我国生物芯片近期研究成果汇总

　　

生物通编者按：生物芯片的出现是近年来高新技术领域中极具时代特征的重大进展，是物理学、微电子 学与分子生物学综合交叉形成的高新技术。这种技术通过微加工工艺在厘米见方的芯片上集成有成千上万个与生命相关的信息分子，它可以对生命科学与医学中的各种生物化学反应过程进行集成，从而实现对基因、配体、抗原等生物活性物质进行高效快捷的测试和分析。它的出现将给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品与环境监督等众多领域带来巨大的革新甚至革命。近期，我国生物芯片的研究也取得了不少成果。以下对近期我国生物芯片成果进行汇总。

 

近期成果：

 

西交大研发出丙肝蛋白芯片检测新技术

西安交通大学第二医院检验科何谦博士等,在一项陕西省科学技术研究发展计划项目基金课题研究中，成功研发出丙型肝炎病毒（HCV）不同片段抗体蛋白芯片检测新技术。该技术的问世，为丙型肝炎患者的确诊、献血人员的筛选及治疗药物的研发等，提供了先进的检测手段。[详细内容]

 

基因芯片筛选优良品种计划与国内新进展

2005年北京大学的朱玉贤教授负责的重点课题“棉花纤维起始与伸长基因的克隆与功能鉴定”，测定了36000个棉花纤维伸长期EST，获得了12230个棉花纤维伸长期uniEST，并制备了含有11692个uniEST的基因芯片，获得相关EST 603个和10个棉花纤维中特异表达的基因，发现了棉花纤维发育过程中显著上调若干条代谢途径，为通过调节植物激素的变化来控制棉花纤维发育奠定了基础。[详细内容]

 

中国研制成200种生物芯片

目前中国已经克隆一批重要功能基因：人类重要生物功能与疾病相关基因，基因数为一千五百个；农作物重要农艺性状相关基因一千二百个；重要病原和工业微生物新基因二百五十一个；功能明确并具有潜在开发前景的基因一百九十二个；用于新产品研制与开发的功能基因四十二个。[详细内容]

 

我国成功制备首个水稻全基因组芯片

我国科研人员最近首次成功制备了水稻全基因组芯片，建立了功能基因数据库系统，为新功能基因的预测和发现奠定了基础。据介绍，这项题为《水稻高产等重要农艺性状相关功能基因研究》的科研课题，属科技部863项目生物和现代农业技术领域的功能基因和生物芯片重大专项；在国家科技部和北京市外国专家局重点扶持下，由北京未名凯拓农业生物技术有限公司、北京—耶鲁联合研究中心（北京大学）、北京生命科学研究所、北京华大基因研究中心、中国科学院遗传与发育生物学研究所等单位研发人员经过四年努力共同完成，2005年12月30日通过科技部组织的验收。[详细内容]

 

基因芯片技术在中医外科中的应用

基因芯片技术充分利用生物科学、信息学等前沿学科的先进成果，以其快速、自动化程度高的特点而广泛应用于医学科研的各个领域，为后基因组时代的生命科学研究提供了一种强有力的工具。北京中医药大学东直门医院裴晓华博士指出，将基因芯片技术运用于中医外科前景广阔。他主要介绍了基因芯片技术在以下几个方面的应用。[详细内容]

 

生物芯片仪器研制项目获四川省科技进步二等奖

由中国科学院光电技术研究所与电工所承担的中国科学院知识创新工程重大项目“生物芯片仪器研制”，日前被四川省人民政府授予2005年度科技进步二等奖。该项目共申报19项国家专利(其中已授理发明专利4项，已授权专利12项，3项软件著作版权)，研发的三类生物芯片仪器整体达国际先进水平。产品以其独特的技术性能、优秀的品质和技术保障条件，深受国内众多科研院所、高等院校、医药卫生、计划生育等相关部门的青睐。日前，已实现年产销量60多台的良好势头，具有广阔的市场和应用前景。[详细内容]

 

