基因芯片与高通量测序.docx

基因芯片：将大量(通常每平方厘米点阵密度高于400 )探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子 进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。通俗地说，就 是通过微加工技术，将数以万计、乃至百万计的特定序列的DNA片段(基因探针)，有规律地排列固定 于2cm2的硅片、玻片等支持物上，构成的一个二维DNA探针阵列，与计算机的电子芯片十分相似，所 以被称为基因芯片。当溶液中带有荧光标记的核酸序列TATGCAATCTAG与基因芯片上对应位置的核酸 探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。据此可 重组出靶核酸的序列。基因探针是人工合成的碱基序列。，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列， 在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。 它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进 行分析。基因芯片通过应用平面微细加工技术和超分子自组装技术，把大量分子检测单元集成在一个微 小的固体基片表面，可同时对大量的核酸和蛋白质等生物分子实现高效、快速、低成本的检测和分析 基因芯片制作、芯片制备目前制备芯片主要以玻璃片或硅片为载体，采用原位合成和微矩阵的方法将寡核苷酸片段或cDNA作为 探针按顺序排列在载体上。芯片的制备除了用到微加工工艺外，还需要使用机器人技术。以便能快速、 准确地将探针放置到芯片上的指定位置。2、样品制备生物样品往往是复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不能直接与芯片反应，有时样品的量 很小。所以，必须将样品进行提取、扩增，获取其中的蛋白质或DNA、RNA，然后用荧光标记，以提高 检测的灵敏度和使用者的安全性。3、杂交反应杂交反应是荧光标记的样品与芯片上的探针进行的反应产生一系列信息的过程。选择合适的反应条件能 使生物分子间反应处于最佳状况中，减少生物分子之间的错配率。4、信号检测和结果分析杂交反应后的芯片上各个反应点的荧光位置、荧光强弱经过芯片扫描仪和相关软件可以分析图像，将荧 光转换成数据，即可以获得有关生物信息。基因芯片技术发展的最终目标是将从样品制备、杂交反应到 信号检测的整个分析过程集成化以获得微型全分析系统(micro total analyticalsystem)或称缩微芯片实验室(laboratory on a chip)。使用缩微芯片实验室，就可以在一个封闭的系 统内以很短的时间完成从原始样品到获取所需分析结果的全套操作。高通量测序：高通量测序技术(High-throughput sequencing )又称“下一代”测序技术 ("Next-generation" sequencing technology)，以能一次并行对几十万到几百万条DNA分子进行序列测 定和一般读长较短等为标志。高通量测序另一个被广泛应用的领域是小分子RNA或非编码RNA(ncRNA )研究。测序方法能轻易的解决芯片技术在检测小分子时遇到的技术难题(短序列，高度同源)， 而且小分子RNA的短序列正好配合了高通量测序的长度，使得数据'不浪费”，同时测序方法还能在实验 中发现新的小分子RNA。基因组廿hM的蝮机打断ibNA片段的末复I将'4醐基加入I册NA片段的3味勰I在DNA片段的末端HLL特定接头IPCR扩瘪距上接头GGDhM片段文库剧；DN4在Cluster Station的成簇扩增iIlluhibia眼 Analyzer 上的测序I生物信息堪装/分柝jlum服S碘瞒以诚序流程r5'投好接和纯化3 ,接捋接纯化RT-PCR扩增FSmall RNA文库的细七宣交库的检测DNA在austM Shrh。成簇扩增4Iltumina Senome Analyzer±fflSl!l序=二二I生物信息学分析Illumina数砌禧逃谱测序流程EMcDNA第二链的合成'限制性肉切WNionr的酶切，-jSSEX Nlain Adapter 1f限制性内切茜Mme!的魄切1连接GEX Adapter 2IAdaptertf DNN 产物和»文库的检测-JDNA在Cluster Statfoith的成质扩增IIllumirw Genome Analyze上的观序*生物信息学分折Mmma文座的检测DNA在Cluster Stat bn±的成族扩增理 I响 ins Gerwrrw Anolyzer±S®l!l 序生物信息学分析MicroRNA测序原理：研究microRNA的方法主要是通过实时定量PCR以及基因芯片技术，这些方 法主要关注microRNA的表达与定量，并仅局限于研究那些序列信息或二级茎环结构信息已知的word格式-可编辑-感谢下载支持microRNA，无法寻找和发现新的microRNA分子。使研究人员能够直接对样本中指定大小的所有 microRNA分子进行高通量测序，在无需任何序列信息的前提下研究microRNA的表达谱并在此基础上 发现和鉴定新的microRNA分子，并提供了更加灵活和深入的研究分析方法，这是传统的研究方法所无 法比拟的。$奄5岛榔I宙03"外顷Jdl担俚命质HliLWl MicroRNA芯片：这一技术的原理是收集待测样品中的miRNA，与特定芯片上互补的探针杂交，通 常待测样品中的miRNA 3'端会标记上荧光基团，杂交洗涤后可扫描荧光强度，大量数据处理后便可筛选 出有显著表达差异的miRNA。由于芯片技术采用大规模微阵列技术，一张芯片上可以同时分析成百上千 的探针，大大提高了筛选的速度和通量，因此是miRNA高通量研究的首选。而且由于miRNA芯片的高 通量特点，比较于Northern杂交，RT-PCR，液相杂交等方法，miRNA芯片技术是一种更理想的快速有 效的检测miRNA表达图谱的方法。