效的分析与测定技术已有多种，如DNA质谱分析法，荧光单分子分析法，杂交分析等。
其中以生物芯片技术为基础的许多新型分析技术进展最快也最具进展潜力。
早在1988年，Bains等人就将短的DNA片段固定到支持物上，以反向杂交的方式进行序列测定。
当今，随着生命科学与众多相关学科（如运算机科学、材料科学、微加工技术、有机合成技术等）的迅猛进展，为生物芯片的实现提供了实践上的可能性。
生物芯片的设想最早起始于80年代中期，90年代美国Affymetrix公司实现了DNA探针分子的高密度集成，立即特定序列的寡核苷酸片段以专门高的密度有序地固定在一块玻璃、硅等固体片基上，作为核酸信息的载体，通过与样品的杂交反应猎取其核酸序列信息。
生物芯片由于采纳了微电子学的并行处理和高密度集成的概念，因此具有高效、高信息量等突出优点。
基因芯片技术的前景基因芯片用途广泛，在生命科学研究及实践、医学科研及临床、药物设计、环境爱护、农业、军事等各个领域有着广泛的用武之地。
表达谱芯片array英文回答：Spectrum chips arrays, also known as spectral chips arrays or spectral sensor arrays, are devices that are used to detect and analyze different wavelengths of light. These arrays consist of multiple individual chips, each capable of sensing a specific range of wavelengths. By combining multiple chips with different wavelength sensitivities, spectrum chip arrays can cover a wide range of the electromagnetic spectrum.The main purpose of spectrum chip arrays is to enable the identification and characterization of different materials based on their spectral signatures. Each material has a unique spectral signature, which is the pattern of light absorption and reflection at different wavelengths. By comparing the spectral signature of an unknown material to a database of known spectral signatures, it is possible to determine the composition or properties of the material.One common application of spectrum chip arrays is in environmental monitoring. For example, these arrays can be used to analyze the composition of water samples, allowing scientists to detect pollutants or contaminants. Another application is in agriculture, where spectrum chip arrays can be used to monitor the health and nutrient content of crops.In addition to their scientific and industrial applications, spectrum chip arrays also have potential consumer applications. For instance, these arrays can be used in smartphones to enable advanced camera features, such as accurate color reproduction and automatic white balance adjustment. They can also be used in wearable devices for fitness tracking, by analyzing the user's blood oxygen levels through the detection of specific wavelengths of light.Overall, spectrum chip arrays are versatile devicesthat have a wide range of applications. They enable the detection and analysis of different wavelengths of light,allowing for the identification and characterization of materials. Whether in scientific research, industrial processes, or consumer electronics, spectrum chip arraysplay a crucial role in understanding and utilizing the electromagnetic spectrum.中文回答：谱芯片阵列，也称为光谱芯片阵列或光谱传感器阵列，是用于检测和分析不同波长的光的设备。
