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1、基因芯片技术及临床应用,2,一.概述,随着人类基因组测序计划的逐步实施以及分子生物学相关学科的迅猛发展，越来越多的动植物、微生物基因组序列得到测定。在GenBank数据库中已含有300万个序列，总数超过22亿个碱基对，其中包括19种不同生物体的完整序列、近9 000个已知功能或已推测功能的人类基因序列。基因序列数据库正在以前所未有的速度迅速增长。,3,然而如何充分利用新序列信息资源，怎样去研究如此众多基因的生物信息及其在生命过程中所担负的功能，成为生命科学工作者的共同课题。,4,已建立的诸如Northern印迹、RNA酶保护实验、S1核酸酶分析、噬斑杂交以及狭线印迹等方法不能提供足够通量来有效
2、地利用新的基因组学的资源。为此，必须发展高通量或平行监测基因表达的新方法。基因芯片技术正是在这样的背景下应运而生。,5,早在80年代初期，有人就曾设想利用计算机半导体技术生产基因芯片以对人类基因大量的遗传信息进行分析和检查。,但直到1994 年Pease等人创造的光导原位合成高密、微化的寡核苷酸阵列(ODTA)的制作技术问世之后，才使该设想逐步成为现实。,因此可以说光导ODTA化学合成法，为基因芯片技术奠定了基础。,7,现在全世界已有十多家公司从事基因芯片研究和开发工作，而且已有较为成型的产品和设备问世。这些公司主要以美国的Affymetrix公司为代表。,图片来自益来基因网:http:/ww
3、w.el-,美国“Fortune”杂志在1997年3月对基因芯片技术未来产业化的前景进行了重点介绍。,8,二.基因芯片的定义,又称DNA芯片，是指将许多特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探针，有规律地排列固定于支持物上，然后与待测的标记样品的基因按碱基配对原理进行杂交，再通过激光共聚焦荧光检测系统等对芯片进行扫描，并配以计算机系统对每一探针上的荧光信号作出比较和检测，从而迅速得出所要的信息。,9,三.基因芯片相关技术及其进展,基因芯片制备技术靶基因的制备杂交和检测,基因芯片设计杂交图像分析,10,11,1.基因芯片的主要类型,基因芯片视分类方法不同可分为不同类型,12,基因芯片的主要类型及其简要
4、特点,13,2.基因芯片的制备,基因芯片的实质是高度集成的寡核苷酸阵列制造基因芯片首先要解决的技术问题就是如何在芯片片基上定位合成高密度的核酸探针,14,原位合成直接在芯片上用四种核苷酸合成所需的探针合成点样将已经合成好的探针定位在芯片上,基因芯片制备的两种基本方法,原位光刻合成,由美国Affymetrix公司开发,16,把玻璃基片上的活性羟基修饰上光保护基团，此光保护基团可被一定波长的光激活并脱保护。根据所要制作的阵列的需要设计光刻掩膜。将掩膜（M1）覆盖在修饰过的基片上，用光照射使曝光区域的基片表面脱除保护基团而形成活性羟基（1-2）。,步骤,引入5端被X基团保护、3端被活化的单核苷酸dN
5、TP，使dNTP的3端与基片上的活性羟基缩合，洗去未有效结合的dNTP（3）。更换掩膜M2，重复1-2，直到所需要的探针阵列合成完毕（4-6）。,使用多种掩盖物能以更少的合成步骤生产出高密度的阵列，在合成循环中探针数目呈指数增长。某一含个核苷酸的寡聚核苷酸，通过4n个化学步骤能合成出4n个可能结构。,例如：一个完整的十核苷酸通过32个化学步骤，8个小时可能合成65,536（即216）个探针。,Picture From BROWN LAB http:/cmgm.stanford.edu/pbrown/,原位喷印合成,芯片原位喷印合成原理与喷墨打印类似，不过芯片喷印头和墨盒有多个，墨盒中装的是四种
