基因芯片


基因芯片

gene chip

 

 

实验原理

 

基因芯片 (gene chip)是目前生物芯片家族中最完善、应用最广泛的芯片,将许多特定的寡聚核苷酸或DNA片段(称为探针)固定在芯片的每个预先设置的区域内,将待测样本标记后同芯片进行杂交,利用碱基互补配对原理进行杂交,通过检测杂交信号并进行计算机分析,从而检测对应片段是否存在、存在量的多少,以用于基因的功能研究和基因组研究、疾病的临床诊断和检测等众多方面。运用缩微技术,基因芯片能够同时分析成千上万个生物样本,将许多不连续的分析过程集成于玻璃介质上,使这些分析过程连续化、微型化、集成化和自动化。其中最成功的典型基因芯片是在介质表面有序地点阵排列DNA,因此又叫DNA微阵列(DNA microarray)。

基因芯片的基本原理是利用杂交的原理,即DNA根据碱基配对原则,在常温下和中性条件下形成双链DNA分子,但在高温、碱性或有机溶剂等条件下,双螺旋之间的氢键断裂,双螺旋解开,形成单链分子(称为DNA变性,DNA变性时的温度称Tm值)。变性的DNA黏度下降,沉降速度增加,浮力上升,紫外吸收增加。当消除变性条件后,变性DNA两条互补链可以重新结合,恢复原来的双螺旋结构,这一过程称为复性。复性后的DNA,其理化性质能得到恢复。利用DNA这一重要理化特性,将两个以上不同来源的多核苷酸链之间由于互补性而使它们在复性过程中形成异源杂合分子的过程称为杂交(hydridization)。杂交体中的分子不是来自同一个二聚体分子。由于温度比其他变性方法更容易控制,当双链的核酸在高于其变性温度(Tm值)时,解螺旋成单链分子;当温度降到低于Tm值时,单链分子根据碱基的配对原则再度复性成双链分子。因此通常利用温度的变化使DNA在变性和复性的过程中进行核酸杂交。

基因芯片包括:

 

1、lnRNA芯片 

 

 

lncRNA芯片特点

  1. 唯一全转录本技术设计的LncRNA芯片,欧易生物与affymetrix共同设计完成;唯一一款针对lncRNA全转录本设计的芯片,affymetrix全球首款和企业合作的lncRNA芯片产品

  2. 27,134条coding基因和63,542条non-coding,基因信息最新最全;27,134条coding基因和63,542条non-coding,affymetrix所有商业产品,lncRNA信息最全的一款芯片。

  3. Affymetrix认证服务商;

  4. 提供特色lncRNA高级分析内容。

     

lncRNA芯片应用:筛选差异表达的lncRNA和mRNA、lncRNA功能注释、lncRNA调控机制预测。

lncRNA芯片技术流程

 

2、mRNA芯片

 

实验原理

mRNA 表达谱基因芯片是用于基因功能研究的一种基因芯片。是目前技术比较成熟,应用最广泛的一种基因芯片。

用不同的荧光染料通过逆转录反应将不同组织或细胞的mRNA分别标记成不同的探针,将探针混合后与芯片上的基因进行杂交、洗涤,用特有的荧光波长扫描芯片,得到这些基因在不同组织或细胞中的表达谱图片,再通过计算机分析出这些基因在不同组织中表达差异的重要信息。是基因功能研究的一种重要手段。

 

技术应用

对来源于不同个体(正常人与患者)、不同组织、不同细胞周期、不同发育阶段、不同分化阶段、不同病变、不同刺激(包括不同诱导、不同治疗阶段)下的细胞内的mRNA或逆转录后产生的cDNA与表达谱基因芯片进行杂交,可以对这些基因表达的个体特异性、组织特异性、发育阶段特异性、分化阶段特异性、病变特异性、刺激特异性进行综合的分析和判断,迅速将某个或几个基因与疾病联系起来,极大地加快这些基因功能的确立,同时进一步研究基因与基因间相互作用的关系。无论何种研究领域,利用表达谱基因芯片可以获得大量与研究领域相关的基因,使研究更具目的性和系统性,同时也拓宽研究领域。

我公司主要采用美国Affymetrix 公司基因芯片技术平台。Affymetrix 公司是基因芯片产业先行者,其开发的寡核苷酸原位光刻合成专利技术(light-controlled in situ synthesis of DNA microarrays),是目前最高密度的芯片制备技术。Affymetrix 公司以其完备的芯片设计,稳定可靠的分析结果和强大的生物信息学分析能力,帮助研究人员在短时间内获得大量可靠的结果,为后续研究提供重要的线索和帮助。

 

实验流程

客户提供实验组及对照组样本——RNA抽提和纯化——RNA样品质控——total RNA中的mRNA进行放大、标记和纯化——芯片杂交——结果扫描——结果分析

 

3、miRNA芯片

 

miRNA芯片应用:检测miRNA表达水平、差异miRNA筛选、差异miRNA靶基因预测

miRNA芯片分析流程

 

 

数据分析(以miRNA芯片分析为例)

 

标准分析

芯片预处理与标准化;

筛选差异表达microRNA;

microRNA聚类图、火山图以及热图等;

microRNA靶基因预测,基于多数据库整合的靶基因预测以及上海丰核自主知识产权的预测软件同时识别;

对预测的microRNA的靶基因进行GO富集分析通路富集分析等。

 

个性化分析

1.microRNA网络分析:microRNA靶基因失调网络;microNRA功能协同作用网络。

2.microRNA与其他芯片整合分析:与lncRNAs芯片结果联合分析(ceRNA Analysis);与mRNA芯片整合分析;与DNA甲基化芯片结果联合分析。

3.与临床数据整合分析