表达谱芯片谱芯片是一种用于光谱分析的芯片技术，它可以在非常短的时间内分析样品的光谱特征。
下面是一个1000字的表达谱芯片的示例：谱芯片是近年来出现的一种创新技术，它可以用于光谱分析，具有高效和快速的特点。
这种芯片利用了微纳米技术，将传统的光谱仪压缩到了一个微小的芯片上。
谱芯片的工作原理非常简单，它通过集成光源、样品槽和光谱探测器等功能模块，将传统的光谱仪中的各个组件融合在一起。
当我们需要进行光谱分析时，只需要将样品放置在芯片上，然后通过一系列的控制信号，谱芯片即可对样品的光谱特征进行分析。
谱芯片的优势主要体现在两个方面。
首先，谱芯片具有高效的特点。
传统的光谱仪通常需要几分钟甚至几小时才能完成一次光谱分析，而谱芯片则可以在数秒钟内完成同样的分析任务。
这种高效的特点使得谱芯片可以广泛应用于各个领域，包括化学、生物学、药物研发等。
其次，谱芯片具有快速的特点。
传统的光谱仪需要进行复杂的操作和调试，而谱芯片则可以实现自动化和高度集成化，从而大大减少了使用者的操作难度和分析时间。
谱芯片的应用非常广泛。
在化学领域，谱芯片可以用于进行化学反应的监测和控制，从而提高了实验室的工作效率。
在生物学领域，谱芯片可以用于研究生物分子的结构和功能，从而帮助科研人员更好地理解生命的奥秘。
在药物研发领域，谱芯片可以用于药物的快速筛选和分析，从而加速新药的开发进程。
此外，谱芯片还可以应用于食品安全监测、环境污染监测等领域，为人们的生活和健康保驾护航。
尽管谱芯片具有诸多优势，但是目前仍面临一些挑战。
首先，谱芯片的制造工艺相对复杂，需要高度的集成和微纳米加工技术。
其次，谱芯片的成本相对较高，限制了它在大规模应用中的普及。
此外，部分样品可能需要进行前处理才能在谱芯片上进行分析，这对使用者提出了更高的要求。
总之，谱芯片作为一种创新的光谱分析技术，具有高效、快速以及广泛应用的特点。
随着科技的不断进步和成本的降低，相信谱芯片会在未来得到更加广泛的应用，为各个领域的科学研究和工程实践带来更多便利和发展机遇。
康成生物全基因组表达谱芯片技术服务
康成生物为您提供全基因组表达谱芯片技术服务，您只需要提供保存完好的组织或细胞标本，康成的芯片技术服务人员就可为您完成全部实验操作, 并提供完整的实验报告。
根据您的需要您可选择不同厂家提供的全基因组表达谱芯片，包括Phalanx , Agilent和NimbleGen。
Phala nx 全基因组表达谱芯片
华联生物科技开发的标准规格的高密度基因组芯片(Phalanx Whole Genome Microarray)在开发过程中透过台湾工业技术研究院与英国
Sanger Institute等国外权威研究机构合作，从设计到生产再到实验的各个步骤中均执行严格标准，采用创新技术，广泛吸收现有芯片的优点，使得其生产的高密度基因组芯片获得了优异的国际品质。
康成生物为您提供华联生物高密度基因组芯片及全程技术服务。
Phalanx Slide TM专利片基处理技术
华联生物的高密度基因组芯片，探针设计采用台湾工业技术研究院特有探针设计软件平台( Integrated Massive Probes Optimal Recognition Tool ，IMPORT )。
在芯片的制作过程中，华联生物应用表面化学专利技术( PhalanxSlide TM Technology )对片基表面进行处理，使得片基与寡核苷酸探针的亲和活力更高，背景噪音更低，点阵的均一性更强。
高速的PhalanxArray探针布放技术
华联生物在点样过程中，采用非接触式基因探针布放技术，并以方阵基因探针高速布放技术(PhalanxArray Technology)之优势，大量生产。
PhalanxArray 同时使用196个排列整齐的PhalanxJets，在一张芯片上布放39，200个均一的探针。
PhalanxArray能够布放多达1，000，000张高
密度芯片，布放效率和产量是目前市场上一般芯片布放系统的100倍。
先进的PhalanxJet TM专利点样技术
华联生物开发出独特的PhalanxJet TM系统，结合其先进的非接触式基因探针布放技术和专利的片基处理技术，保证了探针布放的高重复性。
尤其重要
的是，PhalanxJet TM系统可以最大限度的避免探针布放中可能的探针交叉污染。
每个单独的PhalanxJet TM包含200个独立的点样针，分别对应不同
的探针，在布放时彼此独立，不会相互干扰。
严谨的检测探针和控制探针设计
华联生物的的高密度基因组芯片，寡核苷酸探针均经过严格筛选，能特异性检测数据库中的基因，灵敏度高，特异性强。
人类基因组表达谱芯片，探针
信息主要基于数据库UniGene V.175版，同时整合了各大重要数据库信息。
小鼠基因组表达谱芯片，探针信息基于数据库MEEBO (Mouse Exonic Evidence Based Oligonucleotide) 。
华联生物的高密度基因组芯片，实验控制探针设计严谨，包括GAM，OGAM，CGAMs，IHCs，ITQC，ETQC等等，并且还采用了多家公司已经设计好的芯片检测探针，如SpotReport Oligo Array 验证系统，Stratagene 的Alien Oligo Array 验证系统，以及Ambion 公司的ArrayControl Sense Oligo Spots系统等等，从而全面检测样品质量，杂交反应效果，标记反应效果等。
使得芯片质量与实验效果得到双重保障。
生物芯片质量评估标准MAQC规范
