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基因芯片技术在胃癌研究领域中的应用及进展

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·综述·基因芯片技术在胃癌研究领域中的应用及进展谢大伟燕速【摘要】胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一。

近些年，关于胃癌致瘤机制的研究有了长足进展，但是其发病率及死亡率仍居高不下，原因是对胃癌的发生及发展仍然存在诸多疑惑，缺乏对胃癌研究的有效手段，尤其是在探索胃癌发病机制及胃癌早期预警方面。

基因芯片技术是分子生物学领域开展较为成熟的技术之一，因其高通量、快速、高灵敏性受到关注，尤其在胃癌易感基因、胃癌侵袭及转移研究领域的应用展现出令人鼓舞的前景。

目前，基因芯片技术在胃癌基础研究领域仍然处于探索阶段，本文旨在综述近期国内外有关基因芯片技术在胃癌研究领域的应用及其进展，探讨基因芯片技术在胃癌研究领域的应用现状、存在问题及前景，为进一步深入研究胃癌的发病机制及早期预警提供参考。

【关键词】基因芯片技术；胃肿瘤；进展Progress and application of gene chip technology in gastric cancer research XIE Da-wei, YAN Su.Department of Gastrointestinal Oncology, Affiliated Hospital of Qinghai University, Xining 810001, ChinaCorresponding author: YAN Su, Email: yansu3598507@【Abstract】Gastric cancer is one of the most common malignant tumors in China. Although the substantialprogress in the field about carcinogenesis of gastric cancer has been achieved over the recent years, the morbidityand mortality of gastric cancer in China are still in the high levels. For some reasons, there are still moreconfusions but less effective methods about the occurrence and development of gastric cancer, especially about thepathogenesis and early warning of gastric cancer. Gene chip technology is practiced as one of the maturetechnologies in the field of molecular biology, so more attentions have been paid in gene chip because of its highthroughput, rapidity and sensibility, furthermore, the encouraging prospect has been showed in research of thesusceptibility gene, invasion and metastasis of gastric cancer. At present, the gene chip technology being applied inthe basic research of gastric cancer is still in the exploratory stage. In this article, we reviewed the progress and theapplication of gene chip technology in research of gastric cancer at home and abroad in recent years in order toproviding some references for further deeply research of its pathogenesis and early warning of gastric cancer byinvestigating the current status, some possible puzzlement and prospect of the application of gene chip technologyin gastric cancer research.【Key words】Gene chip technology; Stomach neoplasms; Progress据世界卫生组织（WHO）最新研究显示[1]，全球范围内胃癌新发病例数居恶性肿瘤发病谱第4位。

其中超过70%的胃癌新发病例发生在发展中国家，约50%发生在中国。

胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，尤其在我国西北地区胃癌的发病率及死亡率均处于较高水平[2-3]。

中国2009年恶性肿瘤发病和死亡分析显示[4]，胃癌的发病率为36.2/10万，居恶性肿瘤发病谱的第2位；死亡率25.9/10万，居恶性肿瘤死亡谱的第3位。

探索胃癌的发生、侵袭及转移的分子机制，特别是研究我国胃癌高发地区的人群胃癌遗传易感性及胃癌易感基因在不同种族中的多态性分布具有重要意义[5]。

目前，在胃癌的分子生物学领域采用的研究手段很多，但是仍缺乏快速、准确、有效的方法。

近些年来，基因芯片（Gene Chip）技术在胃癌的基础研究领域DOI:10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2013.22.107作者单位：810001 西宁，青海大学附属医院胃肠肿瘤外科通讯作者：燕速，Email: yansu3598507@ 应用广泛，本文就基因芯片技术在胃癌研究领域中的应用现状、存在问题及前景做如下综述。

一、基因芯片和基因芯片技术基因芯片是生物芯片的一种，又称DNA芯片。

指将许多特定的寡核苷酸或基因片段作为探针有规律地排列固定于支持物上，样品RNA经同位素或荧光标志后进行杂交，应用计算机系统对杂交信号检测分析，从而得出相应的生物信息[6]，与计算机的电子芯片十分相似，所以被称为基因芯片。

基因芯片技术是随着人类基因组计划（Human genome project，HGP）发展起来的一项新技术[7]。

它以Southern杂交为基础，是利用核酸杂交技术原理检测未知分子的新型分子生物学技术[8]。

该技术将预先设计的探针分子按需要以一定的排列方式固定，制备成DNA微阵列，可以在同一时间内平行分析大量样本基因，进行大信息量的筛选与检测分析，具有高通量、快速、灵敏等特点。

