基因组水平的研究
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基因组水平的研究
1．寡核苷酸芯片用于基因变异和SNP的检测
在人类不同个体之间，有着多种不同的性状和基因型，而这种不同，往往与多种疾病有着密切的关系。单基因遗传病由于一个基因的突变就能致病，很多复杂疾病如糖尿病、高血压和肿瘤等都与多个基因的突变或疾病易感基因的SNP有关。但是，由于大多数疾病是由多个基因多位点同时决定的，因此分析起来就十分困难，以往的突变及多态性检测手段都不符合大规模、低消耗和自动化的要求。随着芯片技术的不断发展，可以应用生物芯片进行大规模多态性检测，进而研究基因多态性和疾病的关系，同时也可以研究致病的机制。
Hacia等在1．28cm~1．28cm的芯片上固定了9．66X106
个长度为20nt的寡核苷酸探针，用于检测乳腺癌基因
BRCAl的exonll(3．45 kb)中所有可能的碱基置换、插入和缺失(1―5bp)突变，包括2个野生型、3个碱基置换、4个插入突变、5个碱基缺失。在15例患者样品中，发现有14例有基因突变，类型包括点突变、插入及缺失等；在20例对照样品中均未检出假阳性结果。Cronin等用基因芯片检测囊性纤维化跨膜传导调节基因(CFTR)第10、11外显子的突变，其结果与PCR―RELP的分析结果完全一致。Affymetrix公司制造的芯片能正确地诊断出BRCAl基因的突变。Pastinen等用微阵列上的等位基因特异性引物延伸反应(allele―specific primer extension On microarrays)来进行高通量的SNP基因型鉴定及突变检测，可测定40个突变位点或SNP。Takahashi等用开发的p53基因芯片分析胃肠道肿瘤患者的基因突变，结果发现一个结肠癌患者的原发瘤样本中，在其外显子8的第273位密码子处发生了杂合性点突变(CGT--~CAT)，并且从同一患者的肝转移灶样本中检测到两个杂合性点突变，其中一个与原发瘤相同，另一个发生在外显子6的第217位密码子上(GTG~GGG)。如果联合应用双色荧光原位杂交(FISH)，则不仅可检测p53基因缺失和17号染色体非整倍型，而且可检测p53突变，从而研究胃肠道肿瘤发生和发展的机制。结果表明，DNA芯片技术可快速、准确地研究大量患者样品中特定基因所有可能的基因变异。
最近，Hu等用AffymetrixSNP芯片研究了50例食管鳞状细胞癌(ESCC)体细胞的1l 555个SNP，用50例正常个体作对照，证明了利用基因芯片研究整个基因组SNP与疾病关联性的可行性。
2．比较基因组学研究(CGH)
肿瘤基因组普遍存在染色体缺失和扩增现象。基于基因芯片的CGH技术为肿瘤的比较基因组学研究提供了高通量的解决方案。Bruder等采用阵列CGH检测了Ⅱ型神经纤维瘤病(NF2)病人并判定染色体22q的NF2位点附近发生缺失的广度和频率。该阵列是由104个BAC和PAC基因组克隆组成，它们依次呈叠瓦状覆盖NF2位点及周围总长7Mb的区段，其中还放进较小的黏粒克隆，以期望得到更高分辨的拷贝数变化图谱。病人标本中单拷贝缺失和纯合子缺失均可由该系统检测。Daigo等研究者采用简并寡核苷酸引导PCR(DOP―PCR)扩增DNA样本，使得阵列CGH可用于分析由激光捕获微切割或石蜡包埋的肿瘤标本。
最初用于CGH研究的基因芯片是采用大片段的基因组作探针，如BAC、YAC等，后来人们也将cDNA芯片用于CGH研究，这样可以同时进行表达谱和CGH研究，并将两者的结果进行比较，而且检测的分辨率比BAC、YAC微阵列高。最近，Selzer等用全基因组寡核苷酸芯片研究了3例原发性成神经细胞瘤和一个细胞系的CGH，最低分辨率可达100 Lp左右，他们鉴定出45个大片段缺失或扩增(>2Mb)，88个小片段缺失或扩增(<2Mb)，并鉴定出58个染色体断裂点。由此证明寡核苷酸芯片能高灵敏度地检测小片段DNA改变，并准确分析到断裂地位点。
微阵列CGH还可应用于检测除肿瘤以外的其他遗传性疾病。近来由Geschwind等进行的一项研究证明阵列CGH在探索人类大脑半球偏侧性分于机制方面的用途。用性染色体的部分区段的黏粒构建了DNA微阵列，用于研究Klinefelter综合征病人(核型：XXY)的基因剂量改变。