6、碱基等液体而不是碳粉。,采用的化学原理与传统的DNA固相合成一致，因此不需要特殊制备的化学试剂。,Picture from BioDot:http:/,分子印章多次压印合成法,根据所需微阵列，设计有凹凸的微印章，然后根据预先设计在制备的各级印章上涂上对应的单核苷酸。,按照设计的顺序将不同的微印章逐个依次压印在同一基片上，得到256256阵列的高密度基因芯片。,图片来自益来基因网:http:/www.el-,256*256分子印章阵列显微图（0.18%),高密度芯片DNA阵列显微图（0.16%）,高密度芯片DNA阵列荧光杂交图（0.09%）,图片来自益来基因网:http:/www.el-,分子印
7、章多次压印合成法点样机,采用了平面微细加工技术，可实现大批量生产。通过提高集成度，降低单个芯片的成本可组装大量的（104-106种）生物分子探针，获取信息量大，效率高，特别适合于基因信息的采集。结合微机械技术（MEMS），可把生物样品的预处理，基因物质的提取，扩增，以及杂交后的信息检测相集成，制备成微物芯片。,优势与特点,高密度分辨率高准确性合成产率高一致性工艺最优化批量化平面印刷法,合成点样,合成点样技术在基因芯片尚处于实验研究阶段时是唯一的芯片制造手段，曾一度被原位合成技术的光芒所掩盖。随着原位合成技术缺点的暴露和自动化技术的进步，合成点样技术又重现生机。,是将合成好的探针、cDNA或基因
8、组DNA通过特定的高速点样机器人直接点在芯片上。目前，除Affymetrix等研究和生产基因芯片的少数大公司使用原位合成外，其他中小型公司和实验室研究中仍然普遍采用合成点样法。,微型机械点样法,化学喷射法,微型机械点样法,该技术由Shalon和Brown于1995年发展起来的另一类具有生命力的基因芯片制备技术。美国Synteni公司最终发展出商品仪器，完成其商品化。,通过毛细作用使用点样针将生化物质转移到固体基底表面（点样针与基底表面接触）。第一轮结束后，清洗点样针进行下一轮操作。机器人控制系统可使其实现自动化生产。,方法与步骤,化学喷射法,此种方法先进之处在于采用了压电和其他推动方式从微型喷
9、嘴向固体表面转移生化成分。该技术正由Incyte Pharmaceuticals(Palo Alto,CA,USA)和Protogene(Palo Alto,CA,USA)等几处中心进行发展。,用与压电接口（方型）相连的微型喷嘴将生化物质喷向基底，通过电流控制使样品体积得到精确控制。第一轮结束后，清洗喷嘴进行下一步。,方法与步骤,30,芯片制作工艺的进展,1980年Bains等将预先合成的短DNA片段固定在固相支持物上进行的杂交测序实验是基因芯片的最原始模型，所以合成点样是基因芯片制作的最原始的方法由Affymetrix公司发展起来的光导ODTA合成照相平板印刷术将基因芯片引入了工业化生产的阶
10、段。,31,将样品处理、芯片杂交和信号检测集于一体的所谓“缩微实验室”逐渐成为基因芯片发展的新趋势。在这方面主要有以下技术较为成功：,电子芯片三维芯片,流过式芯片石英谐振芯片,32,电子芯片,片基为带有正电荷的硅片，硅片经热氧化，制成1mm2的阵列，每个阵列含多个微电极，在每个电极上通过氮化硅沉积和蚀刻制备出样品池。将链连有亲和素的琼脂糖覆盖在电极上，在电场作用下预先合成的生物素标记的探针即可结合在特定电极上。,Picture from Nanogne website:http:/,最早由美国Nanogen公司开发，目前国内清华大学和复旦大学也在开发这一技术。,最大特点：杂交速度快，可大大缩短
11、分析时间。最大不足：芯片制备复杂、成本较高。,三维芯片,片基上为大量的微小聚乙烯酰胺凝胶条，每个凝胶条可用DNA分析。先把已知化合物加在凝胶条上，用3cm长的微型玻璃毛细管将待测样品加到凝胶条上。,35,凝胶条的三维化能加进更多的已知物质，增加了敏感性。可以在芯片上同时进行扩增与检测。是该技术不仅可以用于基因芯片，也可以制作蛋白芯片。,美国的Packard、摩托罗拉、Argonne国家实验室三家机构与俄罗斯Engelhardt分子生物学研究所合作开发。,应用优势,36,流过式芯片,在芯片片基上制成格栅状微通道，将预先设计及合成的特定寡核苷酸探针结合于芯片上微通道内的特定区域。,Picutre
