基因芯片技術(shù)在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用

基因芯片技術(shù)在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用

自20世紀(jì)90年代初，美國(guó)Affymetrix公司的Fodor博士提出并開(kāi)始基因芯片技術(shù)以來(lái)，基因芯片技術(shù)已在醫(yī)學(xué)的各領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。由于其具有高通量、快速、樣品用量少、高信息量等優(yōu)點(diǎn)，世界上許多國(guó)家和地區(qū)紛紛著手進(jìn)行基因芯片的研制和開(kāi)發(fā)工作。我國(guó)政府對(duì)人類基因的研究也非常重視。2000年7月3日，我國(guó)首家DNA公共數(shù)據(jù)建成并投入試運(yùn)行。我國(guó)也首次獲得了一批人類全長(zhǎng)新基因等重要研究成果。，我國(guó)政府正在積極規(guī)劃今后五年人類基因組的研究方向。

中醫(yī)藥學(xué)在世界醫(yī)學(xué)發(fā)展史上曾處于領(lǐng)先地位，數(shù)千年來(lái)對(duì)我國(guó)和世界人民的健康做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是受傳統(tǒng)觀念和技術(shù)的影響，中醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展十分緩慢，目前主要面臨兩大挑戰(zhàn)：一是中醫(yī)藥自身的突破和發(fā)展，二是中醫(yī)藥如何能被世界人民所接受。而兩個(gè)問(wèn)題的焦點(diǎn)就是中醫(yī)藥的現(xiàn)代化。正如楊煥明教授所說(shuō)，基因組學(xué)是中醫(yī)藥現(xiàn)代化的最佳切入點(diǎn)。可以預(yù)見(jiàn)，把基因芯片這種系統(tǒng)、全面、綜合的研究思維方式應(yīng)用于中醫(yī)藥學(xué)，必將為中醫(yī)藥研究帶來(lái)又一次跳躍性的發(fā)展。下面就基因芯片技術(shù)在中醫(yī)藥領(lǐng)域的可能應(yīng)用作一簡(jiǎn)要的概括和分析。

一、在中醫(yī)證的研究中的應(yīng)用

對(duì)“證”的認(rèn)識(shí)是中醫(yī)學(xué)的核心問(wèn)題。證的形成機(jī)理十分復(fù)雜，它包含著全身不同系統(tǒng)、不同組織及細(xì)胞、分子水平的綜合變化。證的研究之所以沒(méi)有突破性進(jìn)展，筆者認(rèn)為關(guān)鍵就在于沒(méi)有明確的量化指標(biāo)，從而無(wú)法從指標(biāo)的變化中認(rèn)識(shí)其本質(zhì)。在證的理論形成中，還包含有以方測(cè)證的重要內(nèi)容。我們可以利用這一思路，當(dāng)對(duì)某一證的動(dòng)物模型，或在疾病的模型基礎(chǔ)上通過(guò)辨證，區(qū)不同的證的動(dòng)物模型的主要組織病變了解后，便可以用基因芯片技術(shù)觀察有關(guān)組織基因的變異，以了解證與證、證與病、證與體質(zhì)之間的差異。當(dāng)辨證論治取效后，再采用基因芯片技術(shù)觀察治療前后有關(guān)組織基因轉(zhuǎn)錄的差異，來(lái)解釋證和辨論治在基因水平上的機(jī)制與因果關(guān)系，以發(fā)展證及證治的中醫(yī)基礎(chǔ)理論。

二、在經(jīng)絡(luò)現(xiàn)象研究中的應(yīng)用

針灸治療方法簡(jiǎn)潔、方便、有效，在國(guó)際上具有廣泛的影響。古代對(duì)經(jīng)絡(luò)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)并不是建立在嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，但經(jīng)絡(luò)理論能夠有效指導(dǎo)臨床，就應(yīng)該有其物質(zhì)基礎(chǔ)。我們可以根據(jù)針灸經(jīng)絡(luò)理論，采用基因芯片技術(shù)觀察不同穴位、不同刺激方法、頻率和強(qiáng)度導(dǎo)致有關(guān)組織基因轉(zhuǎn)錄的差異等，觀察針灸治療不同疾病和相應(yīng)證的具體途徑，從而揭示經(jīng)絡(luò)現(xiàn)象的深層本質(zhì)。

