DNA微阵列概念

DNA微阵列（micorarray）也就是我们常讲的基因芯片，是一块带有DNA微阵列涂层的特殊玻璃片，在数平方厘米之面积上安装数千或数万个核酸探针。运用基因芯片就可以在同一时间定量的分析成千上万个的基因表达的水平。

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——来源于百度百科
绿色的固定在平板上的就是可以和基因结合的探针，彩色的就是我们需要研究的基因片段了

原理

将一系列的核酸片段固定在芯片载体上作为固相探针（ probe），待测的核酸片段人工标记上不同的荧光、或同位素等作为靶片段（ target ），一定条件下两者杂交，根据杂交后不同的信号即可获得靶片段的信息，进行计算机分析，一次可以检测和分析大量序列

DNA微阵列技术流程

芯片一般是从公司购买，所以我主要说后面三个过程

①芯片的制备
采用表面化学或组合化学处理固相基质，然后把探针按特定顺序排列在基片上

②样品的制备:
1)DNA→mRNA（提取mRNA）
2)mRNA→反转录cDNA (用的是带荧光核苷酸，一般用Cy3Cy5)
3)实验组cDNA和对照组cDNA混合

③杂交反应
1)cDNA与芯片探针结合
2)漂洗除去cDNA

④芯片信号的检测与分析
荧光扫描，通过特定的扫描仪获取杂交后的信号，电脑分析

探针设计

讲到芯片的制备，那就涉及到一个探针设计的问题，到底什么样的探针才是我们需要的呢？
1.互补性(目的基因与相关表达序列标签保守区互补)
2.特异性(配对的寡核苷酸探针与目的基因高度特异性)
3.探针的丰足
4.设计与PM探针对应的中央单个碱基错配
5.探针碱基组成中，C+G的含量增加非特异性杂交背景
6.避免探针内部互补形成发夹
7.避免同一碱基连续
8.探针序列与非靶基因的同源性不大于70

生物芯片应用

1.疾病诊断
生物芯片可以在一张芯片上同时对多个病人进行多种疾病的检测，无需机体免疫应答反应期，能实现早期诊断，待测样品用量小。
能特异性检测病原微生物的亚型和变异
可实现从系统、器官、组织和细胞层次转变到DNA、RNA、蛋白质以及其相互作用层次上了解疾病的发生、发展过程。

2.基因突变检测
遗传病诊断，肿瘤发病机制，基因功能

3.药物筛选
生物芯片具有高通量、大规模、平行性的特点，可以用于新药的筛选
生物芯片在药物靶标的发现、多靶位同步高通量药物筛选、药物作用分子机理、药物活性及毒性评价方面都有其他方法无可比拟的优越性。
在不久的将来，药品说明书上的适用症和禁忌症都会改为适用基因型和禁忌基因型；使得药品可以针对不同个体的不同疾病，真正实现效果更加、副作用更小的目的。

4.毒理学研究
毒理学研究多采用以鼠为模型，通过动物试验来确定药物的潜在毒性。这些方法需要使用大剂量的药物，花上几年时间，花费巨大。
生物芯片技术可将药物毒性与基因表达特征联系起来，通过基因表达分析便可确定药物毒性。

5.基因组学研究
药物基因组学( pharmacogenomics)是在基因组学的基础上研究不同个体对药物反应的差异以便针对不同的基因型“量身定做”药物，从而将药物的药效充分发挥,而使药物不良反应减少到最小。

——详细介绍在卫生人民卫生出版社物信息学第二版

最后编辑于：2022.04.17 23:46:12