實驗揭示生物芯片在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用

    生物芯片由于其高通量的特性，逐漸成為醫(yī)學(xué)研究中*的實驗手段。利用生物芯片可以從基因組和蛋白質(zhì)組兩大方面對疾病發(fā)生的分子機制進(jìn)行研究，從基因水平探索疾病發(fā)生與基因的關(guān)系，如DNA水平、RNA水平和表觀遺傳學(xué)水平。蛋白質(zhì)是基因表達(dá)的產(chǎn)物，是生物功能的主要體現(xiàn)者，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能直接影響著生命活動的變化，對基因表達(dá)的蛋白質(zhì)水平進(jìn)行定性、定量的研究，能夠真實地解釋各種疾病現(xiàn)象。

    很多疾病的產(chǎn)生與基因有直接或間接的關(guān)系，這種關(guān)系體現(xiàn)在3個層次：①DNA水平，包括遺傳因素后天的遺傳物質(zhì)變異，遺傳因素如致病基因和疾病易感基因，后天的遺傳物質(zhì)變異包括DNA水平上的基因突變、染色體變異等。這種改變在腫瘤發(fā)生中特別重要，癌基因的擴增、抑癌基因的缺失均與腫瘤發(fā)病的多個步驟密切相關(guān)。②有些疾病雖然沒有基因的變異，但與基因的調(diào)控與轉(zhuǎn)錄有關(guān)，基因的異常表達(dá)導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能失調(diào)，zui終導(dǎo)致疾病的產(chǎn)生。轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)譜從mRNA水平反映了細(xì)胞或組織特異性表型和表達(dá)模式，臨床上出現(xiàn)的癥狀和體征有著必然的內(nèi)在。運用大規(guī)模、高通量的基因芯片技術(shù)，對大量的同一類型疾病狀態(tài)下的各類組織和細(xì)胞的mRNA表達(dá)譜進(jìn)行生物信息學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的比較分析，可以建立疾病類型特定的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)庫并找出各類疾病及亞型的相關(guān)基因，闡述各種疾病發(fā)生過程中各基因的作用機制。③表觀遺傳的改變也是各類疾病發(fā)生的重要因素，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腫瘤等疾病跟相關(guān)基因的空間結(jié)構(gòu)及大量存在的甲基化、乙酰化等修飾有關(guān)，生物芯片是研究甲基化、乙酰化等修飾很有力的工具。疾病在基因水平、轉(zhuǎn)錄水平和表觀遺傳學(xué)水平的異常zui終都是通過蛋白質(zhì)的表達(dá)與活性改變而起作用的。生物芯片技術(shù)可以從疾病發(fā)生的上述幾個層面進(jìn)行機制研究。

    由于基因芯片的大規(guī)模、集成化等優(yōu)點，使得它對比傳統(tǒng)方法有*的優(yōu)勢。雖然目前它還沒有大規(guī)模用于臨床診斷，但經(jīng)過近10多年的不懈努力，生物芯片技術(shù)已開始從不成熟逐步走向成熟，并已開始給生命科學(xué)研究的許多領(lǐng)域開始帶來沖擊，甚至是革命。雖然它在很多技術(shù)細(xì)節(jié)上還有待完善，例如隨著芯片集成度的提高，對高精度檢測器的要求迫在眉睫，并需要結(jié)合新的實驗手段。但在前期的科研工作中已顯示了巨大的作用及應(yīng)用潛力，在不久的將來，基因芯片技術(shù)會廣泛地應(yīng)用于更多的領(lǐng)域。