三、在中藥品種鑒定研究中的應(yīng)用

我國(guó)中藥資源十分豐富，商品藥材的種類繁多，經(jīng)典的來(lái)源、性狀、理化性質(zhì)鑒定方法，并不能滿足中藥真?zhèn)蝺?yōu)劣鑒別的需要，尤其是不能滿足對(duì)如動(dòng)物藥材、道地藥材、加工炮制的藥材以及中藥復(fù)方制劑組分鑒定等的需要。利用基因芯片技術(shù)可以通過(guò)對(duì)待檢樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品雜交后進(jìn)行熒光檢測(cè)及結(jié)果分析，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的中藥基因鑒定，從而實(shí)現(xiàn)中藥材的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、優(yōu)質(zhì)化。

四、在中藥資源的豐富和優(yōu)化研究方面的應(yīng)用

中藥材來(lái)源于自然界，其品種的多樣性由生物多樣性決定。近年來(lái)隨著生態(tài)環(huán)境的惡化和人為的過(guò)度墾伐，一些生物物種已瀕臨滅絕，因而嚴(yán)格限制其應(yīng)用于臨床。如犀角、虎骨、穿山甲、雪蓮等等。利用基因技術(shù)可以對(duì)這些瀕危物種進(jìn)行研究，找出其特征性的基因，并通過(guò)基因工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生物物種的大規(guī)模繁殖。對(duì)于不能克隆的物種，可以通過(guò)DNA序列的相關(guān)性，尋找其親緣關(guān)系相近的物種，發(fā)現(xiàn)其藥用的替代品，實(shí)現(xiàn)中藥資源的豐富和優(yōu)化。

五、在中藥藥理學(xué)和毒理學(xué)研究中的應(yīng)用

藥物作于人體，都有其作用部位的“靶點(diǎn)”。凡對(duì)病有效的方藥，必有其“靶基因”。利用基因芯片技術(shù)比較用藥前后基因表達(dá)譜的改變、不同時(shí)間和用量基因表達(dá)譜的差異等分子機(jī)制，可以從深層次認(rèn)識(shí)中藥的作用機(jī)理，并對(duì)其做出正確合理的評(píng)價(jià)。這將有利于指導(dǎo)臨床用藥和豐富發(fā)展中醫(yī)藥理論。

六、在中藥新藥研究中的應(yīng)用

新藥的研制一般是根據(jù)疾病的發(fā)病機(jī)制確定藥物的作用靶點(diǎn)，建立相應(yīng)的藥物篩選模型，發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物，將其開(kāi)發(fā)成新藥。而所有的藥物都是直接或間接地通過(guò)修飾、改變和影響人類或病原微生物的基因表達(dá)或表達(dá)產(chǎn)物的功能而產(chǎn)生療效?；蛐酒捌湎嚓P(guān)技術(shù)可用于大規(guī)模的藥物篩選，減少大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床工作，加快新藥研制的步伐。另外，把基因技術(shù)應(yīng)用于新藥的研究，還可以提高我國(guó)新藥研究的水平，加速中藥進(jìn)入國(guó)際大市場(chǎng)的步伐。海洋是人類生命的起源，海洋生物作為新興的藥物來(lái)源，已成為世界各國(guó)新藥研制的熱點(diǎn)。我國(guó)自古就有以海洋生物入藥的習(xí)慣，利用基因芯片技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)這些藥物的活性基因組分，并利用基因工程技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，將極大地提高我國(guó)海洋藥物的研制水平。

什么是DNA芯片？

DNA芯片又稱基因芯片，DNA是人類的生命遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸的簡(jiǎn)稱。因?yàn)镈NA分子鏈?zhǔn)且訟TGC(A-T、G-C)為配對(duì)原則的，它采用一種叫做“在位組合合成化學(xué)”和微電子芯片的光刻技術(shù)或者用其他方法，將大量特定順序的·DNA片段，有序地固化在玻璃或者硅片上，從而構(gòu)成儲(chǔ)存有大量生命信息的DNA芯片。

什么是基因芯片，什么是測(cè)序？及其優(yōu)缺點(diǎn)？

基因芯片的測(cè)序原理是雜交測(cè)序方法，即通過(guò)與一組已知序列的核酸探針雜交進(jìn)行核酸序列測(cè)定的方法，在一塊基片表面固定了序列已知的靶核苷酸的探針。

當(dāng)溶液中帶有熒光標(biāo)記的核酸序列TATGCAATCTAG，與基因芯片上對(duì)應(yīng)位置的核酸探針產(chǎn)生互補(bǔ)匹配時(shí)，通過(guò)確定熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的探針位置，獲得一組序列完全互補(bǔ)的探針序列。據(jù)此可重組出靶核酸的序列。

