拓展阅读四 DNA芯片(DNA chip)

DNA芯片是指将大量已知序列的DNA片段(探针)按预先设计的方式密集排列在厘米大小的硅片、玻片或塑料片上从而进行高通量核酸杂交检测的系统。又称DNA微阵列(DNA microarray)或表达谱芯片,它通过微加工和微电子技术在固体芯片表面构建微型核酸杂交反应分析系统,以实现对生命机体的组织、细胞中基因表达情况进行准确、快速、大信息量的检测。
DNA芯片是基于核酸探针互补杂交技术原理而研制的。所谓核酸探针(probe)是指已知碱基序列并带有标记的核苷酸,根据碱基互补的原理,利用基因探针在基因混合物中识别特定基因。DNA芯片高度集成了成千上万的网格状密集排列的基因探针,通过已知碱基顺序的DNA片段,来结合碱基互补序列的单链DNA,从而确定相应的序列,通过这种方式来识别异常基因或其产物等。目前比较成熟的产品有检测基因突变的DNA芯片和检测细胞基因表达水平的基因表达谱芯片。
应用DNA芯片检测一般包括5个步骤:芯片设计与制备、样品制备、荧光标记与杂交、结果探测、数据处理和分析(图)。随着生物技术服务业的发展,用户只需告知研究目的并提供合格样品(组织、细胞)即可,其余均由专业公司完成。
图 DNA芯片技术的基本步骤示意
注:不同标本(如正常组织和肿瘤组织)抽提的RNA经RT-PCR后分别以不同的荧光染料(一般为Cy3和Cy5)标记,等量混合后在芯片上进行杂交反应,然后进行扫描、读片与分析。右下为双色荧光重叠图像,绿色荧光者表示正常组织高表达,而红色荧光者表示肿瘤组织高表达。应用该技术可发现两个标本的差异表达基因)
【推荐阅读】
1. Taub Floyd. Laboratory methods: Sequential comparativehybridizations analyzed by computerized image processing can identify andquantitate regulated RNAs. DNA. 2 (4): 309-327. 1983
2. https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_microarray
(杨生生 焦炳华)