家蚕基因研究基因芯片与表达图谱制作成功

从西南大学获悉，家蚕基因芯片与表达图谱于日前制作成功，负责此项课题的专家指出，这是我国在家蚕基因研究领域取得的又一项重大进展，将为我国家蚕产业的发展以及人类防病找到有效途径。2003年，西南大学蚕桑学重点实验室成功绘制出家蚕基因框架图，次年在《科学》上发表，实现了重庆科技工作者在这个世界顶级科学刊物上发表论文零的突破。在家蚕基因框架图的基础上，西南大学家蚕基因研究团队继续攻关、扩大战果，研制出了家蚕基因芯片与表达图谱。[详细内容]

 

“功能基因组和生物芯片”重大科技专项

“功能基因组和生物芯片”重大专项的实施对于推进我国生命科学和生物技术的发展发挥了重要的作用，为我国生物技术产业开辟了广阔的前景，奠定了我国生物芯片新产业的基础。 [详细内容]

 

国外芯片研究最新进展：

加州大学研究人员设计出新的基因组芯片

Affy推出首个全基因组转录产物嵌合芯片

贝克曼推出新型芯片自动化工作站

利用微珠芯片进行IBD研究

新DNA芯片：同时筛选7种病毒

研究人员改良DNA芯片分析

新技术增强DNA芯片性能

 

***技术小讲座***

生物芯片的制备与分类：通常的生物化学反应过程包括三步，即样品的制备，生化反应、结果的检测和分析。可将这三步不同步骤集成为不同用途的生物芯片，所以据此可将生物芯片分为不同的类型。例如用于样品制备的生物芯片，生化反应生物芯片及各种检测用生物芯片等。现在，已经有不少的研究人员试图将整个生化检测分析过程缩微到芯片上，形成所谓的“芯片实验室”(Lab-on-chip)。“芯片实验室”通过微细加工工艺制作的微滤器、微反应器、微泵、微阀门、微电极等以实现对生物样品从制备、生化反应到检测和分析的全过程，从而极大地缩短的检测和分析时间，节省了实验材料。

　　样品制备芯片的目的是将通常需要在实验室进行的多个操作步骤集成于微芯片上。目前，样品制备芯片主要通过升温、变压脉冲以及化学裂解等方式对细胞进行破碎，通过微滤器、介电电泳等手段实现生物大分子的分离。

　　生化反应芯片即在芯片上完成生物化学反应。与传统生化反应过程的区别主要在于它可以高效、快速地完成生物化学反应。例如，在芯片上进行PCR反应[1,2]，可以节约实验试剂，提高反应速度，并可完成多个片段的扩增反应。当前，由于检测和分析的灵敏度所限，通常在对微量核酸样品进行检测时必需事先对其进行一定程度的扩增。所以用于PCR的芯片无疑为快速大量扩增样品多个DNA片段提供了有力的工具。

　　检测芯片顾名思义是用来检测生物样品的。例如用毛细管电泳芯片进行DNA突变的检测，用于表达谱检测、突变分析、多态性测定的DNA微点阵芯片（也称DNA芯片、基因芯片），用于大量不同蛋白检测和表位分析的蛋白或多肽微点阵芯片（也称蛋白或多肽芯片）。

　　芯片实验室是生物芯片技术发展的最终目标。它将样品的制备、生化反应到检测分析的整个过程集约化形成微型分析系统。现在，已经有由加热器、微泵、微阀、微流量控制器、微电极、电子化学和电子发光探测器等组成的芯片实验室问世，并出现了将生化反应、样品制备、检测和分析等部分集成的芯片。例如可以将样品的制备和PCR扩增反应同时完成于一块小小的芯片之上。再如Gene Logic公司设计制造的生物芯片可以从待检样品中分离出DNA或RNA，并对其进行荧光标记，然后当样品流过固定于栅栏状微通道内的寡核苷酸探针时便可捕获与之互补的靶核酸序列。应用其自己开发的检测设备即可实现对杂交结果的检测与分析。这种芯片由于寡核苷酸探针具有较大的吸附表面积，所以可以灵敏地检测到稀有基因的变化。同时，由于该芯片设计的微通道具有浓缩和富集作用，所以可以加速杂交反应，缩短测试时间，从而降低了测试成本。