基因芯片技术在中医药研究中的应用

基因芯片技术在中医药研究中的应用

自20世纪90年代初，美国Affymetrix公司的Fodor博士提出并开始基因芯片技术以来，基因芯片技术已在医学的各领域显示出广阔的应用前景。由于其具有高通量、快速、样品用量少、高信息量等优点，世界上许多国家和地区纷纷着手进行基因芯片的研制和开发工作。我国政府对人类基因的研究也非常重视。2000年7月3日，我国首家DNA公共数据建成并投入试运行。我国也首次获得了一批人类全长新基因等重要研究成果。，我国政府正在积极规划今后五年人类基因组的研究方向。

中医药学在世界医学发展史上曾处于领先地位，数千年来对我国和世界人民的健康做出了巨大的贡献。但是受传统观念和技术的影响，中医药学的发展十分缓慢，目前主要面临两大挑战：一是中医药自身的突破和发展，二是中医药如何能被世界人民所接受。而两个问题的焦点就是中医药的现代化。正如杨焕明教授所说，基因组学是中医药现代化的最佳切入点。可以预见，把基因芯片这种系统、全面、综合的研究思维方式应用于中医药学，必将为中医药研究带来又一次跳跃性的发展。下面就基因芯片技术在中医药领域的可能应用作一简要的概括和分析。

一、在中医证的研究中的应用

对“证”的认识是中医学的核心问题。证的形成机理十分复杂，它包含着全身不同系统、不同组织及细胞、分子水平的综合变化。证的研究之所以没有突破性进展，笔者认为关键就在于没有明确的量化指标，从而无法从指标的变化中认识其本质。在证的理论形成中，还包含有以方测证的重要内容。我们可以利用这一思路，当对某一证的动物模型，或在疾病的模型基础上通过辨证，区不同的证的动物模型的主要组织病变了解后，便可以用基因芯片技术观察有关组织基因的变异，以了解证与证、证与病、证与体质之间的差异。当辨证论治取效后，再采用基因芯片技术观察治疗前后有关组织基因转录的差异，来解释证和辨论治在基因水平上的机制与因果关系，以发展证及证治的中医基础理论。

二、在经络现象研究中的应用

针灸治疗方法简洁、方便、有效，在国际上具有广泛的影响。古代对经络现象的认识并不是建立在严格的科学实验基础上的，但经络理论能够有效指导临床，就应该有其物质基础。我们可以根据针灸经络理论，采用基因芯片技术观察不同穴位、不同刺激方法、频率和强度导致有关组织基因转录的差异等，观察针灸治疗不同疾病和相应证的具体途径，从而揭示经络现象的深层本质。

三、在中药品种鉴定研究中的应用

我国中药资源十分丰富，商品药材的种类繁多，经典的来源、性状、理化性质鉴定方法，并不能满足中药真伪优劣鉴别的需要，尤其是不能满足对如动物药材、道地药材、加工炮制的药材以及中药复方制剂组分鉴定等的需要。利用基因芯片技术可以通过对待检样品与标准样品杂交后进行荧光检测及结果分析，实现快速、准确的中药基因鉴定，从而实现中药材的标准化、规范化、优质化。

四、在中药资源的丰富和优化研究方面的应用

中药材来源于自然界，其品种的多样性由生物多样性决定。近年来随着生态环境的恶化和人为的过度垦伐，一些生物物种已濒临灭绝，因而严格限制其应用于临床。如犀角、虎骨、穿山甲、雪莲等等。利用基因技术可以对这些濒危物种进行研究，找出其特征性的基因，并通过基因工程技术，实现生物物种的大规模繁殖。对于不能克隆的物种，可以通过DNA序列的相关性，寻找其亲缘关系相近的物种，发现其药用的替代品，实现中药资源的丰富和优化。

五、在中药药理学和毒理学研究中的应用

药物作于人体，都有其作用部位的“靶点”。凡对病有效的方药，必有其“靶基因”。利用基因芯片技术比较用药前后基因表达谱的改变、不同时间和用量基因表达谱的差异等分子机制，可以从深层次认识中药的作用机理，并对其做出正确合理的评价。这将有利于指导临床用药和丰富发展中医药理论。

