,中山大学肿瘤防治中心 华南肿瘤学国家重点实验室 王辉云,生物芯片在肿瘤研究中的应用,2009年级硕士研究生课程 肿瘤学研究进展,生物芯片的概念,什么叫生物芯片？ An analytical devices that possess four distinct characteristics: a. microscopic target elements or spots; b. planar substrates; c. rows and columns of elements; and d. specific binding between microarray target elements on the substrate and probe molecules in solution. Protein Microarray，Schena M，Edited. 微阵列是一种平面的基质载体，它上面规则地、特异地吸附着基因或基因的产物。摘自生物芯片分析Schena M著，张亮译。 生物芯片是指通过微加工和微电子技术在固相基质表面构建微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、核酸以及其他生物分子等进行准确、快速、高通量检测。摘自生物芯片技术陈忠斌主编。 生物芯片是指包被在硅片、尼龙膜等固相支持物上的高密度的组织、细胞、蛋白质、核酸、糖类以及其它生物组分的微点阵。生物芯片技术研究新进展中科院网页。 生物芯片是一类能够同时特异性检测多个生物靶目标或样品的集成平面载台。,生物芯片的英文名字,Array Microarray Chip Biochip,Array、Chip、Biochip、Microarray、 Gillespie D, Spiegelman S, J Mol Biol. 1965;12(3):829. A quantitative assay for DNA-RNA hybrids with DNA immobilized on a membrane. Grunstein M, Hogness D. Proc Natl Acad Sci USA. 1975; 72(10):3961. Colony hybridization: a method for the isolation of cloned DNAs that contain a specific gene. 3. Kafatos FC, Jones CW, Efstratiadis A. Nucleic Acids Res. 1979; 7(6): 1541-52. Determination of nucleic acid sequence homologies and relative concentrations by a dot hybridization procedure.,生物芯片的起源,生物芯片的起源,Kulesh DA, et al. PNAS, 1987 vol. 84 no. 23 8453-8457 Identification of interferon-modulated proliferation-related cDNA sequences. Barinaga M. Science. 1991; 253:1489. Will “DNA chip” speed genome initiative? 65000/1.28cm Pease AC, et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 1994, 24;91(11):5022. Light-generated oligonucleotide arrays for rapid DNA sequence analysis. Array, DNA chip,生物芯片的起源,Schena M et al. Science. 1995; 270(5235):467. Quantitative monitoring of gene expression patterns with a complementary DNA microarray. Science. 1988;242(4876):229. DNA diagnostics-molecular techniques and automation Schena M. Proc Natl Acad Sci U S A. 1996 Oct 1;93(20):1061. Parallel human genome analysis: microarray-based expression monitoring of 1000 genes.,Woolley AT, Mathies RA. Proc Natl Acad Sci U S A. 1994; 91(24): 11348-52. Ultra-high-speed DNA fragment separations using microfabricated capillary array electrophoresis chips. Cheng J, et al. Nucleic Acids Res. 1996;24(2):380 Chip PCR. II. Investigation of different PCR amplification systems in microbabricated silicon-glass chips.,生物芯片的种类,DNA芯片：包括cDNA芯片、寡核苷酸芯片；大片段基因组DNA克隆、PCR产物等，应用最多、最广。 蛋白芯片：包括多肽芯片、蛋白芯片、抗体芯片等，用于检测抗体、抗原、蛋白蛋白相互作用。例如，Cytokine芯片，结核病菌蛋白组芯片、HCV蛋白芯片。 