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微陣列

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Example of an approximately 40,000 probe spotted oligo microarray with enlarged inset to show detail.

DNA微陣列DNA microarray)又稱DNA陣列DNA芯片,比較常用的名字是基因芯片(gene chip)。是一塊帶有DNA微陣列(microarray)的特殊玻璃片或硅芯片片,在數(shù)平方公分之面積上布放數(shù)千或數(shù)萬個核酸探針;檢體中的DNA、cDNA、RNA等與探針結合后,借由-{zh-cn:熒光;zh-tw:螢光}-或電流等方式偵測。經由一次測驗,即可提供大量基因序列相關資訊。它是基因組學遺傳學研究的工具。研究人員應用基因芯片就可以在同一時間定量的分析大量(成千上萬個)的基因表現(xiàn),具有快速、精確、低成本之生物分析檢驗能力。

目錄

生產方式

基因芯片的制作方式基本可分為以下幾型:

Stanford型

由美國斯坦福大學開發(fā)的cDNA array的制作方法,將預先合成好的核酸探針布放于玻片載體上。 優(yōu)點:設計較長的探針長度可增加專一性。 缺點:芯片密度較光罩法低,并須有良好的保存設計。

這種方法又可分為點制法與印制法。

點制法是小規(guī)模生產或實驗室自制的低密度芯片,以機械手臂上帶有毛細作用的細微刻痕的鋼針,將核酸探針溶液點放于玻片或聚酯纖維膜上。成本低廉,適合探針數(shù)少或制造需求量不大的狀況。

印制法是從噴墨打印機的方式變化而來,用加熱氣泡的方式將核酸探針印于玻片上。使用制作良好的噴頭可同時實現(xiàn)高密度、長探針的基因芯片;例如PhalanxJet。

原位合成法

原位合成(in situ synthesised),是原來用于電子芯片制作的光刻法(Photolithography),轉為核酸序列的合成技術。利用光罩控制反應位置,將核苷酸分子依序列一個一個接上去;可大量生產超高密度的芯片。由于制程與光罩成本等因素,這種方法做出的探針長度約在25-mer以下;因此同一個基因需要多個探針對應,以避免誤判。主要生產廠有 Affymetrix、Roche NimbleGen等。

微珠布放法

Illumina公司有其獨特的微珠陣列,將核酸探針制作于微小顆粒上,再將其布放于特制玻片。

qPCR array

在96孔或384孔標準PCR盤或384孔微流體盤中,預先合成好即時PCR引子與探針,將檢體注入后以定量PCR方式進行反應與偵測分析。分析量比傳統(tǒng)芯片少,屬于低密度陣列,但兼具準確定量與定性;并且設備與技術門檻低,一般分子生物實驗室即可自行操作。 新的中密度qPCr array:OpenArray是Applied Biosystems(應用生命系統(tǒng)公司,隸屬于Life Technologies集團)產品,在玻片大小的疏水性基板中分為數(shù)十個矩陣區(qū)域;矩陣內為親水性表面的微孔,有一組預先合成好的引子與探針。現(xiàn)有的規(guī)格是每片玻片有12*4(48)個矩陣區(qū)域,每個區(qū)域為8*8(64)孔。預計2012年有新的12K芯片與專用機臺上市。

原理

微陣列原理

種類

已商業(yè)化的芯片

DNA微陣列(DNA-microarray):檢測樣本的genomic DNA,作為基因型別鑒定之檢測。

cDNA微陣列(cDNA-microarray):或稱expression array,將樣本中的mRNA轉為cDNA后進行檢測,作為基因表現(xiàn)程度之檢測與比較。

miRNA微陣列(miRNA-microarray):檢測miRNA相關的基因調控機制。

ChIP-chip :chromatin immunoprecipitation on chip

高通量核酸定序芯片:合并特殊PCR反應及微陣列偵測技術轉作為基因定序之用。

臨床檢測微管芯片:將低密度微陣列附于特制檢驗管底部,用以檢測特定病原癌癥指標的試劑組。

CGH芯片:染色體芯片(array Comparative Genomic Hybridization,aCGH或稱Chromosomal Microarray Analysis,CMA)

SNP芯片:可檢測基因多型性(Polymorphisms)。

基因甲基化芯片:檢測DNA被甲基化修飾程度。

近商業(yè)化或開發(fā)中的芯片

電子定序芯片:結合奈米電機與電子學做為快速高通量核酸定序用的芯片。

微流體學(microfluidics)之臨床診斷用芯片。

參考文獻

參見


參考來源

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