高通量即目前原位合成的芯片已经达到了每平方厘米上千万个探针，一张芯片上足以分析一个物种的基因组信息；快速即基因芯片可以大大缩短反应时间，提高实验效率；高灵敏性说明其对材料量的要求较低，可以大大减少试剂用量和减小反应液体积；基因芯片可分为多种类型，如根据芯片的功能不同可将基因芯片分为表达谱芯片和DNA测序芯片；根据芯片所用的基因探针类型不同，可以分为cDNA微阵列和寡核苷酸微阵列两大类；根据应用领域不同又可将基因芯片分为各种专用型芯片如P53检测芯片、病毒检测芯片等。

自1995年DNA微阵列问世后，使得同时分析上万基因的表达成为可能，该项技术很快便被广泛应用于胃癌的各项研究中，目前看来，基因芯片在胃癌研究中的应用主要体现在：（1）胃癌发生、发展及转移过程中的相关基因表达的检测；（2）胃癌化疗、靶向治疗药物的筛选及新药研发；（3）寻找胃癌预后的相关分子标志物等方面。

二、基因芯片技术在胃癌发病机制研究中的应用1. 基因芯片技术在胃癌细胞周期调控研究中的应用：肿瘤的发生是以基因结构和活性的改变为基础，最突出的特征是细胞的异常增殖，阐明细胞周期相关基因在胃癌细胞增殖周期中的作用及机制对进一步了解胃癌的发生具有重要意义。

兰斌等[9]通过载有12 600个克隆cDNA的芯片进行杂交，检测不同细胞周期时间点的基因表达谱变化，并应用定量PCR 验证芯片结果，发现在MKN45细胞周期演进中，DNA复制及染色体分离所需各种物质的准备分别在G1末期及G2期完成，这种准备涉及的多种类基因，是推动MKN45细胞周期进程的主要动力，其中部分基因可能与肿瘤的过度增殖有关。

利用全基因组单核苷酸多态性（SNP）微阵列分析三组不同分化程度的胃癌细胞株后，Natsume等[10]发现了CRKL在MKN74细胞中高度复制表达，后经QRT-PCR以及Western-blot等方法予以验证芯片检测结果，得出CRKL蛋白在胃癌的一个亚类是过表达的，并且可以调节胃癌细胞的增殖过程。

Strickertsson等[11]通过胃癌MKN74细胞株建立粪肠球菌模型后，对相关基因表达进行微阵列检测，使用基因集分析来确定反应通路，并进行qRT-PCR技术验证相关基因的表达，发现肠球菌的感染可以诱发炎症反应并造成胃癌细胞DNA的损伤，从而影响细胞周期中调控基因的表达。

抽取E2F-1-siRNA转染组和对照组的细胞总RNA，分离纯化mRNA并逆转录合成荧光分子（Cy3/Cy5）标记cDNA探针，与含有21 522条人类22k基因表达谱芯片进行杂交，苑汐子等[12]发现差异表达基因的生物学功能涉及胃癌细胞生长发育的各个方面，从而表明胃癌的发生及发展是多基因表达所致，认为E2F-1基因可能作为信号传导和基因调控的重要因子。

不难看出基因芯片技术以其高通量、快速的特点，在胃癌细胞周期调控相关基因表达及信号转导研究中发挥了重要作用。

2. 基因芯片技术在胃癌侵袭及转移研究中的应用：侵袭及转移是恶性肿瘤最主要的生物学特征，基因芯片可以提供研究肿瘤转移分子机制的新方法。

Ureshino等[13]利用基因芯片结合基因抑制技术研究发现，在剔除NDRG1基因后的胃癌细胞中，周围组织及腹膜的转移明显被抑制，首次阐明了NDRG1基因在胃癌恶性转移中的作用。

通过选取GC9811和GC9811-P细胞系作为相配的模型，选用两个荧光cDNA探针，标注Cy3和Cy5染料进行微阵列的筛选，Bai等[14]最终得到了248个差异表达的基因在胃腺癌的腹膜转移中起潜在作用。

余晓云等[15]通过基因芯片技术筛选得到在淋巴结转移胃癌组织与无淋巴结转移胃癌组织中有共同表达趋势的差异基因，并通过临床交叉验证后得出了SERPIN、SERPING1、PDI、C1S、CD46和SMS等癌相关基因可能在胃癌进展和转移中起重要作用。

