基因芯片在临床应用中的前景

基因芯片及其技术是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新科技，一旦被广泛应用与临床，它将在一些重症传染病、恶性肿瘤、自身免疫性疾病、神经性疾病等方面，发生巨大的革命性的变革，基因技术在疾病的诊断、检测及治疗用药等方面有广阔的应用、研究价值。

一、基本概念

基因芯片（gene chip），又称DNA芯片，是指将许多特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探针，有规律地排列固定于支持物上，样品DNA/RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入荧光标记分子，然后按碱基配对原理进行杂交，再通过荧光检测系统等对芯片进行扫描，并配以计算机系统对每一探针上的荧光信号作出比较和检测，从而迅速得出所要的信息。

基因芯片技术具有多样品并行处理能力、分析速度快、所需样品量少、污染少等优点，近年来在临床诊断、药物筛选、指导临床用药及治疗等研究领域带来革新性的影响。

二、基因芯片的主要类型

基因芯片的类型按分类方法不同可分为不同的类型：

1、无机片基和有机合成物片基的基因芯片

以基因芯片的片基或支持物的不同可以分为无机片基和有机合成物片基，前者主要有半导体硅片和玻璃片等，其上的探针主要以原位聚合的方法合成；后者主要有特定孔径的硝酸纤维膜和尼龙膜，其上的探针主要是预先合成后通过特殊的微量点样装置或仪器滴加到片基上。

另有以聚丙烯膜支持物用传统的亚磷酰胺固相法原位合成高密度探针序列。

2、原位合成和预先合成然后点样的基因芯片

以探针阵列的形式分为原位合成与预先合成然后点样两种。芯片制备的原理是利用照相平板印刷技术将探针排列的序列即阵列图"印"到支持物上，在这些阵列点上结合上专一的化学基因。

原位合成主要是指光引导合成技术，该技术是照相平板印刷技术与固相合成技术、计算机技术以及分子生物学等多学科相互渗透的结果。

预先合成然后点样法在多聚物的设计方面与前者相似，合成工作用传统的DNA 合成仪进行。合成后再用特殊的点样装置将其以较高密度分布于硝酸纤维膜或经过处理的玻片上。

3、基因表达芯片和DNA测序芯片

根据芯片的功能可分为基因表达谱芯片和DNA测序芯片两类。

基因表达芯片可以将克隆到的成千上万个基因特异的探针或其cDNA片段固定在一块DNA芯片上，对来源于不同的个体（正常人与患者）、组织、细胞周期、发育阶段、分化阶段、病变、刺激(包括不同诱导、不同治疗手段)下的细胞内mRNA或反转录后产生的cDNA进行检测，从而对这些基因表达的个体特异性、组织特异性、发育阶段特异性、分化阶段特异性、病变特异性、刺激特异性进行综合的分析和判断，迅速将某个或几个基因与疾病联系起来，极大地加快这些基因功能的确定，同时可进一步研究基因与基因间相互作用的关系。

DNA 测序芯片则是基于杂交测序发展起来的。其原理是，任何线状的单链DNA或RNA序列均可分解成 一系列碱基数固定、错落而重叠的寡核苷酸，又称亚序列（subsequence），假如我们能把原序列所有这些错落重叠的亚序列全部检测出来，就可据此重新组建出原序列。

另外也可根据所用探针的类型不同分为cDNA微阵列（或cDNA微阵列芯片）和寡核苷酸阵列（或芯片），根据应用领域不同而制备的专用芯片如毒理学芯片（Toxchip）、病毒检测芯片（如肝炎病毒检测芯片）、P53基因检测芯片等。