12、from UKMSTS Suimmit Conference:http:/www.cmf.rl.ac.uk/presentations/,37,从待测样品中分离DNA或RNA并对其进行荧光标记。将标记的靶核酸样品流过芯片，固定在芯片上微通道内的寡核苷酸探针捕获与之相互补的靶核酸。,Picutre from UKMSTS Suimmit Conference:http:/www.cmf.rl.ac.uk/presentations/,38,特点敏感性高，由于寡核苷酸吸咐表面的增大，流过式芯片可监测稀有基因表达的变化。速度快，微通道加速了杂交反应，减少了每次检测所需时间。价格降低，由于采用了特殊的
13、共价化学技术将寡核苷酸吸咐于微通道内，使每一种流过式芯片可反复使用多次，从而使其成本降低。,Gene Logic 正在开发 http:/,39,3.靶基因样品的制备,靶基因的制备需要运用常规手段从细胞和组织中提取模板分子，进行模板的扩增和标记。靶基因样品的制备方法将根据基因芯片的类型和所研究的对象（如mRNA、DNA等）而决定。,40,3.1 靶基因的制备,核酸样品制备是基因芯片分析的必须步骤，传统的化学提取法比较费时，不能满足基因芯片对快速高效的要求。因而，人们发明了与芯片相结合的核酸提取方法。芯片微过滤法生物电子芯片法,41,宾夕法尼亚大学的研究小组针对人白细胞的分离设计的一种核酸样品制备
14、方法。微过滤芯片是通过在硅片上刻出几个微米大小的各种形状的过滤微通道，再在硅芯片上加上一块玻璃盖片而成。发展经历了竖式Z型结构、竖式条状梳式结构到最终的横坝式结构。,芯片微过滤法,42,为了把不同的癌细胞、细菌或病毒从血清、水样或其他液体样品中分离而设计的用作介电电泳的细胞分离方法。,通过在硅芯片上制作一系列各种排列的金属电极和在这些电极上施加高频电场，使不同的细胞内感应出偶电极。偶电极的出现反过来使细胞承受正介电力或负介电力，从而使细胞从各种液体样品中分离出来。,生物电子芯片法,Picture from Nanogen website:http:/,美国的Nanogen公司通过在微过滤芯片的
15、电极上施加一系列高压脉冲对电极上分离得到的大肠杆菌细胞进行进行电子胞解，获得了大肠杆菌细胞内的各种RNA和DNA。,Picture from Nanogen website:http:/,44,3.2 靶基因的扩增与标记,主要采用荧光分子标记：常规标记在扩增过程中加入含有荧光标记的dNTP（至少一种为荧光标记）。末端标记直接在引物上标记荧光。,45,4.靶基因的杂交及其信号检测,荧光显影法质谱法化学发光法光导纤维法压电石英谐振法,46,4.1 荧光显影法,用荧光素标记扩增后的待测核酸样品，将荧光素标记的待测核酸样品与芯片进行杂交，再洗去未杂交的标记样品，然后用荧光显微镜或荧光扫描仪对芯片进行扫
16、描以采集每点的荧光强度并用电脑进行分析比较。,47,激光共聚焦荧光检测系统,目前应用最广泛的荧光检测系统。,芯片倒扣在盛有待检核酸的储液器上，芯片的探针与液面相接触并进行杂交反应，能与靶核酸互补的探针对标记有荧光素的待检核酸起捕获作用。当激光从芯片的背面聚焦于芯片与靶DNA的接触面时，与待检核酸杂交了的位点就被激发荧光，荧光信号经棱镜后聚焦于空间共聚焦小孔，并通过小孔而被检测器捕获。,48,虽然激光同时也会激发储液器里未与芯片杂交的标记靶核酸，但由于它们不在共聚焦小孔的焦平面，故这种荧光被小孔阻挡而不能到达检测器。应用激光共聚焦荧光检测系统在数分钟内即可得到一个二维的杂交模式，通过改变温度还可
17、以得到杂交的热动力学信息。,49,热力学稳定性完全正常的 Watson-Crick配对双链 错配碱基的双链荧光强度完全正常的 Watson-Crick配对双链 错配碱基的双链（5-35%）,50,荧光扫描仪简介,电荷偶合装置CCD（charge-coupled devices）光电倍增管PMT（photomultiplier tube）,51,图片来自益来基因网:http:/www.el-,CCD成像技术：主要用于中、高密度基因芯片的检测,52,商业化扫描仪公司,Genomic Solutions公司Packard公司GSI公司Beecher Instruments公司Molecular Dy
