生物芯片的应用领域很广，最大用途在于疾病 临床上，同样药物的剂量对病人甲有效可能对 检测，以下分别讨论。 病人乙不起作用，而对病人丙则可能有副作用。在 药物疗效与副作用方面，病人的反应差异很大。这 1.基因表达水平的检测 主要是由于病人遗传学上存在差异（单核苷酸多态 用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速 性，SNP),导致对药物产生不同的反应。如果利 地检测出成千上万个基因的表达情况。谢纳等人用 用基因芯片技术对患者先进行诊断，再开处方，就 外周血淋巴细胞的cDNA文库构建一个代表1046 可对病人实施个体优化治疗。另一方面，在治疗中， 个基因的cDNA微阵列，来检测体外培养的T细胞 很多同种疾病的具体病因是因人而异的，用药也应 对热休克反应后不同基因表达的差异，发现有5 因人而异。例如乙肝有较多亚型，HBV基因的多 个基因在处理后存在非常明显的高表达，11个基 个位点如S、P及C基因区易发生变异。若用乙肝 因中度表达增加和6个基因表达明显抑制。该结果 病毒基因多态性检测芯片每隔一段时间就检测一 还用荧光素交换标记对照和处理组及RNA印迹方 次，这对指导用药防止乙肝病毒耐药性很有意义。 法证实。在HGP完成之后，用于检测在不同生理、 病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯 5.测序 片为期不远了。 基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交 产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测 2.基因诊断 定方法快速而具有十分诱人的前景。研究人员用含 从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片 135000个寡核苷酸探针的阵列测定了全长为 杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离 16.6kb的人线粒体基因组序列，准确率达99%。用 出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通 含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩 过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA 猩和人BRCAI基因序列差异，结果发现在外显子 信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏 约3.4伙b长度范围内的核酸序列同源性在98.2%到 感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现 83.5%之间，提示了二者在进化上的高度相似性。 代化诊断新技术。 3.药物筛选 6.生物芯片市场 利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、 生物芯片的成熟和应用一方面将为下个世纪 器官基因表达的差异。如果再cDNA表达文库得到 的疾病诊断和治疗、新药开发、分子生物学、航空 的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛 航天、司法鉴定、食品卫生和环境监测等领域带来 选到起作用的部分物质。还有，利用RNA、单链 一场革命：另一方面生物芯片的出现为人类提供了 DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更 能够对个体生物信息进行高速、并行采集和分析的 有利与靶分子相结合，可将核酸库中的RNA或单 强有力的技术手段，故必将成为未来生物信息学研 链DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成 究中的一个重要信息采集和处理平台。 蛋白质RNA或蛋白质DNA复合物，可以筛选特 生物芯片充分利用了生物科学、信息学等当今 异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和RNA库的 带头学科的成果，在医学、生命科学、环境科学等 结合在药物筛选中将得到广泛应用。 凡与生命活动有关的领域均有重大应用前景，它不 仅为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化，为 4.个体化医疗 人类的疾病诊断、治疗和防治开辟全新的途径，为 生物大分子的全新设计和药物开发药物基因组学生物芯片的应用领域很广，最大用途在于疾病 检测，以下分别讨论。 1. 基因表达水平的检测 用基因芯片进行的表达水平检测可自动、快速 地检测出成千上万个基因的表达情况。谢纳等人用 外周血淋巴细胞的 cDNA 文库构建一个代表 1046 个基因的 cDNA 微阵列，来检测体外培养的 T 细胞 对热休克反应后不同基因表达的差异，发现有 5 个基因在处理后存在非常明显的高表达，11 个基 因中度表达增加和 6 个基因表达明显抑制。该结果 还用荧光素交换标记对照和处理组及 RNA 印迹方 法证实。在 HGP 完成之后，用于检测在不同生理、 病理条件下的人类所有基因表达变化的基因组芯 片为期不远了。 2. 基因诊断 从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片 杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离 出 DNA 与 DNA 芯片杂交就可以得出病变图谱。通 过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的 DNA 信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏 感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现 代化诊断新技术。 3. 药物筛选 利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、 器官基因表达的差异。如果再 cDNA 表达文库得到 的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛 选到起作用的部分物质。还有，利用 RNA、单链 DNA 有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更 有利与靶分子相结合，可将核酸库中的 RNA 或单 链 DNA 固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成 蛋白质-RNA 或蛋白质-DNA 复合物，可以筛选特 异的药物蛋白或核酸，因此芯片技术和 RNA 库的 结合在药物筛选中将得到广泛应用。 4. 个体化医疗 临床上，同样药物的剂量对病人甲有效可能对 病人乙不起作用，而对病人丙则可能有副作用。在 药物疗效与副作用方面，病人的反应差异很大。这 主要是由于病人遗传学上存在差异（单核苷酸多态 性，SNP），导致对药物产生不同的反应。如果利 用基因芯片技术对患者先进行诊断，再开处方，就 可对病人实施个体优化治疗。另一方面，在治疗中， 很多同种疾病的具体病因是因人而异的，用药也应 因人而异。例如乙肝有较多亚型，HBV 基因的多 个位点如 S、P 及 C 基因区易发生变异。若用乙肝 病毒基因多态性检测芯片每隔一段时间就检测一 次，这对指导用药防止乙肝病毒耐药性很有意义。 5. 测序 基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交 产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测 定方法快速而具有十分诱人的前景。研究人员用含 135000 个寡 核苷 酸探 针的阵 列测 定了 全长为 16.6kb 的人线粒体基因组序列，准确率达 99%。用 含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩 猩和人 BRCA1 基因序列差异，结果发现在外显子 约 3.4kb 长度范围内的核酸序列同源性在 98.2%到 83.5%之间，提示了二者在进化上的高度相似性。 6. 生物芯片市场 生物芯片的成熟和应用一方面将为下个世纪 的疾病诊断和治疗、新药开发、分子生物学、航空 航天、司法鉴定、食品卫生和环境监测等领域带来 一场革命；另一方面生物芯片的出现为人类提供了 能够对个体生物信息进行高速、并行采集和分析的 强有力的技术手段，故必将成为未来生物信息学研 究中的一个重要信息采集和处理平台。 生物芯片充分利用了生物科学、信息学等当今 带头学科的成果，在医学、生命科学、环境科学等 凡与生命活动有关的领域均有重大应用前景，它不 仅为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化，为 人类的疾病诊断、治疗和防治开辟全新的途径，为 生物大分子的全新设计和药物开发药物基因组学