1.基因诊断 DNA芯片可用于大规模筛查由基因突变所引起的疾病。如DNA芯片用于检测遗传性乳腺和卵巢癌基因BRCA1第11外显子全长3.45kb基因的突变，检测1 5例病人样品，发现14例有基因突变，在二十个对照样品中没有假阳性出现。利用这种技术筛查囊性纤维变性基因CFTR的突变及bata-珠球蛋白基因的突变都取得了成功。预计D NA芯片诊断技术不久将会在疾病的分子诊断方面得到广泛应用，成为一项常规检验和诊断技术。这项技术的高度准确性和高度自动化性对于筛查大量样品具有很大优势。 2.分析基因组及发现新基因 DNA芯片技术用于基因组研究可创造第三代遗传图，即将遗传病表型与DNA上特定的基因序列联系起来。以单核苷酸多态性(SNPs)为标记可帮助区分两个个体遗传物质的差异，若能将所有S NPs全部信息装入DNA芯片则可检测到与之相关的基因间差异。DNA芯片技术在发现新基因及分析各个基因在不同时空表达方面是一项十分有用的技术，它具有样品用量极少，自动化程度高等优点，便于大量筛选新基因。 3.DNA芯片用于基因表达的研究 由于DNA芯片技术可直接测到mRNA的种类及丰度，所以它是研究基因表达的有力工具。用于检测基因表达水平的DNA芯片已被Affymetrix公司的研制人员完成。D NA芯片中包含了几万种人工合成的寡核苷酸探针，可检测转录产物从几个数量级到每个细胞的几个拷贝，均能被定量研究，被检测目的基因可多达1 0,000个。 4.利用DNA芯片技术进行DNA序列分析 DNA芯片用于序列分析原理是依靠短的标记寡核苷酸探针与靶DNA杂交，利用杂交谱重建靶DNA序列，它一次可测定较长片段的DNA序列。 5.进行后基因组研究 基因组测序完成后未知基因的功能研究是一个十分诱人的后基因组研究课题。通过基因打靶技术产生突变株，然后用DNA杂交，可鉴定基因的表型。 DNA芯片技术的应用前景是乐观的，但目前在技术上还存在一些问题。如DNA芯片上原位合成探针难免有错误核苷酸掺入及混入杂质，该技术还需要昂贵的设备，但相信这些问题将随着技术进步而逐步解决，D NA芯片一定会向计算机芯片那样不断升级换代，在医药及生物科学领域发挥越来越大的作用。
天然状态的DNA，在比较高的温度下（70-90℃）会发生变性，这时，双螺旋解开为单链，并变成无规则线团。在光学性质上则产生“增色效应”，即紫外吸收（在260毫微米波长处）值升高。这同一般结晶的熔化现象类似。引起DNA发生“熔解”的温定范围比较窄，只有几度。通常以增色效应达到最大值的一半时的温度叫DNA的熔解温度（或熔点），以符号Tm表示。不同序列的DNA，Tm值不同。DNA中G－C含量越高，Tm值越高，成正比关系。扩展资料：TM的参考值范围：不同的标本类型如血液、尿液、胸腹水等，必须有不同的参考值。不同地区、人群、方法、试剂和设备应建立自己实验室的参考值范围。但目前临床使用的参考值大多为国外文献报道的数据，很少有国内自己的参考范围，对此应向临床说明，供临床诊断和分析疾病时参考。TM基础测定值变化：每个人的TM水平是未知的，且波动较大。在监测患者治疗前、中、后各阶段TM含量的变化时，最好作TM含量变化的曲线图，并以治疗后TM的水平作为特殊的“参考水平”，这对判断疗效和监测复发有很大价值。参考资料来源：百度百科-Tm值
