华东理工大学 《酶工程》讲义 快。帕洛阿尔托的 SyntenY公司声称它的芯片衡量细胞中基因活动最有效,公司正在利用基 因芯片研究前列腺癌等疾病。圣迭戈的 Nanogen公司计划进入诊断艾滋病毒和其它传染病的 市场。 Incyte制药公司与 Affymetrix公司合作生产针对各种疾病的基因分析芯片供药品研 究使用 但是,基因芯片要成为实验室研究或临床可以普遍采用的技术仍有一些关键问题亟待解 决如(1)基因芯片的特异性的提高;(2)样品制备和标记操作的简化:(3)增加信号检测的灵 敏度:(4)高度集成化样品制备、基因扩增、核酸标记及检测仪器的研制和开发。 国内 1.上海细胞所与陕西超群公司:2.第四军医大与陕西高科集团:3.联合基因科技公 司与第一军医大;4.清华大学生物芯片研发中心。 四、我国生物芯片产业化的前景 (一)市场 1.药物筛选和新药开发。 2.中药基因组学研究和我国的中药现代化。 中药基因组学的含义是通过现代科学技术手段结合传统中药理论和现代科学理论,将中 药的药性、功能及主治与其对特定疾病相关基因表达调控的影响关联起来,在分子水平上用 现代基因组学,特别是功能或疾病基因组学的理论来诠释传统中药理论及作用机理 3.疾病诊断 基因芯片作为一种先进的、大规模、高通量检测技术,应用于疾病的诊断,其优点有以 下几个方面:一是高度的灵敏性和准确性;二是快速简便:三是可同时检测多种疾病。 人类所有疾病都直接、间接与基因有关,根据基因概念,人类疾病可分为三大类。第 类为单基因病。这类疾病已发现6000余种,其主要病因是某一特定基因的结构发生改变, 属于单基因病的如多指症、白化病、早老症等。第二类为多基因病。这类疾病的发生涉及两 个以上基因的结构或表达调控的改变,如高血压、冠心病、糖尿病、哮喘病、骨质疏松症 神经性疾病、原发性癫痫、肿瘤等。第三类为获得性基因病。这类疾病由病原微生物通过感 染将其基因入侵到宿主基因引起。 4.环境保护及其他 在环境保护上,基因芯片也广泛的用途,一方面可以快速检测污染微生物或有机化合物 对环境、人体、动植物的污染和危害,同时也能够通过大规模的筛选寻找保护基因,制备防 治危害的基因工程药品、或能够治理污染源的基因产品。基因芯片还可用于司法。另外芯片 技术可以用来筛选农作物的基因突变,并寻找高产量、抗病虫、抗干旱、抗冷冻的相关基因 也可以用于基因扫描及基因文库作图、商品检验检疫等领域。目前该类市场尚待开发。 1.制造技术 基因芯片从实验室走向工业化却是直接得益于探针固相原位合成技术和照相平板印刷 技术的有机结合以及激光共聚焦显微技术的引入。它使得合成、固定高密度的数以万计的探 针分子切实可行,而且借助激光共聚焦显微扫描技术使得可以对杂交信号进行实时、灵敏、 准确的检测和分析。 2.基因、蛋白质等前沿研究 对生物芯片工业来讲,除去制作技术外,关键就是芯片上放置的基因和蛋白质等物质了 如果制作用于检测某人核苷酸多态性以诊断某种遗传病,或者用于基因测序,那么芯片探针 上一般放置的是有8个碱基的寡聚核苷酸片段,基因芯片和蛋白质芯片则相应放置的是基因 标志性片段EST(可表达的基因标志性cDNA序列片段,可以通过对mRNA的双端尾侧的几百 个碱基进行测序得到)、全长基因或蛋白质。因此制作生物芯片首先要解决的是DNA探针华东理工大学 《酶工程》讲义 4 快。