18、namicsGenetic Microsystems公司Axon Instruments公司,53,4.2 化学发光法,化学发光与荧光法的基本原理类似，但标记物不是荧光素而是鲁米诺之类具有化学发光特性的物质。化学发光比荧光法的灵敏度更高。,54,4.3 光导纤维法,将合成的氰脲酰氯活化的寡核苷酸探针固定在直径200m的光纤末端，然后固定有不同探针的光纤按特定位置组合成束，形成一个微阵列的传感装置即光纤DNA生物传感器微阵列。其探针末端可以伸入样品溶液中，杂交的荧光信号由光纤另一端偶联的CCD相机接受。整个分析操作可在5分钟内完成。,55,4.4 光导纤维法,光纤DNA生物传感器微阵列的探针敏感
19、膜可以再生使用，因而成本得以降低。这种将传感器与微阵列结合起来的方法特别适用于操作杂交分析不方便的环境和不具备激光共聚焦显微镜这种昂贵设备的实验室（如临床检测实验室），对推广基因芯片的应用有重要意义。,56,4.5 压电石英谐振法,传感装置采用压电石英谐振晶体目前正在开发之中,57,4.6 压电石英谐振法,石英谐振DNA生物传感器微阵列比光纤DNA生物传感器微阵列更具优越性,石英谐振传感器具有微天平之称，敏感性很高（理论上可达到fg级水平），有望省略杂交前的扩增步骤。石英谐振传感器的响应机制是“压电效应”，即对质量敏感，所以无须对探针或靶核酸进行标记。,58,四.基因芯片的临床应用,1998年
20、底美国科学促进会将基因芯片列为1998年度自然科学领域十大进展之一,59,1.核酸序列分析,杂交测序技术（SBH）邻堆杂交技术（CSH）毛细管电泳芯片测序技术,60,1.1 杂交测序技术,基因芯片发展和应用的基础。任何线性DNA或RNA单链均可分解为一系列碱基数固定、错落重叠的寡核苷酸片段（ODT），或称为亚序列（subsequence）,将所有n体亚序列探针都固定在一个固相支持物上，n体亚序列探针的序列与其在固相支持物上的位点一一对应形成探针阵列。被标记的靶序列与芯片进行杂交后，芯片上所有杂交信号的位点组成一个“杂交模式”，该“杂交模式”实际上反应的是靶序列的所有n体亚序列信息，计算机通过对
21、该“杂交模式”的分析就可以确定靶核酸的序列。,方法与步骤,62,采用SBH技术，用含65,536个8聚寡核苷酸的微阵列，可测定200bp长DNA序列，采用67,108,864个13聚寡核苷酸探针的微阵列，可对数千个碱基长的DNA测序。,63,1.2 邻堆杂交技术,SBH技术的效率随着微阵列中寡核苷酸数量与长度的增加而提高，但微阵列中寡核苷酸数量与长度的增加则提高了微阵列的复杂性，降低了杂交准确性。CSH技术弥补了SBH技术存在的弊端，CSH技术的应用增加了微阵列中寡核苷酸的有效长度，加强了序列准确性，可进行较长的DNA测序。,64,CSH杂交测序原理示意图（点击此处观看Flash动画）,65,
22、1.3 毛细管电泳芯片测序技术,Mathies等成功地应用通过光刻加工出的毛细管长3.5厘米、横切面50微米8微米的毛细管电泳测序芯片在10分钟内完成了含433碱基对的DNA序列测定。美国的CuraGen公司和普林斯顿大学也正在从事这类芯片的研究开发工作。,66,2.基因表达分析,随着人类基因组计划的顺利进行，基因组研究的重心转了功能基因组学，研究基因的功能，特别是研究疾病相关基因已成了生物科技界的热点。基因表达芯片为此提供了最好的技术平台。,67,对大多数基因而言，mRNA表达水平与其蛋白质的水平相对应。,Picture from IIR:http:/www.inet.uni2.dk/iir