DNA芯片技术，实际上就是一种大规模集成的固相杂交，是指在固相支持物上原位合成(in situ synthesis)寡核苷酸或者直接将大量预先制备的DNA探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面，然后与标记的样品杂交。通过对杂交信号的检测分析，得出样品的遗传信息(基因序列及表达的信息)。由于常用计算机硅芯片作为固相支持物，所以称为DNA芯片。根据芯片的制备方式可以将其分为两大类：原位合成芯片和DNA微集阵列(DNA microarray)。芯片上固定的探针除了DNA，也可以是cDNA、寡核苷酸或来自基因组的基因片段，且这些探针固化于芯片上形成基因探针阵列 DNA芯片技术 。因此，DNA芯片又被称为基因芯片、 cDNA芯片、寡核苷酸阵列等。 作为新一代基因诊断技术，DNA芯片的突出特点在于快速、高效、敏感、经济，平行化、自动化等，与传统基因诊断技术相比，DNA芯片技术具有明显的优势：①基因诊断的速度显著加快，一般可于30 min内完成。若采用控制电场的方式，杂交时间可缩至1 min甚至数秒钟。②检测效率高，每次可同时检测成百上千个基因序列，使检测过程平行化。③基因诊断的成本降低。④芯片的自动化程度显著提高，通过显微加工技术，将核酸样品的分离、扩增、标记及杂交检测等过程显微安排在同一块芯片内部，构建成缩微芯片实验室。⑤因为是全封闭，避免了交叉感染；且通过控制分子杂交的严谨度，使基因诊断的假阳性率、假阴性率显著降低。 DNA芯片技术在肿瘤基因表达谱差异研究、基因突变、基因测序、基因多态性分析、微生物筛选鉴定、遗传病产前诊断等方面应用广泛。如感染性疾病是由于病原微生物(病毒、细菌、寄生虫等)侵入机体而引起。目前已经获得一些生物的全部基因序列，包括141种病毒，几种细菌(流感嗜血杆菌、产甲烷球菌、支原体M.genitalium及实验室常用的大肠杆菌等)和一种真核生物(酿酒酵母)，且数量还在增长。因此，将一种或几种病原微生物的全部或部分特异的保守序列集成在一块芯片上，可快速、简便地检测出病原体，从而对疾病作出诊断及鉴别诊断。用DNA芯片技术可以快速、简便地搜寻和分析DNA多态性，极大地推动法医生物学的发展。比如将个体SNPs设计在一块DNA芯片上，与样品DNA杂交，即可鉴定基因的差异。人的体型、长相约与500多个基因相关，应用DNA芯片原则上可以揭示人的外貌特征、脸型、长相等，这比一般意义的DNA指纹谱又进了一步。 应用DNA芯片还可以在胚胎早期对胎儿进行遗传病相关基因的监测及产前诊断，为人口优生提供有力保证；而且可以全面监测200多个与环境影响相关的基因，这对生态、环境控制及人口健康有着重要意义。 编辑本段技术 DNA芯片技术主要包括四个主要步骤：芯片制备、样品制备、杂交反应和信号检测和结果分析。 1、芯片制备-目前制备芯片主要以玻璃片或硅片为载体，采用原位合成和微矩阵的方法将寡核苷酸片段或cDNA作为探针按顺序排列在载体上。芯片的制备除了用到微加工工艺外，还需要使用机器人技术。以便能快速、准确地将探针放置到芯片上的指定位置。 2、样品制备-生物样品往往是复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不能直接与芯片反应，有时样品的量很小。所以，必须将样品进行提取、扩增，获取其中的蛋白质或DNA、RNA，然后用荧光标记，以提高检测的灵敏度和使用者的安全性。 3、杂交反应-杂交反应是荧光标记的样品与芯片上的探针进行的反应产生一系列信息的过程。选择合适的反应条件能使生物分子间反应处于最佳状况中，减少生物分子之间的错配率。 4、信号检测和结果分析-杂交反应后的芯片上各个反应点的荧光位置、荧光强弱经过芯片扫描仪和相关软件可以分析图像，将荧光转换成数据，即可以获得有关生物信息。基因芯片技术发展的最终目标是将从样品制备、杂交反应到信号检测的整个分析过程集成化以获得微型全分析系统（micrototalanalyticalsystem）或称缩微芯片实验室（laboratoryonachip）。使用缩微芯片实验室，就可以在一个封闭的系统内以很短的时间完成从原始样品到获取所需分析结果的全套操作。记得采纳啊
