DNA芯片技术及其应用

DNA芯片技术及其应用DNA芯片（又称基因芯片）技术是指通过微矩阵技术将高密度DNA片段阵列采用特殊的手段,将DNA分子以一定的顺序或排列方式使其附着在如玻璃片固相表面，以荧光标记的DNA探针，借助碱基互补杂交原理，进行大量的基因表达及监测等方面研究的最新革命性技术。DNA芯片技术的特点是自动化程度高,灵敏度高,效率高,能同时进行大规模的搜索式研究,而且成本低,污染小,操作空间小【1】。本文阐述了DNA芯片技术及其广泛应用。1.DNA芯片技术的原理DNA芯片技术的基本原理是：将大量探针分子固定于固相支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱来判断样品中靶分子的数量。它基于荧光标记的靶序列与多重限定的探针杂交，而探针在固相支持物上有指定的位点。荧光标记的片段结合于它们的配体上，发射光的强度可通过氩离子激光估计【2】。DNA芯片操作的简单步骤为:支持物的处理；探针的制备；点样；样品的制备；样品的标记；样品的杂交；杂交结果的检测【3】。2.DNA芯片技术的应用1）基因表达中的应用DNA芯片已经被许多研究团体用来解决各种与基因表达相关的研究问题。Benedetti报道了DNA芯片技术不仅用于人类疾病发展过程中基因点突变、缺失和插入突变的检测，还可确定肿瘤组织中基因表达模式【4】。2)基因表达谱的研究的应用DNA芯片技术的快速发展极大地推动了病原微生物相关研究的进展。Helmann等研究了热休克状态下枯草芽孢杆菌的表达谱，发现100多个上调基因，大部分是一个由sigmaB因子控制的通用压力反应调控子的成员，其他则受HrcB或CstB热休克调控子控制；同时通过对受控基因相邻基因的序列分析，预测了70个新的SigmaB因子调控子成员【5】。3）微生物检测的应用利用DNA芯片进行疾病的诊断是目前芯片在医学中的主要应用之一。针对各种病原体制作的诊断DNA芯片已开始商品化。杨素等利用动物病毒的一段高度保守的基因片段，用芯片点样到包被过的玻璃片上，制备成检测芯片，提取动物病变样品的DNA或RNA，进行荧光标记后滴加到芯片上进行特异性杂交，对杂交结果进行扫描检测，可同时诊断多种动物传染病，此方法不但快速、准确、敏感，而且可同时进行多种病毒的检测，达到大批动物高通量检疫的目的【6】。4）基因突变和多态性检测的应用DNA芯片在在核酸点突变检测以及序列测定中显示强大功能。将DNA芯片技术用于检测分子突变，能准确地确定突变位点和突变类型，检测多个基因乃至整个基因组的突变，王永忠等应用DNA芯片法检测乙肝病毒的位点突变，实验结果表明，DNA芯片法用于乙型肝炎病毒基因突变分析，简便、快速、特异性好【7】。5）病原微生物基因组学研究的应用随着越来越多的微生物基因组序列的公布，比较基因组学研究逐渐成为微生物研究的热点。比较基因组学研究可以提供非常丰富的信息，指导后续的功能基因验证等工作，如比较同一个致病菌致病力不同菌株的基因组序列，可以推断一些与致病力密切相关的基因【3】。3.展望DNA芯片技术的出现，宣告了一个基因研究新时代的到来。但也有缺陷，如成本昂贵、仪器精密复杂，其次该实验技术上还有多个环节尚待提高。虽然DNA芯片技术还存在缺陷，但它在相关领域已呈现出广阔的应用前景，随着研究的不断深入和技术的更加完善，我们将看到芯片时代的到来。参考文献【1】江虎军，杨新泉，冯峰等.DNA芯片技术及其应用【J】中国科学基金，2000:351-354.【2】黄象艳.DNA芯片技术的研究进展【J】免疫学杂志，2001（3）：157-159.【3】马艳平，陈豪泰，马丽娜等.DNA芯片技术在动物医学中的应用研究进展【J】中国农学通报，2010,26（14）:27-30.【4】DeBenedettiVM，BigliaN，SismondiP，etal.DNAchip:thefutureofbiomarkers[J].IntJBiolMarkers,2000,15(1):1-9.【5】HelmannJD,WuMF,KobelPA,etal.GlobaltranscriptionalresponseofBacillussubtilistoheatshock[J].JBacteriol,2001.【6】杨素,花群义,徐自忠,等.口蹄疫等5种动物病毒基因芯片检测技术的研究[J].微生物学报,2004,44(4):479-482.【7】王永忠,阮丽花,周国平,等.DNA芯片在乙型肝炎病毒基因突变分析中的应用[J].放射免疫学杂志,2008,18(5):397-398.