優(yōu)點(diǎn)

1、在實(shí)際應(yīng)用方面，生物芯片技術(shù)可廣泛應(yīng)用于疾病診斷和治療、藥物篩選、農(nóng)作物的優(yōu)育優(yōu)選、司法鑒定、食品衛(wèi)生監(jiān)督、環(huán)境檢測(cè)、國(guó)防、航天等許多領(lǐng)域。

2、它將為人類認(rèn)識(shí)生命的起源、遺傳、發(fā)育與進(jìn)化、為人類疾病的診斷、治療和防治開(kāi)辟全新的途徑，為生物大分子的全新設(shè)計(jì)和藥物開(kāi)發(fā)中先導(dǎo)化合物的快速篩選和藥物基因組學(xué)研究提供技術(shù)支撐平臺(tái)。

缺點(diǎn)：

1、技術(shù)成本昂貴、復(fù)雜；

2、檢測(cè)靈敏度較低；

3、重復(fù)性差；

4、分析泛圍較狹窄。

基因測(cè)序，一種新型基因檢測(cè)技術(shù)，能夠從血液或唾液中分析測(cè)定基因全序列，預(yù)測(cè)罹患多種疾病的可能性，個(gè)體的行為特征及行為合理。基因測(cè)序技術(shù)能鎖定個(gè)人病變基因，提前預(yù)防和治療。

優(yōu)點(diǎn)

1、一種很好的治療手段；

2、基因測(cè)序技術(shù)能鎖定個(gè)人病變基因，提前預(yù)防和治療。

缺點(diǎn)

1、若全基因的檢測(cè)普及，含有基因缺陷的人的信息，一旦落入被測(cè)者雇主的手中，將對(duì)他的生活產(chǎn)生不良影響。

2、而且基因測(cè)序而不確定是個(gè)性化治療的唯一基礎(chǔ)，其他還包括基因治療等其他技術(shù)基礎(chǔ)。更重要的是，對(duì)于任何基因測(cè)序的設(shè)備來(lái)說(shuō)，用于臨床前必須對(duì)其可靠性和可重復(fù)性做好完備的臨床試驗(yàn)，并且取得FDA和CFDA的權(quán)威認(rèn)證。

擴(kuò)展資料

基因芯片，由于所使用的標(biāo)記物不同，因而相應(yīng)的探測(cè)方法也各具特色。大多數(shù)研究者使用熒光標(biāo)記物，也有一些研究者使用生物素標(biāo)記，聯(lián)合抗生物素結(jié)合物檢測(cè)DNA化學(xué)發(fā)光。通過(guò)檢測(cè)標(biāo)記信號(hào)來(lái)確定DNA芯片雜交譜型。

基因測(cè)序，本是一種實(shí)驗(yàn)室研究技術(shù)手段，因“名人效應(yīng)”應(yīng)用于高端體檢、產(chǎn)前診斷等領(lǐng)域，價(jià)格不菲?；驕y(cè)序最廣為人知的，是影星安吉麗娜·朱莉通過(guò)基因檢測(cè)，選擇手術(shù)切除乳腺以降低患乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)。2011年去世的蘋果公司創(chuàng)始人史蒂夫·喬布斯患癌時(shí)，也曾接受過(guò)全基因測(cè)序。

-基因測(cè)序

-基因芯片

基因芯片技術(shù)

