基因芯片分析的理论与方法.pptx

基因芯片分析的理论与方法第1页/共73页第2页/共73页基因芯片概论第3页/共73页基因芯片分析的概念基因芯片(Gene chip)技术是指通过微阵列(Microarray)技术将高密度DNA片段阵列通过高速机器人或原位合成方式以一定的顺序或排列方式使其附着在如玻璃片等固相表面，以荧光标记的DNA探针，借助碱基互补杂交原理，进行大量的基因表达及监测等方面研究的技术。第4页/共73页基因芯片分析的优点快速高通量(104 - 106)自动化使用的试剂少低成本第5页/共73页基因芯片分析的应用范围Academic research of genetic diseasesCancerPrenatal genetics（产前遗传学研究）General genetic diseasesInfectious diseasesDrug discoveryAnimal farming/veterinary Industrial (fermentation)Environmental第6页/共73页发展的方向:从多角度研究揭示生命现象Stages: developmental,transformation, time fter treatment, etc.Treatments (stimuli, drugs, nutrients, etc.) Physiological states (stressed, fasting, etc.)Tissue distribution(position, 3D)第7页/共73页基因芯片的发展是推动系统生物学发展的动力第8页/共73页利用基因芯片研究生命现象的测略Factors involved = ComponentsOrder of events = PathwaysInteractions = Circuit KEGGGO第9页/共73页基因芯片的分类 根据用途分类 gene expression patternBiologicalSampleFunctional Information第10页/共73页基因芯片的分类 根据探针类型分类 cDNA-Chip Genomic Chip 2,000 n 50,000 nexpressiongenomic analysisOligonucleotide array– Synthesized on a chip（ Affymetrix）– Spot on a solid matrix（ Compugen）cDNA array（ Incyte ）第11页/共73页一些发展中的基因芯片技术平台利用生物分子的电物理特性进行基因表达监测：监测速度很快，适用于基因表大，蛋白质组及基因型的研究利用电场原理进行高密度芯片生产：基于适合用于生物学的集成电路，集成电路包含可以独立寻址的微电极阵列，结合特殊的液体流动系统，可以使大部分生物分子按照来自于计算机的数字指令运动。喷墨点样技术：以高度定位的形式把合成好的寡核苷酸分子喷点倒玻璃表面。寡核苷酸包被的微珠芯片平行信号测序技术：对基因表达进行定量分析第12页/共73页基因芯片分析试验方法第13页/共73页基因芯片分析的主要步骤第14页/共73页cDNA基因芯片分析的主要步骤第15页/共73页cDNA芯片分析的主要步骤Spot by Array spotter第16页/共73页cDNA芯片分析的主要步骤Hybridizing by Automatic hybridization processor第17页/共73页cDNA芯片分析的主要步骤Laser scanner第18页/共73页反转录总RNA的制备AAAA起始用量5-10ugcDNA体外转录L（IVT）L0.5-2 ug/ulLLLLLL35-200 bases生物素标记的cRNA片段化处理带标记的cRNA片断Oligonucleotide array （GeneChip?）操作流程（以真核生物为例）第19页/共73页LControlOligo B2LLLEukaryoticHyb.ControlL标记的cRNA片断杂交混合液的制备 杂交（16hour） 洗脱染色 扫 描 数据分析第20页/共73页Oligonucleotide array 的特点1 个平方厘米的面积至少可排列四十多万个探针合成区（“点”）多个检测结果可以参考基因1Oligo probe基因2基因1cDNA用于cDNA芯片的探针基因2cDNA第21页/共73页Oligonucleotide array 的优越性优 势Affy 芯片cDNA 芯片序列准确性高 原位合成PCR扩增,点样起始Total RNA 1－10ug ≥50ug 均一的退火温度25mer