生物芯片

主題:生物化學(xué)和分子生物學(xué)_方法和技術(shù)

相關(guān)術(shù)語:基因芯片蛋白質(zhì)芯片細胞芯片

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最初的生物芯片是20世紀80年代中期提出的基因芯片。它是一個高密度的DNA陣列。數(shù)萬個甚至上百萬個具有特定序列的寡核苷酸、基因組DNA或互補DNA規(guī)則排列并固定在硅片、載玻片或塑料片等支持物上，形成二維DNA探針陣列，與計算機的電子芯片非常相似，因此被稱為基因芯片?；蛐酒臏y序利用了核酸分子雜交的原理，即芯片上每個DNA片段的序列通常是已知的單鏈的，而待檢測的DNA樣品也是單鏈的，用熒光化合物標(biāo)記。如果待測樣品的DNA序列與芯片的DNA序列互補，就會形成雜交雙鏈，待測樣品上的熒光化合物會產(chǎn)生不同強度的亮點，顯示出樣品中所含同源序列的種類和豐度。通過掃描芯片上的每個反應(yīng)點來采集熒光信號，這些熒光信號通過。與傳統(tǒng)的核酸雜交方法相比，該芯片技術(shù)具有高通量、小體積、小樣本和高靈敏度的特點。由于機械手操作結(jié)合計算機判讀，重復(fù)性更好，穩(wěn)定性更強，使分析過程連續(xù)化、微型化、集成化、自動化?；蛐酒饕糜诨虮磉_檢測、DNA突變檢測、基因組多態(tài)性分析、基因庫作圖和雜交測序。

隨著越來越多的動物、植物、微生物等生物基因組測序的完成，基因數(shù)據(jù)正以前所未有的速度快速增長。僅僅通過核酸分子雜交并不能滿足高通量生物信息收集的要求，因此其他生物芯片，如蛋白質(zhì)芯片、組織芯片和細胞芯片，都是在基因芯片的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展起來的。

蛋白質(zhì)芯片的初步模型是基于類似于基因芯片的原理，在幾平方厘米的面積內(nèi)包含數(shù)萬個不同的蛋白質(zhì)點，形成高密度的蛋白質(zhì)陣列，從而高效、快速地檢測和分析受體、配體、抗原等生物活性物質(zhì)。同樣，組織芯片或細胞芯片將大量的組織或細胞樣本有序地結(jié)合在一個微小的基底表面，采用免疫組織化學(xué)、原位雜交、原位聚合酶鏈反應(yīng)等方法進行檢測，用于高通量的生物信號研究。

生物芯片技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于疾病診斷和治療、藥物篩選、優(yōu)良作物品種選育、司法鑒定、食品衛(wèi)生監(jiān)督、環(huán)境檢測、國防、航空航天等諸多領(lǐng)域。

(審核:國家科技術(shù)語審定委員會王海)