功能分类基因芯片与肿瘤-邵阳医学高等专科学校网站.docVIP

功能分类基因芯片与肿瘤 林敏 综述 苏琦 审校 ( 邵阳医学高等专科学校附属医院 湖南 邵阳 422000 ) 关键词：基因芯片；肿瘤 中图分类号：Q785 文献标识码： B 肿瘤尤其是恶性肿瘤是影响人类健康，导致人类死亡的一类重要疾病，是医学科研领域亟待解决的一大难题。研究表明，肿瘤是一类复杂疾病，其发生发展是一个多基因，多步骤，多阶段过程，众多基因的异常以及它们之间所构成的复杂调控网络，对肿瘤病因的揭示造成了很大的障碍，使得传统研究技术显得有些力不从心。随着人类基因组计划的进行，新的研究方法层出不穷，基因芯片是近期发展起来的一项新技术，不仅能够研究细胞内所有基因表达谱，同时具有分析速度快，所需样品少，污染少等优点，成为研究肿瘤发生发展过程中基因表达的强有力工具[1]。 1. 功能分类基因芯片概述 基因芯片Gene chip)，又称DNA芯片、DNA阵列、寡核苷酸微芯片，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，然后与待测的标记样品的基因按碱基配对原理进行杂交，再通过激光共聚焦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。[2]。然而，传统的高通量基因表达谱芯片耗费大，得到的数据繁多，许多研究者并不需要如此多的基因表达数据更愿意研究一些功能相关的基因或基因家族基因的表达变化，而不是整个基因组的基因。低通量传统的生物学通路使得研究课题设计更为简单，研究工作更为迅速和有效[3-5]。 该类芯片种类涵盖了生命科学研究的各个方面,其中包括：细胞凋亡基因芯片、细胞周期基因芯片、肿瘤基因芯片、常见疾病研究基因芯片、细胞因子与炎症反应基因芯片、细胞外基质与黏连分子基因芯片、神经科学研究基因芯片、信号转导基因芯片、干细胞基因芯片、毒理和药理芯片。现以SuperArray公司的产品为例，就其中几种常用的功能分类基因芯片构成和应用综述如下。 2. 几种常用功能分类基因芯片及其应用 2.1 细胞凋亡基因芯片 凋亡是一个多基因调控的复杂过程，细胞凋亡基因芯片可用于研究细胞凋亡过程相关基因的特异表达。这些基因可以根据结构和功能特点划分为11个类别，包括：TNF配体家族、TNF受体家族、bcl-2家族、Caspase家族、IAP家族、TRAF家族、CARD家族、死亡结构域基因家族成员、致死效应结构域基因家族成员、CIDE结构域家族成员，以及P53和ATM通路的基因。NF-κB转录因子参与调控病毒复制、自身免疫性疾病、炎症反应、肿瘤形成和细胞凋亡过程，NF-kB的活化，可引起细胞凋亡的抑制。Weston等[6]研究了部分急性淋巴细胞白血病对电离辐射产生凋亡耐受的分子机制，通过细胞凋亡基因芯片发现了TRAF5, TRAF6和cIAP1基因的异常表达，由此推测NF-B抗凋亡通路起到了重要作用。Bim是Bcl-2家族中仅含有一个BH3结构域的蛋白,具有助凋亡活性,广泛分布在机体各种组织,对防御自身免疫、维持造血细胞稳态有重要意义,并具有肿瘤抑制因子活性[7]发现在cAMP和糖皮质激素诱导S49淋巴瘤细胞凋亡过程中凋亡基因Bim表达显著增强，其可能为一个关键因子。 2.2 肿瘤基因芯片 肿瘤发生是由于细胞生物学通路失调引起细胞无限制的生长和分裂，细胞程序性死亡被抑制，细胞对生长因子反应失常，血液供应增加（血管生成），细胞从一个位置移动到另外一个位置（肿瘤转移和入侵）。每种调控机制都有多个相关的基因参与调控，这些基因中任何一个的变异都会导致细胞调控失常。每种肿瘤中产生变异的一些基因和他们对其它基因表达的影响都有各自的特征。肿瘤基因芯片包含的基因有肿瘤抑制基因、致癌基因、信号转导分子、生长因子、生长因子受体和血管生成因子基因等。，研究者可以了解经常在肿瘤中发生变化的相关基因的表达变化，并对肿瘤的发生有更详细的研究。Tanaka等[8]应用肿瘤相关基因芯片分析了高度转移性胰腺癌细胞与其亲代细胞基因表达差异，找出了20个表达上调和5个表达下调基因，提示这些基因可能与胰腺癌转移相关。Grutzmann等[9]分析胰腺导管腺癌和正常胰腺导管上皮，也发现81个差异表达基因。Moch等[10]运用肿瘤基因芯片对肾细胞癌和正常细胞进行比较，并且在532份标本中检测到Vimentin阳性表达率达51-61%，追踪观察发现Vimentin阳性的患者预后极差，据此推测Vimentin为肾细胞癌标志性基因。 2.3 信号转导通路发现者基因芯片 信号转导通路的异常改变是肿瘤细胞的重要生物学特性，肿瘤发生发展涉及到众多信号通路改变。信号转导通路发现者基因芯片包含了与18个信号转导通路有关的标志基因。此18个信号通路分别是：促有丝分裂通路、Wnt通路、Hedgehog通