细胞芯片：将不同的细胞和/或经不同的处理后的细胞点在芯片上，可做细胞免疫组化或原位荧光杂交等检测。 组织芯片：将不同病人的石蜡包埋样本集成在一张玻片上，可做细胞免疫组化或原位荧光杂交。,根据芯片上集成物的不同，可分成以下几大类：,生物芯片的种类,DNA芯片根据检查检测靶目标的不同，可分为： 基因表达芯片：探针可以是cDNA、也可以是寡核苷酸，用于检测细胞或组织的基因表达谱，相关的文献最多。 测序芯片：寡核苷酸探针，利用长度相等、位移一个碱基的叠瓦式的探针杂交来进行序列测定，主要有Affymetrix的产品。 SNP芯片：探针为寡核苷酸，用于SNP基因分型，在原理上有杂交分型、碱基掺入连接分型、末端一个碱基配对延伸分型。 microRNA芯片：寡核苷酸探针，检测microRNA表达谱。 CGH芯片：英文叫Array-CGH，探针可以是大片段DNA克隆、cDNA或寡核苷酸，主要用于研究肿瘤染色体片段拷贝数的变化。 基因分型芯片：主要是指同一类的微生物可根据其基因组的差异来进行同种分型或不同种类微生物的鉴定。 转录子芯片：先将各种转录子DNA序列与样本核蛋白结合并分离结合物，回收结合物中DNA序列，扩增并标记后用芯片检测。,生物芯片的种类,蛋白芯片：抗体芯片、蛋白芯片、多肽芯片。,结核杆菌全蛋白组芯片质控扫描图,结核病人血清杂交扫描图,生物芯片的种类,细胞芯片：,PLoS One，2009，4(10) ：e7088,生物芯片的种类,组织芯片,Clin Cancer Res. 1999，5(8):1966,J Natl Cancer Inst. 1999，91(20):1758,DNA芯片的制作,探针制备,玻片包被,芯片点样,点样后处理,DNA芯片实验一般过程,参照核酸样本,实验核酸样本,标记荧光1,标记荧光2,混合已标记样本,固液相杂交,扫描,分析,肿瘤研究中生物芯片的应用,信号通路： Baris O, et al. Oncogene. 2005 Jun 9;24(25):4155-61. Gene profiling reveals specific oncogenic mechanisms and signaling pathways in oncocytic and papillary thyroid carcinoma. 肿瘤发病机理： Ura S, et al. Hepatology. 2009; 49(4):1098-112. Differential microRNA expression between hepatitis B and hepatitis C leading disease progression to hepatocellular carcinoma. 肿瘤诊断： Clin Cancer Res. 2009 May 1;15(9):3135-42. Prostate cancer-associated gene expression alterations determined from needle biopsies. 肿瘤分期： de Reynis A, et al. J Clin Oncol. 2009 Mar 1;27(7):1108-15. Epub 2009 Jan 12. Gene expression profiling reveals a new classification of adrenocortical tumors and identifies molecular predictors of malignancy and survival.,肿瘤研究中生物芯片的应用,肿瘤治疗机理： Sanovic R, et al. Int J Oncol. 2009 Oct;35(4):921-39. Time-resolved gene expression profiling of human squamous cell carcinoma cells during the apoptosis process induced by photodynamic treatment with hypericin. 术前化疗预测： Ghadimi BM, Grade M. Methods Mol Biol. 2010;576:327-39. Cancer gene profiling for response prediction. 肿瘤转移的研究 Ganepola GA, et al. Clin Exp Metastasis. 2009 Nov 1. Epub ahead of print. Gene expression profiling of primary and metastatic colon cancers identifies a reduced proliferative rate in metastatic tumors. Lukes L, et al. Cancer Res. 2009 Jan 1;69(1):310-8. The origins of breast cancer prognostic gene expression profiles. (animal model) 预后预测： Jochumsen KM, et al. Int J Gynecol Cancer. 2009 Oct;19(7):1205-13. Gene expression profiles as prognostic markers in women with ovarian cancer. .,肿瘤研究中生物芯片的应用,自创SNP芯片,IF: 10.176,华南肿瘤学国家重点实验室生物芯片室,华南肿瘤学国家重点实验室生物芯片室,基因表达芯片,microRNA表达芯片,SNPs芯片,Questions？,