心脏标志物临床应用进展(第2版)
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四、芯片技术在心脏标志物检测中的应用

目前,微阵列芯片研究领域主要包括基因芯片、蛋白质芯片和细胞芯片、组织芯片等。基因微阵列芯片又称DNA阵列芯片,是目前开发产品最多且应用也最广的一类芯片,DNA微阵列芯片平台是一项准确性强、检测结果可重复且易于标准化的检测平台;蛋白质微阵列芯片是应用面仅次于基因微阵列芯片的另一类芯片,利用它人们可以方便快捷地检测小分子药物、样品中的蛋白质分子,如自身抗体;细胞芯片是近年来发展起来的一种检测细胞的新技术,是对基因芯片和蛋白质芯片技术的重要补充,是适应后基因组时代人类对生命科学探索的要求而产生的技术,其既保持传统的细胞研究方法的优点如原位检测等,又满足了高通量获取活细胞信息等方面的要求。组织微阵列芯片是继基因芯片、蛋白质芯片之后出现的又一重要的生物芯片技术,它可以将数十、数百甚至更多组织样本按预先设计的需要以方阵形式整齐排列在一张载玻片上而制成组织切片,其高通量、多样本、经济省时、降低误差、便于设计实验对照、可与其他生物技术相结合、用途广泛等优点是其日益受宠的原因。

(一)基因芯片

基因芯片,是平面载体(如硅片、玻璃片、尼龙膜等)和载体上按照某种预先设计的位置高密度有序排列的成千上万核酸探针(如DNA,寡核苷酸或基因片段)的称谓,也称DNA芯片或DNA微阵列。基因芯片又称DNA探针微阵列(microarray),是一种最重要的生物芯片。在生命体中基因信息的阅读、贮存、转录和翻译均通过分子识别的规则来进行。基因芯片相关的技术包括基因芯片的制备技术,靶基因的制备、杂交和检测、基因芯片设计和杂交图像采集与数据分析等生物信息学问题,以及基因芯片的应用。随着基因芯片需求和应用的不断增长,基因芯片的制备方法大致可以分为点样法和在片合成法。基因芯片在生命科学研究领域中的应用几乎是全方位的,已经广泛应用于DNA测序;基因表达分析;检测基因突变和基因组的多态性;基因诊断;药学研究和环境保护及其他领域。基因芯片及其相关的研究内容尤其是在心脏损伤标志物中的运用将日益扩展、日益丰富。全世界迄今已有上百家公司从事生物芯片相关工艺、设备、检测手段与软件技术研究、开发、生产等。生物芯片技术已逐步发展成为一门独立的学科,生物芯片业已引发一场新的产业技术革命。

(二)基因芯片技术

基因芯片技术融合了生命科学、化学、微电子学、计算机科学、统计学和生物信息学等诸多学科领域的成就,具有高通量、高集成、微型化、平行化、多样化和自动化等特点。该技术的出现为生命科学、医学、化学等领域的研究提供了一个强有力的工具。基因芯片技术是基于组合化学的合成原理,通过一组定位模板来决定基片表面上不同化学单体的耦联位点和次序,把腺嘌呤(adenine,A)、鸟嘌呤(guanine,G)、胞嘧啶(cytosine,C)、胸腺嘧啶(thymine,T)四种不同碱基的核苷酸(一般是经修饰保护的核苷单体)按不同次序化学耦联在相应的位点,在相应位点上原位合成序列不同的寡核苷酸,形成DNA芯片微阵列。可以预见,随着科技水平的不断发展,基因芯片技术在心脏损伤标志物分子结构方面将有广泛的应用前景。目前其在心脏损伤标志物中的应用仍在探索阶段。