六、在中药新药研究中的应用

新药的研制一般是根据疾病的发病机制确定药物的作用靶点，建立相应的药物筛选模型，发现先导化合物，将其开发成新药。而所有的药物都是直接或间接地通过修饰、改变和影响人类或病原微生物的基因表达或表达产物的功能而产生疗效。基因芯片及其相关技术可用于大规模的药物筛选，减少大量的动物实验和临床工作，加快新药研制的步伐。另外，把基因技术应用于新药的研究，还可以提高我国新药研究的水平，加速中药进入国际大市场的步伐。海洋是人类生命的起源，海洋生物作为新兴的药物来源，已成为世界各国新药研制的热点。我国自古就有以海洋生物入药的习惯，利用基因芯片技术分析发现这些药物的活性基因组分，并利用基因工程技术进行大规模生产，将极大地提高我国海洋药物的研制水平。

什么是DNA芯片？

DNA芯片又称基因芯片，DNA是人类的生命遗传物质脱氧核糖核酸的简称。因为DNA分子链是以ATGC(A-T、G-C)为配对原则的，它采用一种叫做“在位组合合成化学”和微电子芯片的光刻技术或者用其他方法，将大量特定顺序的·DNA片段，有序地固化在玻璃或者硅片上，从而构成储存有大量生命信息的DNA芯片。

什么是基因芯片，什么是测序？及其优缺点？

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。

-基因测序

-基因芯片

基因芯片技术

基因芯片（又称 DNA 芯片、生物芯片）技术就是顺应这一科学发展要求的产物，它的出现为解决此类问题提供了光辉的前景。该技术系指将大量（通常每平方厘米点阵密度高于 400 ）探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。通俗地说，就是通过微加工技术 ，将数以万计、乃至百万计的特定序列的DNA片段（基因探针），有规律地排列固定于2cm2 的硅片、玻片 等支持物上，构成的一个二维DNA探针阵列，与计算机的电子芯片十分相似，所以被称为基因芯片。基因芯片主要用于基因检测工作 。 早在八十年代， Bains W. 等人就将短的 DNA 片断固定到支持物上，借助杂交方式进行序列测定。但基因芯片从实验室走向工业化却是直接得益于探针固相原位合成技术和照相平板印刷技术的有机结基因芯片
合以及激光共聚焦显微技术的引入。它使得合成、固定高密度的数以万计的探针分子切实可行，而且借助基因芯片
激光共聚焦显微扫描技术使得可以对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测和分析。正如电子管电路向晶体管电路和集成电路发展是所经历的那样，核酸杂交技术的集成化也已经和正在使分子生物学技术发生着一场革命。现在全世界已有十多家公司专门从事基因芯片的研究和开发工作，且已有较为成型的产品和设备问世。主要代表为美国 Affymetrix 公司。该公司聚集有多位计算机、数学和分子生物学专家，其每年的研究经费在一千万美元以上，且已历时六七年之久，拥有多项专利。产品即将或已有部分投放市场，产生的社会效益和经济效益令人瞻目。 基因芯片技术由于同时将大量探针固定于支持物上，所以可以一次性对样品大量序列进行检测和分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和 Northern Blotting 等）技术操作繁杂、自动化程度低、操作序列数量少、检测效率低等不足。而且，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、实变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序等。

高分求解 ：基因芯片诊断技术的弊端！！！ 怎么全面怎么说！！ 辩论需要 求大师帮忙

弊端：第一：生物芯片技术还只是在研发阶段，并没有转化为商品进行大量的使用，是因为该技术仍存在许多问题。最主要的问题是成本过高，目前的生物芯片技术需一系列昂贵的尖端仪器，如光刻机器、寡核苷酸合成仪和激光共聚焦显微器等设备，如 Affymetrix 的一套系统需要 13.5 万美元，对普通的实验室来说开支较大，是生物芯片技术推广的一大障碍。而且样品制备和待测定靶标探针标记方法复杂，需专项技术人员才可以操作，这都导致研究成本相对较高，无法普及。第二，目前的芯片存在不同程度的假阳性，重复性也有差异，这可能与靶分子浓度、探针浓度、杂交双方的序列组成、盐浓度及温度等对杂交的动力学存在影响有关，因此需要充分研究这些物质的物化性质，提高芯片的特异性。第三，是芯片的标准化问题，即如何将不同实验室、不同操作人员做出的结果进行统一化、标准化，尤其对那些表达量低、差异不明显的基因就更为重要，目前认为，这些误差可以通过传统的蛋白质分析技术如酶谱、双向电泳、免疫组织化学等方法进行验证。第四，基因组学的资源库还需要极大的丰富，信号检测的灵敏度需要增加。芯片发展的最终目标是实现从样品制备、化学反应到检测的整个分析过程的集成化，组成微型全分析系统，实现自动化。随着新材料、新技术的不断开发，生物芯片的应用领域必然会继续从实验室研究应用扩展到临床应用等更广的范围。

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