什么是基因芯片?它有哪些特点及类型?简述基因芯片的原理及应用。
基因芯片也叫DNA芯片、DNA微阵列、寡核苷酸阵列,是指采用原位合成(或显微打印手段),将数以万计的DNA 探针固化于支持物表面上,产生二维DNA探针阵列,然后与标记的样品进行杂交,通过检测杂交信号来实现对生物样品快速、并行、高效地检测或医学诊断,由于常用硅芯片作为固相支持物,且在制备过程运用了计算机芯片的制备技术,所以称之为基因芯片技术。
基因芯片的分类如下:(1)根据固相支持物的不同,DNA芯片分为无机(玻璃、硅片、陶瓷等)和有机(聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜等)芯片。(2)根据芯片上所用探针不同分为寡核苷酸芯片和cDNA芯片。(3)根据芯片点样方式不同,可分为原位合成芯片、微矩阵芯片(分喷点和针点)和电定位芯片3类。(4)根据用途的不同分类为基因表达芯片和基因测序芯片、诊断芯片、指纹图谱芯片。
在微生物检测、食品安全性检测等很多领域都有应用
DNA芯片技术、基因芯片、蛋白质芯片的制作方法、原理和检测方法
生物芯片技术都包含四个基本要点: 芯片的制作、杂交或反应、测定或扫描、数据处理 。 具体而言,比较典型的DNA芯片制备方法有4种: 第一种方法 是Affymetrix公司开发的光引导原位合成法,该方法是微加工技术中光刻工艺与光化学合成法相结合的产物。 第二种方法 是Incyte Pharmaceutical公司采用的化学喷射法,该方法是将合成好的核昔酸探针定点喷射到芯片上并加以固定化来制作DNA芯片。 第三种方法 是斯坦福大学研制的接触式点涂法。在DNA芯片制备中通过高速精密机械手的精确移动让移液头与玻璃芯片接触,而将DNA探针涂敷在芯片上。 第四种方法 是通过使用4支分别装有A,T,G,C核苷的压电喷头在芯片上并行地合成出DNA探针。根据芯片上的固定的探针不同,生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、cDNA芯片,目前制备芯片的方法基本上可分为两大类: 一类是原位合成(in situ Synthesis) ; 一类是合成后交联(post-synthesis attachment) 。它包括化学喷射法、接触式点涂法。合成点样法虽然芯片上探针的密度相对较低,每个样品都要预合成、纯化,在芯片制备前还需妥善保存合成的探针,但是它的最大优点是操作简便。其中,接触式点涂法的优点是探针密度比较高,缺点是定量准确性及重现性不好,打印针易堵塞且使用寿命有限。喷印法的优点是定量准确,重现性好,使用寿命长;缺点是喷印的斑点大,因此探针密度低,通常只有1平方厘米400点。 其基本原理和检测方法如下: 采用光导原位合成或微量点样等方法,将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物(如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体)的表面,组成密集二维分子排列,然后与已标记(荧光、地高辛、生物素)的待测生物样品中靶分子杂交,通过特定的仪器比如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄影像机(CCD)对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析。 基本原理: DNA与DNA,蛋白质与蛋白质,DNA与蛋白质之间的相互作用。