基因芯片又称为DNA微阵列(DNA microarray)，可分为三种主要类型：1）固定在聚合物基片（尼龙膜，硝酸纤维膜等）表面上的核酸探针或cDNA片段，通常用同位素标记的靶基因与其杂交，通过放射显影技术进行检测。这种方法的优点是所需检测设备与目前分子生物学所用的放射显影技术相一致,相对比较成熟。但芯片上探针密度不高，样品和试剂的需求量大，定量检测存在较多问题。2）用点样法固定在玻璃板上的DNA探针阵列，通过与荧光标记的靶基因杂交进行检测。这种方法点阵密度可有较大的提高，各个探针在表面上的结合量也比较一致，但在标准化和批量化生产方面仍有不易克服的困难。3）在玻璃等硬质表面上直接合成的寡核苷酸探针阵列,与荧光标记的靶基因杂交进行检测。该方法把微电子光刻技术与DNA化学合成技术相结合，可以使基因芯片的探针密度大大提高，减少试剂的用量，实现标准化和批量化大规模生产，有着十分重要的发展潜力。
图11-5-2 基因芯片原型
它是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。基因芯片通过应用平面微细加工技术和超分子自组装技术，把大量分子检测单元集成在一个微小的固体基片表面，可同时对大量的核酸和蛋白质等生物分子实现高效、快速、低成本的检测和分析。
由于尚未形成主流技术，生物芯片的形式非常多，以基质材料分，有尼龙膜、玻璃片、塑料、硅胶晶片、微型磁珠等；以所检测的生物信号种类分，有核酸、蛋白质、生物组织碎片甚至完整的活细胞；按工作原理分类，有杂交型、合成型、连接型、亲和识别型等。由于生物芯片概念是随着人类基因组的发展一起建立起来的，所以至今为止生物信号平行分析最成功的形式是以一种尼龙膜为基质的“cDNA阵列”，用于检测生物样品中基因表达谱的改变。
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靶核苷酸的探针。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。优点1、在实际应用方面，生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域。2、它将为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化、为人类疾病的诊断、治疗和防治开辟全新的途径，为生物大分子的全新设计和药物开发中先导化合物的快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台。缺点：1、技术成本昂贵、复杂；2、检测灵敏度较低；3、重复性差；4、分析泛围较狭窄。基因测序，一种新型基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理。基因测序技术能锁定个人病变基因，提前预防和治疗。优点1、一种很好的治疗手段；2、基因测序技术能锁定个人病变基因，提前预防和治疗。缺点1、若全基因的检测普及，含有基因缺陷的人的信息，一旦落入被测者雇主的手中，将对他的生活产生不良影响。2、而且基因测序而不确定是个性化治疗的唯一基础，其他还包括基因治疗等其他技术基础。更重要的是，对于任何基因测序的设备来说，用于临床前必须对其可靠性和可重复性做好完备的临床试验，并且取得FDA和CFDA的权威认证。扩展资料基因芯片，由于所使用的标记物不同，因而相应的探测方法也各具特色。大多数研究者使用荧光标记物，也有一些研究者使用生物素标记，联合抗生物素结合物检测DNA化学发光。通过检测标记信号来确定DNA芯片杂交谱型。基因测序，本是一种实验室研究技术手段，因“名人效应”应用于高端体检、产前诊断等领域，价格不菲。基因测序最广为人知的，是影星安吉丽娜·朱莉通过基因检测，选择手术切除乳腺以降低患乳腺癌风险。2011年去世的苹果公司创始人史蒂夫·乔布斯患癌时，也曾接受过全基因测序。参考资料来源：百度百科-基因测序参考资料来源：百度百科-基因芯片
