基因芯片发展历史

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所属分类:生物信息学

基因芯片(genechip)(又称DNA芯片、生物芯片)的原型是80年代中期提出的。基因芯片的测序原理是杂交测序方法,即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法,在一块基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探针。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。

基因芯片发展历史

俄罗斯科学院恩格尔哈得分子生物学研究所和美国阿贡国家实验室(ANL)的科学家们最早在文献中提出了用杂交法测定核酸序列(SBH)新技术的想法。当时用的是多聚寡核酸探针。几乎与此同时英国牛津大学生化系的Sourthern等也取得了在载体固定寡核苷酸及杂交法测序的国际专利。

在这些技术储备的基础上,1994年在美国能源部防御研究计划署、俄罗斯科学院和俄罗斯人类基因组计划1000多万美元的资助下研制出了一种生物芯片,并用于检测尽地中海病人血样的基因突变,筛选了一百多个外地中海贫血已知的突变基因。这种生物芯片的基因译码速度比传统的Sanger和MaxaxGilbert法快1000倍,是一种有希望的快速测序方法。

抢先发展技术,尽快占领市场是市场经济竞争中取得胜利的信条。生物芯片目前正处于激烈的技术竞争状态中。Packard仪器公司发展的是诊断用的以凝胶为基础的中等密度的芯片。

而Affymetrix公司则已成功地应用了光导向平板印刷技术直接在硅片上合成寡核苷酸点阵的高密度芯片而领先于芯片分析领域。该公司与惠普公司合作开发出专用的能扫描40万点点阵的基因芯片扫描仪,同时又开发出同时可平行通过几块芯片的流路工作站和计算机软件分析系统。

组合成一套较完整的芯片制造、杂交、检测扫描和数据处理系统。不久GenralScanningInc与制造点样头的Telechem公司和制造机械手的Cartesian公司研制的300型(两激光)4000型和5000型(四激光)激光共聚扫描仪和相应的分析软件,构成一套用户可任意点样制作芯片的工作系统。

欧洲各公司也不甘落后,纷纷投入竞争,例如GeneticCo.UK研制出QBot点样器,Q-Pix克隆挑拣仪及Q-Fill制芯片设备。

Sequenom则推出250位点的Spectrochip并采用质谱法测读结果,而德国肿瘤研究所则用就位合成的肽核酸低密度(8cm×12cm片上1000个点)的作表达谱及诊断用的探针芯片。如今,DNA芯片已经在基因序列分析、基因诊断、基因表达研究、基因组研究、发现新基因及各种病原体的诊断等生物医学领域表现出巨大的应用前景。

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