系统化生物芯片技术在功能基因组研究中的应用简介
二十一世纪高科技领域里最具时代特征的重大进展之一，就是生物芯片技术的发明和它的研究应用。1997年，生物芯片被全球商业界权威刊物美国《财富》杂志评为二十世纪科技史上影响深远的两件事之一[1]。生物芯片技术能够对生物学问题进行量化和高通量的研究，这是以前的技术难以完成的。
2000年，在我国有关专家的积极推动下，由清华大学、华中科技大学、中国医学科学院和军事医学科学院共同出资组建成立了北京博奥生物芯片有限责任公司暨生物芯片北京国家工程研究中心，专门致力于生物芯片的研究、开发和产业化推动[2]。现在我国已经建立了包括北京国家芯片工程中心在内的五个生物芯片研发基地，即上海国家芯片工程中心、西安微检验工程中心、天津生物芯片公司和南京生物芯片重点实验室[3]。
2007年6月北京博奥生物芯片有限责任公司暨生物芯片北京国家工程研究中心的张亮博士在长春作了题为“系统化生物芯片技术在功能基因组研究中应用”的讲座。张亮博士对生物芯片技术从原理、国际研究关注热点、研究应用新进展等多个方面进行了介绍。下面内容以张亮博士讲座内容为线索，进一步检索、梳理、拓展而成。
一、亲和力生物芯片
一般生物芯片亦即微阵列芯片，可以看成是大量生物传感器构成的高密度、二维阵列。生物传感器通过在传感器表面固定生物探针分子，将分析物与探针分子相互作用后产生的信号，经过换能器转换成可以计算机处理的数据信息。微阵列芯片得益于微加工技术，能够在很小的面积上固定数目巨大的生物分子探针，因此可以高通量地进行生物分子相互作用的分析。绝大多数生物芯片分析都是基于生物分子间特异性相互作用进行的，例如基因芯片基于单链DNA链间的碱基互补配对结合进行分析（如图1所示）；蛋白质芯片基于抗原－抗体特异性结合，蛋白质与小分子配体的特异性结合进行分析（如图2所示）——这些芯片又可以称为亲和力生物芯片。
图1 基因芯片
图2 蛋白质芯片
二、MAQC计划研究证明通过精确控制条件生物芯片具有可靠重现性
生物芯片具有体积小而提供信息量大的优点。但是由于加工工艺及分析操作复杂，并且最初的研究没有建立统一标准，不同实验室，不同平台甚至同一平台而操作者不同所得到的实验结果就会大相径庭，导致人们对生物芯片分析结果重现性、可信性的怀疑。面对日益增多的质疑和争论，美国食品和药物管理局（FDA）领导实施了基因芯片质量控制（MAQC）计划，对生物芯片检测数据的重现性、可靠性进行了为期两年的研究[4]。共有来自FDA、大学及Affymetrix等基因芯片公司和试剂生产厂商在内51个组织的137位科学家共同参与了这项研究工作。该研究结果详细报道在2006年9月8日的Nature Biotechnology刊物上。题为“基因芯片质量控制计划证明基因表达测量具有同平台和平台间的重现性”（The MicroArray Quality Control （MAQC）project shows inter- and intraplatform reproducibility of gene expression measurments）的报道对同一平台数据重复性、可再现性，平台间数据可比较性，相对精确性及不同平台间相关性等方面进行了讨论，得到如下结论[5]：生物芯片数据具有平台内和平台间的重现性，因此生物芯片技术可以用于基础和应用研究甚至作为临床诊断工具。当然，作为一个比较复杂的操作过程，生物芯片技术必须在精确控制的条件下进行，操作者的素质和水平直接影响着实验结果的好坏。
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