基因芯片技术研究进展及其应用

基因芯片技术研究进展及其应用 孙国波 1 ,2　　董 　飚 1 ,2 ( 1 江苏畜牧兽医职业技术学院 　江苏 泰州 　225300 　2 国家级水禽基因库 　225300 ) 　　分子生物芯片是上世纪 90 年代初发展起来的一门 新兴技术 ,已被美国科学促进会列为 1998 年自然科学领域 十大进展之一〔1〕。对疾病的诊断、预测、药物筛选 ,基因测序 以及在农业、环境保护、司法鉴定等方面都具有广阔的应用 前景 ,是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科 学技术革命〔2〕。最初的生物芯片是指基因芯片 ,是由 Fodor 等在 1991 年提出的。当前研究和应用最多的分子生物芯片 是基因芯片〔3〕。 1 　基因芯片的基本概念和原理 1. 1 　基因芯片的基本概念 基因芯片 (gene chip) 又称 DNA 芯片 ,是专门用于核酸 检测的生物芯片 ,也是目前运用最广泛的微阵列芯片。它是 指在固相载体上按照待定的排列方式固定上大量序列已知 的 DNA 片段 ,形成 DNA 微矩阵〔4〕。 1. 2 　基因芯片的基本原理 所谓基因芯片就是按特定的排列方式固定有大量基因 探针/ 基因片段的硅片、玻片、塑料片〔5〕。探针 DNA 是指被 有序地点样固定在玻片或硅晶片上的 DNA 片段 ,这些片段 可通过 PCR 反应扩增细菌质粒上插入的基因组片段或用通 过引物从 cDNA 文库种 PCR 扩增得到。这些大小和序列不 同的片段分别经过纯化后 ,被高密度有序地点样固定在玻片 或硅晶片上从而制备成 DNA 微阵列 ,用于检测待测样品中 是否有与之互补的序列。待测样品中的 mRNA 被提取后 , 通过反转录反应过程获得标记荧光的 cDNA ,与包含上千个 基因的 DNA 微阵列进行杂交反应 ,将玻片上未互补结合反 应的片段洗去 ,再对玻片进行激光共聚焦扫描 ,测定微阵列 上各点的荧光强度 ,推算出待测样品中各种基因的达水 平。若要比较不同的两个细胞系或不同组织来源的细胞中 基因表达的差异 ,则从不同的两个细胞系或不同的组织来源 中提取 mRNA。反转录反应过程中标记上不同颜色的荧光 , 等量混合后 ,与包含上千个基因的 DNA 微阵列进行杂交反 应 ,对玻片进行激光共聚焦扫描。比较两种荧光在各点阵上 伤是 ZEA 中毒的又一毒性机理〔7〕。Kouadio 通过试验证明 了玉米赤霉烯酮能够引起脂质过氧化 ,从而改变细胞膜的形 状而引起细胞死亡。ZEA 在 10 mM 以上时能诱导人肠细胞 系发生脂质过氧化〔11〕。 5 　对细胞缝隙连接间通讯 ( Gap junctional intercel2 lular communication , GJ IC) 的影响 GJ IC 是细胞的重要生理过程 ,对细胞正常增生分化和 代谢起着重要的调节作用 , GJ IC 检查是检测非致突变致癌 剂的有效手段。严继承利用荧光漂白后恢复 (fluorescence re2 distribution after photobleaching ,FRAP) 技术 ,在激光扫描共 聚焦显微镜下观察 ZEA 在不同浓度下对 HaCa T 细胞 GJ IC 的影响 ,结果显示 ,ZEA 在 1μmol/ L 浓度以上对 HaCa T 细胞 的 GJ IC 功能就有明显的抑制作用 ,且呈明显的剂量反应关 系 ,提示 ZEA 可能是一种促癌物 ,它抑制细胞缝隙连接间通 讯可能与癌症的发生有关〔12〕。 综上所述 ,ZEA 对人及动物体细胞具有遗传毒性。由于 现在对于 ZEA 与肿瘤的关系尚未肯定 ,可能还受其他一些 因素的影响 ,因此若要很好地阐述 ZEA 的遗传毒性 ,还有待 于深人研究。 参考文献 〔1〕Lioi M B ,Santoro A ,Barbieri R ,et al. 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