出处：Liudewei发布于：2007-04-0217:14:50
一、基因芯片的主要类型：
基因芯片以其片基(substrate)的不同可以分为无机片基和有机合成物片基。前者主要包括半导体硅片和玻璃片，其上的探针主要以原位聚合的方法合成，后者主要有特定孔径的硝酸纤维膜和尼龙膜，其上的探针主要是预先合成后通过特殊的微量点样装置或仪器滴加到片基上去（如表1）。不过，也有人(RobertS.Matson)等以聚丙烯膜为支持物用传统的亚磷酰胺固相法原位合成高密度探针序列。表1基因芯片的主要类型及其简要特点
片基
探针固定方式
探针密度
显色及检测方式
钢性片基如玻片、半导体硅片等
原位合成（insitusynthesis）
高
薄膜片基如NC、Nylon膜等
预先合成后点样(off-chipsynthesis)
低
荧光
二、探针阵列（array）的形成方式：
表2光引导聚合技术简要说明
支持物
照射光
去保护方法及效率
每步聚合效率
硅片或玻片
照相平板
可见光
酸去保护（98%）
98%
（需预处理）
印刷技术
光去保护（92-94%）
92-94%
图1光引导聚合技术原理图
表3不同去保护方式对聚合效果的影响
去保护方式
保护基类型
每步产率
光敏
106/cm2
电子射线(250)
1010/cm2
*酸
酸敏
在些基础上，有人(GlennMcGall)将光引导合成技术与半导体工业所用的光敏抗蚀技术相合，以酸作为保护剂，使探针密度达到16,000spots/cm2以上（有望接近106spots/cm2）。我们知道，光波作为电磁波的一种具有波粒二象性，所以具有衍射的特性（图3）。当挡光板透光孔间的距离足够小的时候，由于光的衍射，使受光部分与非受光部分光照对比度下降，如果仍用前述光引导合成技术就会使去保护作用不够理想，受照射部分与其它部分差别不够大，聚合纯度不高，降低了检测结果的信噪比(signal-noiseratio)，从而影响了聚合点阵的密度的提高。光敏抗蚀剂的解离对照度的依赖是非线性的，所以当照度达到一定值时它就会解离，这样就部分地解决了由于光衍射引起的问题(图4)。虽然由此增加了技术的复杂性，但却明显地提高了聚合点阵的密度。但也有人(T.H.NewmanetalJ.Vac.Sci.Technol.B5,88(1987))利用波长更短的物质波如电子射线作为去保护基剂使聚合密度高达到1010spots/cm2。
三、检测原理及方式：
对于以核酸杂交为原理的检测技术，主要过程为：首先用生物素标记经扩增（也可使用其它放大技术）的靶序列或样品然后再与芯片上的大量探针进行杂交（图2）。用链霉亲和素(streptavidin)偶联的荧光素（常用的荧光素还有lassamine和phycoerythrin作为显色物质，图象的分析则用落谢荧光显微镜(epifluorescencemicroscope)、激光共聚焦显微镜或其它荧光显微装置对片基扫描，由计算机收集荧光信号，并对每个点的荧光强度数字化后进行分析。由于完全正常的Watson-Crick配对双链要比具有错配(mismatch)碱基的双链分子具有较高的热力学稳定性，所以，前者的荧光强度要比后者强出5-35%。从这一点来说，该检测方法是具有一定特异性的，而且荧光信号的强度还与样品中靶分子含量呈一定的线性关系。
四、利用基因芯片进行杂交测序的原理：
基因芯片不仅可对大量基因或序列同时、快速进行定性、定量分析，而且作为一种极有发展前途的测序策略也倍受人们的重视。但从目前的进展情况来看，该技术距离大面积的推广应用尚有一段距离。以图5为例，首先将八聚体寡核苷酸所有可能的序列组合合成或固定于片基上，对于每一序列其在片基上的位置是预先决定好的（predetermined）。样品扩增并经标记后与片基上所有序列进行杂交反应。这样，就会出现特定的杂交图谱，有杂交信号部位的寡核苷酸片段与待测样品序列是互补的。（前已述及，具有错配的杂交信号要比正常配对的杂交信号弱许多，借此可将二者区分开。）分析产生杂交信号的寡核苷酸序列的重叠情况进而推导出样品的核酸序列。但由此也可以看到，杂交测序对于具有序列重复的样品是比较难以测定的。
六、基因芯片技术的主要应用举例：
基因芯片技术虽然仅有几年的发展历史，但其已在分子生物学、生物信息学(Bioinformatics)等诸多方面产生了重大的影响，下表仅就其主要应用举例说明。
表4基因芯片技术的主要应用举例
应用方式
研究对象
参考文献
基因表达测定及
新基因的发现
植物基因（拟南芥Arabidopsisthaliana）
Science270:467-470
Bioessays18:427-431
酵母(Saccharomyces.Cerevisiae)
GenomeRes6:639-645
Science270:680-686
酵母不同株间基因表达的差异
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人
Proc.Nat.Acad.Sci.USA93:
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Fed.Am.Soc.Exp.Bio.11:1126
突变检测及
多态性分析
人BRCAIexon11及ovariancancergene
Nat.Genet14:441-447
人类线粒体基因组多态性分析
Science1996,274:610-14
人类基因组单核苷酸多态性坚定、作图及分型
Science1998,280:1077-82
酵母(Saccharomyces.Cerevisiae),检测突变菌株20个碱基的标志物
Nat.Genet14:450-456
HIV-1逆转录酶及蛋白酶基因突变筛查，与Sanger测序结果达到98%一致
NatureMedicine2:753-759
用Affymetrix的Chip研究CFTR基因突变
用含135,000个25-mer的Chip检查人粒体16.6kb基因组的多态性
HumanMut.7:244-255
Science274:610-613
β-地中海贫血突变
Gene188:45-52
基因组文库作图
通过确定重叠克隆次序而对
酵母基因作图
Genomics33：445-456
生物传感器
ras等基因的单碱基突变
Pro.Natl.Acad.Sci.USA94:1119-1123
Anal.Chem.1998,70:1242-1248
杂交测序
Proc.Natl.Acad.SciUSA91:
5022-5026
总之，Genechip的应用及其广泛，具有巨大的威力，有人（陈竺等）将其与美国斯坦福大学附近的硅谷，信息革命相比，可见其在未来生命科学中的重要地位，然后，由于种种原因，我国的Genechip研究还是空白，尚未引起足够的重视、集中大量的人力物力进行攻关。