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基因芯片（又稱DNA芯片、生物芯片）是指將大量序列已知的探針分子（通常每平方厘米點(diǎn)陣密度高于 400 ）如寡核苷酸、基因組DNA或互補(bǔ)DNA固定于支持物上的生物芯片，然后通過與標(biāo)記的樣品分子進(jìn)行雜交，通過檢測每個(gè)探針分子的雜交信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)而獲取靶分子的數(shù)量和序列信息。基因芯片技術(shù)充分利用了分子雜交、分子克隆和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) （PCR）三大分子生物學(xué)技術(shù)，借助激光共聚焦顯微掃描技術(shù)可以對(duì)雜交信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、靈敏、準(zhǔn)確的檢測和分析。

基因芯片

實(shí)驗(yàn)流程

技術(shù)特點(diǎn)

1. 通量高，多參數(shù)同步分析：有利于基因芯片所示圖譜的快速對(duì)照和閱讀，效率大為提高；

2. 多樣性：提供了樣品的多指標(biāo)測定；

3. 微型化：對(duì)樣品的需要量非常少，而且還能節(jié)省試劑用量，降低成本；

4. 自動(dòng)化：減少人力投入，也極大降低了測量工作的強(qiáng)度和難度，提高了測量工作的速度和效率，并保證了質(zhì)量；

技術(shù)優(yōu)勢

（1）集成為芯片實(shí)驗(yàn)室，制備成微型、自動(dòng)化、無污染、可用于微量試樣檢測的高度集成的智能化基因芯片；

（2）高精確度分析：由于芯片上的每個(gè)探針都可以精確定位和選址，加上每個(gè)探針都可以精確設(shè)計(jì)及制備，因此可以精確檢測出不同的靶基因、同一靶基因不同的狀態(tài)以及在一個(gè)堿基上的差別；

（3）高精密度分析：商品化芯片制作、檢測試劑和方法的統(tǒng)一在一定程度上保證了芯片檢測的高精密度和重現(xiàn)性，使不同批次乃至不同實(shí)驗(yàn)室之間的檢測結(jié)果，可以進(jìn)行有效比對(duì)及分析。

（4）高靈敏度分析：雜交前樣品靶基因的擴(kuò)增和雜交后檢測信號(hào)的擴(kuò)張，極大地提高了檢測的靈敏度。

芯片類型及應(yīng)用領(lǐng)域

1.SNP芯片

SNP（Single Nucleotide Polymorphism），即單核苷酸多態(tài)性，是由于單個(gè)核苷酸改變（包括轉(zhuǎn)換、顛換、缺失和插入）而導(dǎo)致的 DNA 序列多態(tài)性。SNP 檢測已廣泛應(yīng)用于疾病易感基因鑒定、標(biāo)記開發(fā)和基因定位、群體遺傳學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域中。

2.基因表達(dá)譜芯片

基因表達(dá)分析芯片可以檢測基因表達(dá)水平的變化，是近來基因芯片技術(shù)應(yīng)用最多的一個(gè)方面，自動(dòng)化和快速是它的主要優(yōu)勢，采用cDNA或寡核苷酸片段作探針，將樣品組與對(duì)照樣品的mRNA以兩種不同的熒光分子進(jìn)行標(biāo)記，然后同時(shí)與芯片進(jìn)行雜交，通過分析兩種樣品與探針雜交的熒光強(qiáng)度的比值，確定基因表達(dá)水平變化。基因表達(dá)分析已逐漸成為近年來基因芯片技術(shù)研究的熱點(diǎn),廣泛應(yīng)用于生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究、疾病診斷、新藥開發(fā)、環(huán)境保護(hù)等許多方面。

3.病原體檢測及基因分型芯片

病原體（包括如細(xì)菌、病毒、寄生蟲和真菌等）檢測在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用是至關(guān)重要的。建立合理的基因芯片技術(shù)監(jiān)測病原體，有利于在特定的生物學(xué)環(huán)境中進(jìn)行全面、正確地分析病原體的流行。病原體中流感病毒抗原易遺傳變異，呈周期性爆發(fā)，引起中等或嚴(yán)重的呼吸道疾病，高效、迅速的監(jiān)測和鑒定技術(shù)是非常必要的。

4.甲基化芯片

甲基化芯片是有效的甲基化高通量篩選技術(shù)，可捕捉到單個(gè)堿基的甲基化變化，利用芯片掃描儀可分析測試 DNA 的甲基化水平并與參考 DNA 進(jìn)行比較。甲基化是基因組DNA的一種主要的表觀遺傳修飾形式，與人類的癌癥、衰老、阿爾茨海默癥等許多疾病密切相關(guān)。