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生物芯片技术在医学检验中的应用

生物芯片技术在医学检验中的应用

生物芯片技术在医学检验中的应用生物芯片技术，是一种利用微电子技术制造的生物检测标准品，用于对特定生物分子进行检测的技术。

它广泛应用于药物研发、疾病诊断、基因筛查等领域，特别是在医学检验中，由于其高效准确、快速简便的特点，被越来越广泛地应用。

1. 蛋白芯片技术在肿瘤筛查中的应用蛋白芯片技术是一种利用微阵列芯片来检测蛋白质结构和功能的技术。

在肿瘤筛查中，蛋白芯片技术可以用于检测特定蛋白质的表达情况，为癌症的早期诊断提供了一种新的手段。

目前，蛋白芯片技术已经被广泛应用于人类乳腺癌、肺癌、卵巢癌等多种肿瘤的诊断，成为肿瘤筛查中不可或缺的技术手段。

2. 基因芯片技术在疾病预测中的应用基因芯片技术是一种利用微阵列芯片来检测基因表达的技术。

在疾病预测中，基因芯片技术可以用于检测特定基因的表达情况，从而预测患有某种疾病的风险。

例如，对于某些与遗传性疾病、癌症等相关的基因，通过基因芯片技术可以快速、精准地筛查患者是否存在相应的基因突变，从而预测有无发病风险。

3. DNA芯片技术在个性化医疗中的应用DNA芯片技术是一种利用微阵列芯片来检测DNA序列的技术。

在个性化医疗中，DNA芯片技术可以用于分析患者基因序列的特点，并根据这些特点制定适合他们的治疗方案，以达到最佳的治疗效果。

例如，在癌症等疾病治疗中，利用DNA芯片技术可以精确地判断患者针对某种药物的敏感性，从而指导临床治疗方案的制定。

4. 微量分析芯片在医学诊断中的应用微量分析芯片是一种利用微流控和微纳米加工技术制造的高通量、高灵敏度的检测平台。

在医学诊断中，微量分析芯片可以用于极小体积样品的快速检测，例如血液、尿液等生物体液。

同时，由于微量分析芯片的高灵敏度，可以检测到非常微量的生物标记物，有助于提高医学检查的准确性与敏感性。

总之，生物芯片技术在医学检验中的广泛应用，极大地提高了检测的准确性和效率，为临床诊断和治疗提供了新的手段和思路。

随着技术的不断创新和进步，相信生物芯片技术的应用领域还将不断拓展，为医学检验带来更多的创新和突破。

基因芯片在胃癌基因表达谱中的应用

基因芯片在胃癌基因表达谱中的应用


过程， 涉及 大量肿瘤相关基 因结构 改变与表 达异常 。基 因芯片 芯片 ，筛选 出 １６ ８ 个与癌变相关 的基 因，其 中包括原癌基 因和抑 技术 以其快速 、 确 、 准 高通量地 分析数 以万计 的基 因表达谱 ， 发 癌基 因， Ｎ Ｘ 、Ｎ ３ Ｍ Ｐ１ 以及其它类基因 ， 如 Ｎ ３ ３、 Ｒ －， 如免疫相关的 现差异 表达基因 的优 势 ， 显示 了其在肿 瘤等生物 医学领域 的应 ｆ ｒ ｅｔ 、细胞凋亡相关 的 Ｃ －０ 。在分析 胃癌 和正常组织的 ｉ ｏ ｃｎ ｂｎ ｉ Ｌ２ 等
胃癌在我 国发病 率较高 ， 消化道恶性 肿瘤 的首位 。明确 居 其病 因与发病机 制 、 找早期诊断 及有效药 物靶点 的手 段显得 寻
２ 基 因芯 片技术 在 胃癌基 因表 达谱 中的应 用
２ １ 胃癌发生相关基因 胃癌的发生是一个复杂的过程 ， ． 尤 为重要 。目前研 究认为 ， 胃癌是 一个复杂 的多 因素 、 阶段 的 众多 的基 因参与其中。有学者利用含 ８４４个基 因 ｃ Ｎ 多 ６ Ｄ Ａ片段的
．
７和钙粘蛋 白等多种基 因的表达发生显著变化 ， 这为更精确地研
焦荧光检测系统等进行扫描 ， 通过计 算机 分析 系统对每一探针上 究肿瘤发展和转移提供了信息 】研究显示癌旁黏膜在基 因表达 。
的荧光信号作出比较和检测 ， 从而迅速获得所要 的信息 。基 因芯 水平上 １３ ４ 个基因与 胃癌表达的基 因相同 ， 提示这些基因可能与 片的杂交条件有赖于探针的长度 、Ｇ Ｃ碱基含 量及 芯片类型 的优 早期 胃癌变 的启动和演化 有关 】 ，便于 胃癌 的早期发现 与诊
速、 准确 、 高通量检测基因表达谱 的优点 ， 现将该 技术应用 于胃癌发生 、 发展以及 治疗过程 中基 因表达谱 的研究进展作一综述。 【 关键字】基因芯片；胃癌 ；基 因；基因表达谱 ；
基因芯片技术的应用