帕洛阿尔托的 Syntenl 公司声称它的芯片衡量细胞中基因活动最有效，公司正在利用基 因芯片研究前列腺癌等疾病。圣迭戈的 Nanogen 公司计划进入诊断艾滋病毒和其它传染病的 市场。Incyte 制药公司与 Affymetrix 公司合作生产针对各种疾病的基因分析芯片供药品研 究使用。 但是，基因芯片要成为实验室研究或临床可以普遍采用的技术仍有一些关键问题亟待解 决如(1)基因芯片的特异性的提高；(2)样品制备和标记操作的简化；(3)增加信号检测的灵 敏度；(4)高度集成化样品制备、基因扩增、核酸标记及检测仪器的研制和开发。 （二）国内 ⒈ 上海细胞所与陕西超群公司；⒉ 第四军医大与陕西高科集团；⒊ 联合基因科技公 司与第一军医大；⒋ 清华大学生物芯片研发中心。 四、我国生物芯片产业化的前景 （一）市场 ⒈ 药物筛选和新药开发。 ⒉ 中药基因组学研究和我国的中药现代化。 中药基因组学的含义是通过现代科学技术手段结合传统中药理论和现代科学理论，将中 药的药性、功能及主治与其对特定疾病相关基因表达调控的影响关联起来，在分子水平上用 现代基因组学，特别是功能或疾病基因组学的理论来诠释传统中药理论及作用机理。 ⒊ 疾病诊断 基因芯片作为一种先进的、大规模、高通量检测技术，应用于疾病的诊断，其优点有以 下几个方面：一是高度的灵敏性和准确性；二是快速简便；三是可同时检测多种疾病。 人类所有疾病都直接、间接与基因有关，根据基因概念，人类疾病可分为三大类。第一 类为单基因病。这类疾病已发现 6000 余种，其主要病因是某一特定基因的结构发生改变， 属于单基因病的如多指症、白化病、早老症等。第二类为多基因病。这类疾病的发生涉及两 个以上基因的结构或表达调控的改变，如高血压、冠心病、糖尿病、哮喘病、骨质疏松症、 神经性疾病、原发性癫痫、肿瘤等。第三类为获得性基因病。这类疾病由病原微生物通过感 染将其基因入侵到宿主基因引起。 ⒋ 环境保护及其他 在环境保护上，基因芯片也广泛的用途，一方面可以快速检测污染微生物或有机化合物 对环境、人体、动植物的污染和危害，同时也能够通过大规模的筛选寻找保护基因，制备防 治危害的基因工程药品、或能够治理污染源的基因产品。基因芯片还可用于司法。另外芯片 技术可以用来筛选农作物的基因突变，并寻找高产量、抗病虫、抗干旱、抗冷冻的相关基因， 也可以用于基因扫描及基因文库作图、商品检验检疫等领域。目前该类市场尚待开发。 （二）生产 ⒈ 制造技术 基因芯片从实验室走向工业化却是直接得益于探针固相原位合成技术和照相平板印刷 技术的有机结合以及激光共聚焦显微技术的引入。它使得合成、固定高密度的数以万计的探 针分子切实可行，而且借助激光共聚焦显微扫描技术使得可以对杂交信号进行实时、灵敏、 准确的检测和分析。 ⒉ 基因、蛋白质等前沿研究 对生物芯片工业来讲，除去制作技术外，关键就是芯片上放置的基因和蛋白质等物质了。 如果制作用于检测某人核苷酸多态性以诊断某种遗传病，或者用于基因测序，那么芯片探针 上一般放置的是有 8 个碱基的寡聚核苷酸片段，基因芯片和蛋白质芯片则相应放置的是基因 标志性片段 EST（可表达的基因标志性 cDNA 序列片段，可以通过对 mRNA 的双端尾侧的几百 个碱基进行测序得到）、全长基因或蛋白质。因此制作生物芯片首先要解决的是 DNA 探针