基因芯片技术

基因芯片技术的基本原理是一种大规模集成的固相杂交（反向点杂交），核酸分子杂交，即依据DNA双链碱基互补配对、变性和复性的原理，以大量已知序列的寡核苷酸、cDNA或基因片段作探针，检测样品中哪些核酸序列与其互补，然后通过定性、定量分析得出待测样品的基因信息，图解示意【16-3】。

 

基因芯片技术的常用应用领域如下：

（一）DNA 序列分析基因   

芯片技术通过大量固化的寡核苷酸探针与生物样品的靶序列进行分子杂交，根据产生的杂交图谱排列出靶DNA的序列，这种测序方法称为杂交测序 (sequencing by hybridization)。对未知序列的分析，需要有一定长度的寡核苷酸序列的集合。

（二）基因突变检测 

人类基因组中常见的基因突变包括点突变、插入、缺失等形式，采用寡核苷酸芯片可对这些突变类型进行检测。基因芯片可用于基因组基因突变的检测，亦可用于突变基因组表达谱的分析。

（三）基因诊断 

利用基因芯片技术，不仅可以在DNA 水平上寻找和检测与疾病相关的内源基因及外源基因，而且可以在 RNA 水平上检测致病基 因的表达异常，因而在遗传病、感染性疾病、 肿瘤等疾病的基因诊断中得到广泛应用。

目前基因芯片 常用于病原体的检测或诊断，应用时针对病原体的保守基因序列、特异序列或与疾病相关的特异基因来设计探针（合成寡核苷酸或进行 PCR 扩增）或采用基因组DNA探针。

（四）药物研发 

基因芯片技术在药物研究与开发中可应用于药物筛选、新药发现、合理用药、中草药鉴定和真假药辨别等方面。药物筛选是新药开发的途径之一。它以疾病机理为基础，选择特定生物分子作为靶标进行高通量筛选。

其中的关键是选择合适的靶标和提高筛选效率。利用基因芯片技术可比较正常组织细胞与病变组织细胞中大量相关基因表达的变化，从而发现一组疾病相关基因作为药物筛选靶标，进而可直接筛选特定的基因文库以寻找药物作用的靶点。药物筛选要求平行、快速、高通量，基因芯片在这方面无疑具有优越性。