基因芯片（又稱 DNA 芯片、生物芯片）技術(shù)就是順應(yīng)這一科學(xué)發(fā)展要求的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)為解決此類問(wèn)題提供了光輝的前景。該技術(shù)系指將大量（通常每平方厘米點(diǎn)陣密度高于 400 ）探針?lè)肿庸潭ㄓ谥С治锷虾笈c標(biāo)記的樣品分子進(jìn)行雜交，通過(guò)檢測(cè)每個(gè)探針?lè)肿拥碾s交信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)而獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息。通俗地說(shuō)，就是通過(guò)微加工技術(shù) ，將數(shù)以萬(wàn)計(jì)、乃至百萬(wàn)計(jì)的特定序列的DNA片段（基因探針），有規(guī)律地排列固定于2cm2 的硅片、玻片 等支持物上，構(gòu)成的一個(gè)二維DNA探針陣列，與計(jì)算機(jī)的電子芯片十分相似，所以被稱為基因芯片?；蛐酒饕糜诨驒z測(cè)工作 。 早在八十年代， Bains W. 等人就將短的 DNA 片斷固定到支持物上，借助雜交方式進(jìn)行序列測(cè)定。但基因芯片從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化卻是直接得益于探針固相原位合成技術(shù)和照相平板印刷技術(shù)的有機(jī)結(jié)基因芯片
合以及激光共聚焦顯微技術(shù)的引入。它使得合成、固定高密度的數(shù)以萬(wàn)計(jì)的探針?lè)肿忧袑?shí)可行，而且借助基因芯片
激光共聚焦顯微掃描技術(shù)使得可以對(duì)雜交信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、靈敏、準(zhǔn)確的檢測(cè)和分析。正如電子管電路向晶體管電路和集成電路發(fā)展是所經(jīng)歷的那樣，核酸雜交技術(shù)的集成化也已經(jīng)和正在使分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)生著一場(chǎng)革命。現(xiàn)在全世界已有十多家公司專門從事基因芯片的研究和開(kāi)發(fā)工作，且已有較為成型的產(chǎn)品和設(shè)備問(wèn)世。主要代表為美國(guó) Affymetrix 公司。該公司聚集有多位計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)和分子生物學(xué)專家，其每年的研究經(jīng)費(fèi)在一千萬(wàn)美元以上，且已歷時(shí)六七年之久，擁有多項(xiàng)專利。產(chǎn)品即將或已有部分投放市場(chǎng)，產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益令人瞻目。 基因芯片技術(shù)由于同時(shí)將大量探針固定于支持物上，所以可以一次性對(duì)樣品大量序列進(jìn)行檢測(cè)和分析，從而解決了傳統(tǒng)核酸印跡雜交（Southern Blotting 和 Northern Blotting 等）技術(shù)操作繁雜、自動(dòng)化程度低、操作序列數(shù)量少、檢測(cè)效率低等不足。而且，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的探針陣列、使用特定的分析方法可使該技術(shù)具有多種不同的應(yīng)用價(jià)值，如基因表達(dá)譜測(cè)定、實(shí)變檢測(cè)、多態(tài)性分析、基因組文庫(kù)作圖及雜交測(cè)序等。

高分求解 ：基因芯片診斷技術(shù)的弊端?。?！ 怎么全面怎么說(shuō)?。?辯論需要 求大師幫忙

弊端：第一：生物芯片技術(shù)還只是在研發(fā)階段，并沒(méi)有轉(zhuǎn)化為商品進(jìn)行大量的使用，是因?yàn)樵摷夹g(shù)仍存在許多問(wèn)題。最主要的問(wèn)題是成本過(guò)高，目前的生物芯片技術(shù)需一系列昂貴的尖端儀器，如光刻機(jī)器、寡核苷酸合成儀和激光共聚焦顯微器等設(shè)備，如 Affymetrix 的一套系統(tǒng)需要 13.5 萬(wàn)美元，對(duì)普通的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)開(kāi)支較大，是生物芯片技術(shù)推廣的一大障礙。而且樣品制備和待測(cè)定靶標(biāo)探針標(biāo)記方法復(fù)雜，需專項(xiàng)技術(shù)人員才可以操作，這都導(dǎo)致研究成本相對(duì)較高，無(wú)法普及。第二，目前的芯片存在不同程度的假陽(yáng)性，重復(fù)性也有差異，這可能與靶分子濃度、探針濃度、雜交雙方的序列組成、鹽濃度及溫度等對(duì)雜交的動(dòng)力學(xué)存在影響有關(guān)，因此需要充分研究這些物質(zhì)的物化性質(zhì)，提高芯片的特異性。第三，是芯片的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，即如何將不同實(shí)驗(yàn)室、不同操作人員做出的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，尤其對(duì)那些表達(dá)量低、差異不明顯的基因就更為重要，目前認(rèn)為，這些誤差可以通過(guò)傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)分析技術(shù)如酶譜、雙向電泳、免疫組織化學(xué)等方法進(jìn)行驗(yàn)證。第四，基因組學(xué)的資源庫(kù)還需要極大的豐富，信號(hào)檢測(cè)的靈敏度需要增加。芯片發(fā)展的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)從樣品制備、化學(xué)反應(yīng)到檢測(cè)的整個(gè)分析過(guò)程的集成化，組成微型全分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。隨著新材料、新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)，生物芯片的應(yīng)用領(lǐng)域必然會(huì)繼續(xù)從實(shí)驗(yàn)室研究應(yīng)用擴(kuò)展到臨床應(yīng)用等更廣的范圍。

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