微阵列

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

DNA微阵列DNA microarray)又称DNA阵列DNA芯片,比较常用的名字是基因芯片(gene chip)。是一块带有DNA微阵列(microarray)的特殊玻璃片或硅芯片片,在数平方公分之面积上布放数千或数万个核酸探针;检体中的DNA、cDNA、RNA等与探针结合后,借由-{zh-cn:荧光;zh-tw:萤光}-或电流等方式侦测。经由一次测验,即可提供大量基因序列相关资讯。它是基因组学遗传学研究的工具。研究人员应用基因芯片就可以在同一时间定量的分析大量(成千上万个)的基因表现,具有快速、精确、低成本之生物分析检验能力。

目录

生产方式

基因芯片的制作方式基本可分为以下几型:

Stanford型

由美国斯坦福大学开发的cDNA array的制作方法,将预先合成好的核酸探针布放于玻片载体上。 优点:设计较长的探针长度可增加专一性。 缺点:芯片密度较光罩法低,并须有良好的保存设计。

这种方法又可分为点制法与印制法。

点制法是小规模生产或实验室自制的低密度芯片,以机械手臂上带有毛细作用的细微刻痕的钢针,将核酸探针溶液点放于玻片或聚酯纤维膜上。成本低廉,适合探针数少或制造需求量不大的状况。

印制法是从喷墨打印机的方式变化而来,用加热气泡的方式将核酸探针印于玻片上。使用制作良好的喷头可同时实现高密度、长探针的基因芯片;例如PhalanxJet。

原位合成法

原位合成(in situ synthesised),是原来用于电子芯片制作的光刻法(Photolithography),转为核酸序列的合成技术。利用光罩控制反应位置,将核苷酸分子依序列一个一个接上去;可大量生产超高密度的芯片。由于制程与光罩成本等因素,这种方法做出的探针长度约在25-mer以下;因此同一个基因需要多个探针对应,以避免误判。主要生产厂有 Affymetrix、Roche NimbleGen等。

微珠布放法

Illumina公司有其独特的微珠阵列,将核酸探针制作于微小颗粒上,再将其布放于特制玻片。

qPCR array

在96孔或384孔标准PCR盘或384孔微流体盘中,预先合成好即时PCR引子与探针,将检体注入后以定量PCR方式进行反应与侦测分析。分析量比传统芯片少,属于低密度阵列,但兼具准确定量与定性;并且设备与技术门槛低,一般分子生物实验室即可自行操作。 新的中密度qPCr array:OpenArray是Applied Biosystems(应用生命系统公司,隶属于Life Technologies集团)产品,在玻片大小的疏水性基板中分为数十个矩阵区域;矩阵内为亲水性表面的微孔,有一组预先合成好的引子与探针。现有的规格是每片玻片有12*4(48)个矩阵区域,每个区域为8*8(64)孔。预计2012年有新的12K芯片与专用机台上市。

原理

微阵列原理

种类

已商业化的芯片

DNA微阵列(DNA-microarray):检测样本的genomic DNA,作为基因型别鉴定之检测。

cDNA微阵列(cDNA-microarray):或称expression array,将样本中的mRNA转为cDNA后进行检测,作为基因表现程度之检测与比较。

miRNA微阵列(miRNA-microarray):检测miRNA相关的基因调控机制。

ChIP-chip :chromatin immunoprecipitation on chip

高通量核酸定序芯片:合并特殊PCR反应及微阵列侦测技术转作为基因定序之用。

临床检测微管芯片:将低密度微阵列附于特制检验管底部,用以检测特定病原癌症指标的试剂组。

CGH芯片:染色体芯片(array Comparative Genomic Hybridization,aCGH或称Chromosomal Microarray Analysis,CMA)

SNP芯片:可检测基因多型性(Polymorphisms)。

基因甲基化芯片:检测DNA被甲基化修饰程度。

近商业化或开发中的芯片

电子定序芯片:结合奈米电机与电子学做为快速高通量核酸定序用的芯片。

微流体学(microfluidics)之临床诊断用芯片。

参考文献

参见


参考来源

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