23、rh/IIRhome.htm,68,一般以Oligo-dT作引物进行RT-PCR制备靶基因，对细胞内大量基因的mRNA表达差异进行检测，从而了解细胞的性质与状态。基因芯片技术可清楚地直接快速地检测出以1:300,000水平出现的mRNA，且易于同时监测成千上万的基因。,69,基因表达分析示意图,70,由于生物芯片技术可直接测到mRNA的种类及丰度，所以它是研究基因表达的有力工具。基因芯片种包含了几万种人工合成的寡核苷酸探针或cDNA，可检测转录产物从几个数量级到每个细胞的几个拷贝，均能被定量研究，被检测目的基因可多达10,000个。,71,系统微型化，样品需量极小 同时研究上万个基因的表达变化
24、，研究效率明显提高 能更多地揭示基因之间表达变化的相互关系，从而研究基因与基因之间内在的作用关系 检测基因表达变化的灵敏度高，可检测丰度相差几个数量级的表达情况 节约费用和时间,表达谱基因芯片研究基因表达与传统的Northern Blot相比有许多重要的优点,72,3.寻找新基因,定量检测大量基因表达水平在阐述基因功能、探索疾病原因及机理、发现可能的诊断及治疗等方面是很有价值的。基因芯片技术在发现新基因及分析各个基因在不同时空表达方面时一项十分有用的技术，它具有样品用量极少，自动化程度高等优点，便于大量筛选新基因。,73,目前，大量人类ESTs给cDNA微阵列提供了丰富的资源，数据库中400,
25、000个ESTs代表了所有人类基因，成千上万的ESTs微阵列将为人类基因表达研究提供强有力的分析工具。这将大大地加速人类基因组的功能分析。,74,4.突变体和多态性检测,肿瘤和遗传性疾病发生的根本原因是由于遗传物质发生了改变。检测基因突变对于阐明肿瘤与遗传病的分子机制、疾病的早期诊断具有重要意义。,75,以往研究突变和多态时多采用PCR-SS-CP、手工或自动测序、异源双链分析、蛋白截短检测等方法，所有这些都需经过电泳环节，不能满足大规模、低消耗和自动化的要求。应用基因芯片方法检测时可克服上述不足，且与DNA聚合酶或连接酶结合检测时可获得更高的分辨率,76,Hacia等用含有96,000个寡核
26、苷酸探针的基因芯片来检测遗传性乳腺癌基因BRCA1第11外显子3.45kb长度内的所有可能的杂合性突变，包括碱基替换及小的插入、缺失等，并借此确定发病风险。基因芯片也可用于肺癌、卵巢癌、前列腺癌、结肠癌等多种肿瘤的研究中，为肿瘤基因组解剖计划（CGAP）的完成提供重要的技术支持。,77,Lipshutz等证明基因芯片可用来筛查HIV病毒的蛋白酶基因和反转录酶基因的突变。这些突变能引起对抗生素，如AZT等的抗性。Affymetrix公司已制造出商用HIV芯片，包括1,040个蛋白酶和反转录酶基因，用来研究病毒抗性发展过程中的碱基突变。,78,Chee等制造了含有135,000个25-mer探针的
27、基因芯片来探测16.6kb的人线粒体基因组。共分析了10个样本，检出505个多态。每个样本可在12min内阅读完毕，正确率达99%。据估测，每一工作日可阅读40个线粒体基因组，大大高于现在凝胶测序仪可达到的每日2个基因组水平。基因芯片除可用于研究mtDNA基因突变以及民族内和民族间mtDNA的多态性外，还可用来揭示mtDNA基因的表达与神经性疾病和长寿等关系。,79,SBH技术可大规模地检测和分析DNA的变异及多态性。,80,基因芯片技术是一项高效、准确的DNA序列分析技术，将基因芯片技术用于检测分子突变，不仅可准确地确定突变位置和类型，更可同时检测多个基因，及至整个基因组的突变，其快速高效是
28、其它方法无法比拟的。,81,基因芯片技术用于基因组研究可创造第三代遗传图，即将遗传病表型于DNA上特定的基因序列联系起来。以单核苷酸多态性（SNPs)为标记可帮助区分两个个体遗传物质的差异，若能将所有SNPs全部信息装入生物芯片则可检测到与之相关的基因间差异。,多态性分析,82,5.后基因组研究,基因组测序完成后，未知基因的功能研究是一个十分诱人的后基因组研究课题。斯坦福大学的Davis研究小组的研究提示DNA芯片技术将来可能应用于人类基因组测序完成后未明开放读码框架ORF生物学功能的研究，可能会对深刻认识生命现象及药物设计带来重大影响。,83,Davis研究小组利用DNA芯片技术对酵母缺失突
