基因组合分析
几种生物芯片平台之间的比较
Phillip Stafford,Peng Liu
节选自“Microarray Methods and Applications-Nuts & Bolts", Edited by: Gary Hardiman, Ph.D.

         DNA芯片分析已经成为一个强大的工具用来同时监测成千上万基因的转录水平。这一平行分析技术可以进行肿瘤预后和分级,鉴别基因功能,药物靶识别,转录因子靶识别,毒理评估,路径识别,以及创立细胞功能的系统化基因工作模型。所有这些生物芯片的应用依赖于生物芯片平台的准确和精确的数据,以便于正确检测到低拷贝数转录物和检测两倍以下的差异表达。这一章展示了一个简单的总体介绍,对于四种独立的生物芯片平台用相同制备的样品,比较它们的技术的差异和生物学偏差,以及表达生物芯片的绝对分辨率。

不同芯片平台得到的数据
     众多厂家中的几个生物芯片生产厂家已经突出成为领导地位;多种平台技术摆在使用者面前。通过几个生物芯片新闻组的衡量,连同同等制备的目的片段的实用性,选择了四个生物芯片生产厂家.Affymetrix生产多种生物芯片产品,但我们将检测包含45,000探针组和22,283分析探针的人基因组HG-U133A芯片。Agilent生产原位合成的用25-mers60-mers探针的寡核苷酸芯片和cDNA点样芯片;我们分析了利用原位合成60-mers探针包含18,000人类基因的Human1A芯片(使用了两组Agilent数据,Agilent cDNA芯片被用于差异基因表达比较,Human 1A芯片被用于在图15-1b中的重复数据计算)Amersham只生产预点样芯片;在这一比较中我们选用包含10,012唯一探针的Human Uniset I生物芯片(在测试的芯片中,只有Amersham芯片提供有问题的探针的预遮盖。分析探针的总数可能与列出的10,012个探针不同;这在可应用的分析中说明了)Mergen提供包含11,904人类基因的HO5人预点样芯片。为了得到性能比较结果,实验者可能希望鉴别每个细胞少于一个转录物的表达水平,因此没有扣除低强度数据。虽然这些探针数值可能接近背景,数学上我们希望利用所有数据以便于我们可以确定真正的检测极限而不论拷贝数有多少。每种芯片正式的性能指标被列在表15-1中,人肝脏和心脏组织之间差异表达和重复的散点图,以及聚类分析结果被显示在图15-1b中。
   利用任意三个重复芯片来估计重复性哦显示在图15-2C中,在三块人心脏芯片中每两组的比率被用来计算在第95 percentile的最小可检测的倍数变化(MDFC:最小可检测的倍数变化,是计算出的倍数变化值,在这一数值内95%的生物学探针保留在芯片与芯片之间的比较中))Amersham芯片的MDFC对于9302个可用探针是1.32倍,Affymetrix22,283个探针是1.92倍,Agilent18,006个探针是1.67倍,Mergen11,904个探针是2.46倍。

 

生物芯片功能分析
    对于这一分析我们选择了在强度和错误之间相关性最低的一个芯片平台,换句话说,该系统提供了最高的信噪比和最小的芯片与芯片之间的偏差,

    荧光强度和错误率之间的相关性最低。CodeLink平台被选中因为即使低强度的基因也得到相对低的芯片与芯片之间的偏差(15-1b,中间右侧,15-2a),而且可以从厂家得到大量的重复芯片。

讨 论:
   
结果显示,CodeLink生物芯片平台得到基因与基因之间和芯片与芯片之间重复性好的准确数据,这是由于它精确的探针点样和芯片表面的低荧光背景。利用CodeLink系统可以得到高质量的数据。因此,我选择了CodeLink小鼠Uniseti芯片来进行以后的生物学实验分析。

表15-1:用来做比较的四个生物芯片平台
Affymetrix和Agilent用原位探针合成而Amersham和Mergen用预合成点样寡核苷酸。Agilent和Mergen采用双色系统;Affymetrix和Amersham利用单色荧光得到数据。
Affymetrix HG-U133:
◆ Photolithography and in situ combinatorial chemistry allows synthesis kf oligonucle-otide probes at high density.One color.
◆ 45,000 probe sets,33,000 genes,11 probe pairs/sequence
◆ Feature size:18m
◆ Oligo length:Z5-mer
Agilent Human1A:
◆ in situ ink-jet-deposited phosphoramidite oligonucleotide synthesis of 60-mer probes.Two color.
◆ -17,000 probes
◆ Feature size:135m
◆ Oligo length:60-mer
Amersham USH1:
◆ Piezo-spottde presynthes ized oligonucleotides covalently linked to a proprietay 3D surface .One color.
◆ -10,000 prodes Feature size:180m
◆ Oligo length:30-mer
Mergen HOS:
◆ Pin-spotted presynthesized oligonucleotides covalently linked to aproprietary 3D surface. Two color.
◆ -12,000 prodes
◆ Feature size:180m
◆ Oligo length:30-mer
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