基因芯片技术的应用

基因芯片技术的应用随着生物技术和基因研究的不断进展，基因芯片技术已经广泛应用于生物医学、农业、动植物繁殖、环境保护等领域。

本文将从基因芯片技术的原理、应用场景和前景展开阐述，探讨该技术的研究热点和发展趋势。

一、基因芯片技术的原理基因芯片是一种利用高通量技术同时检测成千上万个基因表达的工具。

它通过利用DNA技术将成千上万的基因DNA序列固定在玻璃芯片上，并可检测目标样本中RNA或cDNA的水平。

基因芯片技术主要包括以下步骤：1. 设计芯片：确定目标基因序列，利用计算机技术进行芯片设计，制备出针对目标基因甚至全基因组的芯片。

2. 样本制备：提取RNA或cDNA，并借助反转录技术将RNA 转化成cDNA，再对其进行扩增。

3. 杂交：采用特殊设备将目标样本中的cDNA标记为不同颜色的探针，与芯片表面的DNA序列杂交。

4. 扫描和分析：利用激光扫描装置对芯片表面进行扫描，测量复合体的强度，并进行统计和分析。

这样，我们就能够在一张小芯片上探测到成千上万个基因，分析并比较样本之间的差异，从而揭示出基因调控、信号传递和代谢途径等生物学特征。

二、基因芯片技术的应用场景基因芯片技术的应用范围极广，以下列举几种典型场景：1. 生物医学基因芯片技术在生物医学领域中主要用于诊断和治疗基因相关疾病。

例如，我们能够将基因芯片应用于肿瘤分型和分级、遗传性疾病的基因筛查、药物研发等方面。

此外，基因芯片技术还可以为个体化医学提供技术支持，为临床医生制定精准个体化治疗方案提供重要依据。

2. 农业基因芯片技术的应用在土地的病虫害监测、作物品种鉴定、转基因食品检测等方面具有重要意义。

例如，在生产实践中，农民们经常遭受由于病虫害带来的经济损失，而基因芯片技术能够帮助他们快速诊断设备，确定病虫害的种类和数量，从而更好地进行管理和防范。

3. 环境保护环境污染问题已经成为全球性的挑战，而基因芯片技术则为环境保护带来了新的手段。

例如，通过检测微生物的基因组DNA，我们可以了解大气、水环境以及土壤中的微生物种类组成状况，协助我们了解生态系统的状况和进行环境监测。

基因编辑技术在治疗癌症中的应用

基因编辑技术在治疗癌症中的应用

基因编辑技术在治疗癌症中的应用基因编辑技术是一种革命性的生物技术，具有在细胞或有性生殖细胞中精确修改基因的能力。

近年来，基因编辑技术被广泛应用于治疗癌症。

本文将探讨基因编辑技术在癌症治疗中的应用，并展望其未来的发展前景。

一、基因编辑技术概述基因编辑技术是指通过针对基因组特定部位进行精确修饰，以改变相关基因的表达和功能。

常用的基因编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、锌指核酸酶和TALEN等。

这些技术具有高效、精准和可控的特点，为癌症治疗带来了新的希望。

二、基因编辑技术在癌症治疗中的应用1. 抑癌基因修饰基因编辑技术可以用于修饰抑癌基因，如P53、PTEN和BRCA1等。

通过增强这些抑癌基因的表达或修复其突变，可以有效抑制肿瘤的生长和扩散。

一项研究表明，通过CRISPR-Cas9系统修饰P53基因，在小鼠模型中成功抑制了肿瘤的生长。

2. 肿瘤相关基因的靶向治疗基因编辑技术可以精确靶向突变的肿瘤相关基因，如BRAF、EGFR和ALK等。

针对这些特定的突变基因，可以通过基因编辑技术实现精确的基因修饰，以开启或关闭相关信号通路，从而抑制肿瘤细胞的生长和进化。

这为肿瘤的个体化治疗提供了新的途径。

3. CAR-T细胞疗法的改进CAR-T细胞疗法是一种免疫细胞治疗方法，已经在癌症治疗中取得了巨大成功。

基因编辑技术可以用于增强CAR-T细胞的活性和耐受性，以提高其治疗效果。

例如，通过CRISPR-Cas9系统编辑CAR-T细胞的HLA和PD-1基因，可以增强CAR-T细胞的抗肿瘤效应并减少免疫耐受问题。

三、基因编辑技术的挑战与展望尽管基因编辑技术在癌症治疗中显示出巨大的潜力，但也面临一些挑战。

首先，基因编辑技术的安全性仍需进一步验证。

此外，基因编辑技术的精准性和效率仍有待改进。

未来，我们可以期待基因编辑技术在肿瘤免疫治疗、个体化治疗和转基因动物模型等方面的更广泛应用。

结语基因编辑技术在癌症治疗中的应用为患者提供了新的治疗希望。