29、变株进行定量分析以确定酵母全序列测定完成后新发现的ORF的生物学功能。他们应用基因打靶技术产生多个ORF缺失的酵母突变株，并在缺失ORF旁引入20个核苷酸的标志序列作为缺失ORF的身份标志，谓之分子条形码（molecular bar codes），分子条形码可与基因芯片上的探针进行杂交以便于筛选。这样，ORF的功能测试可通过一次杂交及用同一生长选择条件完成，大大提高了效率和准确性。,84,7.疾病诊断,遗传病相关基因的定位肿瘤疾病的诊断感染性疾病的诊断,85,7.1 遗传病相关基因的定位,随着HGP的发展，各种方法相继创立，并应用到基因定位中。基因芯片技术已成为一种基因定位的高效工具。配合使用
30、多重PCR/基因芯片，可一次筛查多种遗传病，既经济又敏感可靠。,86,7.2 感染性疾病的诊断,HIV-1基因组中的rt与pro在疾病过程中易发生多种变异，从而导致对多种药物的抗药性，因此，检测和分析其变异性与多态性具有重要临床意义。可以预测，在不久的将来，人们可望在一张基因芯片上检测几乎所有的病原微生物基因。,87,8.基因文库图谱绘制,通过确定重复基因的程度，基因芯片已用来对基因组文库进行图谱绘制。基因方库中的每个克隆的所有化学反应均一个反应管，可以快速平行地对多克隆进行图谱绘制。每人每天可对几百个克隆进行基因图谱绘制。,88,9.其它应用,药物筛选药物作用机制研究毒理学研究基因扫描,环境
31、化学毒物的筛选耐药菌株和药敏检测,89,五.基因芯片相关生物信息学问题,基因芯片上核酸探针的选择和序列设计，以及基因芯片杂交后信息的分析、处理和建库。,两个方面的内容：,90,基因芯片所获大量的基因及其基因相互作用信息，为生物信息学研究和生物数据库的挖掘提供了高效、快速和方便的实验工具，拓宽了生物信息学的研究内容。,91,芯片设计的主要内容及相关生物信息学问题,根据基因芯片的分析目标，从相关基因数据库中选取特异性基因序列，使之能够通过与靶基因杂交而给出明确、可靠、易于分析的分子及其相互作用信息。,92,根据所选用的核酸序列进行探针序列及其布局设计，使所设计的探针组合对靶基因的杂交特异性强，探针
32、之间关联性好。,93,探针及其空间布局的优化：包括探针制备工艺的优化和探针杂交的优化等诸多方面。,94,六.基因芯片的建库与数据分析,高密度芯片获的分子信息，已很难运用传统的论文形式来发表。目前，一些研究者通过把基因芯片的表达谱公布在自己实验室网站上，供其他研究者的访问与交流。,95,由于网站分散以及各实验室所用芯片缺乏标准，使不同实验室之间的数据交流和分析存在一定困难。基因芯片数据标准化问题已引起人们越来越多的重视，人们正考虑建立相应的芯片数据库。,96,一些公司与研究机构正在发展与基因芯片的相关软件，用于构建和管理基因表达信息的数据库及数据比较工具。,97,五.总结摘要,基因芯片技术作为基
33、因分析的有力武器，不仅被学术界看重，而且得到很多大公司和多国政府部门的高度重视并投以巨资进行研究开发。基因芯片技术在诞生的十几年内就得到巨大的进步，目前已很难从技术的角度给基因芯片下一个准确的定义。,98,在芯片技术中，虽然邻堆杂交技术弥补了SBH随探针延长而特异性降低的不足，但芯片的分子生物学基础已不再是杂交分析一家的天下，基于毛细管电泳分析的基因芯片已经诞生。,99,光导ODTA合成平板印刷术虽然第一次将基因芯片从实验室带到了商品化的时代，但特殊的设备和昂贵的成本以及合成效率的不尽人意使它不能阻止喷印法和它竞争，而且，曾被它取代的合成点样法也由于自动化技术的进步而获得了新生，并在下一代芯片技术中扮演重要角色。,100,传统的核酸样品制备、DNA片段的化学反应制备和芯片杂交分析三步曲更是显得烦琐，因而“缩微实验室”又应运而生。基因芯片所具有的高效核酸分析能力使它被誉为遗传信息分析方法革命性的里程碑。,101,除了核酸测序外，在基因诊断、寻找新基因、研究基因表达、突变检测、基因多态性分析、基因指纹分析和后基因组研究等方面得到广泛应用。但是基因芯片也不是十全十美，在灵敏度、特异性、成本等方面都有待改进。,