依据美国食品药物管理局(FDA)与国际上主要生物芯片企业协商制定的生物芯片质量评估标准MAQC计划规范，华联全基因组表达谱芯片各项指标，
精彩文档
包括检出率，再现率，重复性和准确性，均达到或者超过国际先进水平。
实验全过程反复优化，采用多种独特技术
华联生物的高密度基因组芯片在杂交步骤中采用了独特的热收缩杂交袋，将芯片固定在杂交袋内，在杂交液一定的情况下，有效的提高杂交反应的均一
性，从而提升杂交效率，增进杂交效果，使实验结果的准确性和可靠性大大提高。
在实验中，康成生物基于华联生物提供的实验条件进一步优化改进。
康成生物对RNA样品的质量要求更加严格，在采用Trizol的方法进行RNA抽提后，进一步用DNase消化DNA，并采用Qiagen纯化柱对RNA进行纯化，探针标记和杂交则严格按照华联生物的要求。
芯片检测采用先进的GenePix 4000B荧光检测系统以保证优质的实验结果。
Agile nt 全基因组表达谱芯片
Agilent公司的原位喷墨专利技术(SurePrint )可以实现在1" x 3"的玻璃片基上灵活地、大规模地原位合成60mer的寡核苷酸探针，该技术
可以很快很灵活地响应并实现最新的芯片探针设计方案，使研究者及时得到高质量的、最新的芯片，作为研究基因表达变化的利器。
每个芯片探针的设计除了经过软件考虑其Tm、二级结构、序列特异性等之外，还都要经反复实验筛选优化以得到灵敏度和精确度更高、重复性更
好的结果。
2006年美国FDA发表的现主流芯片平台评估报告MAQC中，Agilent array的结果与Taqman array结果的重复性最高。
在国际论文期刊上，也有很多利用Agilent array 平台发表的高质量文章，具体请参阅Agilent网站。
目前提供的芯片有人、小鼠、大鼠的全基因组表达芯片，每个物种覆盖的基因超过41000个，探针设计综合参考了各种公共数据库，是经过实验
验证的经典设计方案。
Agilent 芯片技术示意图
A. 客户提供实验组（Exp）、对照组（ControI ）样本或Total RNA ;
B. 使用Nanodrop 测定RNA在分光光度计260nm 、280nm和230nm 的吸收值，以计算浓度并评
估纯度；
C. cDNA放大及荧光标记，实验组（Cy5），对照组（Cy3）；
D.进行芯片杂交及洗脱等步骤;
E.进行图像扫描及数据分析。
NimbleGen 全基因组表达谱芯片
NimbleGen公司运用光介导合成专利技术生产高密度DNA芯片，其探针为50-80mer的长寡核苷酸，在单张玻璃基片上包含385,000个探针, 这些长寡核苷酸探针在高严谨杂交条件下可得到高灵敏度及高特异性的无以伦比的理想实验结果。
目前可以提供人、小鼠、大鼠全基因组表达芯片，探针全部根据最新基因组版本设计，每个物种有两种设计方案供您选择，覆盖所有已知或预测基因转录本，详细参数请看下表。
Organism Catalog Number Genes Source Features Probes/ Target
Homo sapiens A4542-00-0147,633NCBI HG18, Build 36385,0008
Homo sapiens A4487001-00-0124,000NCBI HG18, Build 36 4 x 72,0003
Mus musculus A4543-00-0142,586NCBI MM8385,0009
Mus musculus A4486001-00-0118,869NCBI MM8 4 x 72,0003
Rattus norvegicus A6184-00-0126,739Ensembl RGSC 3.4385,00014
Rattus norvegicus A6185-00-0126,208Ensembl RGSC 3.4 4 x 72,0003
康成生物为您提供全基因组表达谱芯片技术服务，您只需要提供保存完好的组织或细胞标本，康成的芯片技术服务人员就可为您完成全部实验操作，并提供完整的实验报告。
主要实验流程如下：
1、样品RNA抽提
a. 实验对象为组织样品，取适量(50-100mg )新鲜组织样品或正确保存的组织样品，使用BioPulverizer TM冰冻粉碎组织，加1ml的RNA抽提试剂Trizol
(Invitrogen )，使用Mini-Bead-Beater-16 匀浆后抽提RNA。
b. 实验对象为细胞样品，每份样品取6〜1仆10细胞，加1ml的RNA抽提试剂Trizol (样品为贴壁细胞，每10cm 2培养皿Trizol使用量为1ml)，裂
解后抽提RNA
2. RNA 质量检测
a .使用Nanodrop测定RNA在分光光度计260nm 、280nm和230nm的吸收值，以计算浓度并评估纯度。
b .用甲醛电泳试剂进行变性琼脂糖凝胶电泳，检测RNA纯度及完整性。
c. 提供RNA QC报告。
注意：用于芯片检测的RNA样品，必须是高质量的，完整的，没有RNase污染(降解的样品不能用于标记和芯片检测)，没有基因组污染。
3. aRNA样品合成和标记
a .样品RNA进行逆转录反应合成cDNA。
b . cDNA第二链合成
c. aRNA合成及纯化
d. 荧光标记aRNA并纯化
4. 标记效率质量检测
使用Nanodrop检测荧光标记效率，标记效率合格以保证后续芯片实验结果的可靠性。
5. 片段化aRNA
使用Ambion的RNA Fragmentation Reagents 对标记好的aRNA进行片段化处理
6. 芯片杂交
在标准条件下将标记好的探针和高密度基因组芯片进行杂交。
7. 图像采集和数据分析
使用GenePix 4000B 芯片扫描仪扫描芯片的荧光强度，并将实验结果转换成数字型数据保存，使用配套软件对原始数据进行分析运算。
8. 提供实验报告
包括详细的实验方法以及芯片实验数据和图表。
