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DNA芯片(DNA chip)
一种通过光刻技术或其他技术将DNA片段或基因集成在固体基底(玻璃或尼龙、硅片)表面而形成的阵列.通常1cm2的阵列可包含几百、几千甚至几万个DNA片段,故也叫微阵列(microarray).它是分子生物学和微加工技术进步的产物.DNA芯片在生命科学研究中发挥着重要的作用.其应用范围涉及:基因表达谱分析、基因突变检测、DNA(基因)序列测定、疾病机理分析、疾病诊断、药物筛选、环境因素对机体的作用机理、毒物基因组学、食品卫生、病原体检测和生物样品的制备等.此外,它还将生命科学中许多不连续的过程如样品制备、化学反应和检测等步骤在芯片上实现其连续和微型化,建立缩微芯片实验室(Lab-on-A-chip).DNA芯片与PCR芯片、毛细管电泳芯片及介电电泳芯片等一起通称生物芯片(biochip).(本文编辑:邵隽一)
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PCBP2基因座位上长非编码RNA的筛选与鉴定
目的 从EST鉴定人手利用生物信息学方法筛选验证PCBP2基因内部UC.338基因座位附近的长非编码RNA.方法 首先利用生物信息学方法筛选包含内含子转录区域的ESTs,经CPC分析和统计学比较,共筛选到4个(人、鼠各两个)可能的lncRNAs,用PCR方法进行鉴定,克隆到pGEM-T载体测序验证,并用PCR,real-time PCR的方法检测各ESTs在人源细胞系或小鼠不同组织,小鼠发育不同时间点大脑中的表达谱.结果 筛选到4个ESTs中有3个ESTs均具有一定的非编码特征,并终测序正确:1个人源,2个鼠源,并且其中有些lncRNAs具有一定的细胞、组织特异性,有些lncRNAs具有广谱表达模式.结论 使用了一种新的寻找lncRNAs的方法,从EST鉴定入手,对现有数据库进行了挖掘.找到了可能在小鼠大脑发育过程中起作用的lncRNAs.
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寡核苷酸基因芯片方法检测干燥综合征患者信号转导及细胞因子相关基因的表达
目的 应用寡核苷酸全基因芯片方法分析干燥综合征患者及正常对照者外周血单个核细胞(PBMC)的信号转导及细胞因子相关差异表达基因,分析此类差异表达基因的生物学意义,为探讨疾病的发病机制、诊断及治疗提供新的依据.方法 取3例初发原发性干燥综合征患者及3例同年龄正常对照者的PBMC,提取总RNA,反转录并进行体外扩增,分别用Cy3及Cy5荧光标记干燥综合征组及对照组cDNA样品,与寡核苷酸芯片进行杂交.采用LuxScan 3.0图像分析软件对芯片图像进行数据提取,以Cy5/Cy3的比值数据进行分析(SAM软件),寻找差异表达基因,并对差异表达基因用分子功能注释(MAS系统)进行处理,分析其生物学含义.结果 干燥综合征组与对照组PBMC细胞因子及信号转导相关的差异表达基因中以趋化因子及细胞因子受体通路[FASLG(Fas ligand)、CCL5、CCR3、IL-4R、CXCLIO(CXC chemokine ligand 10)、TNFRSF19L(tumor necrosis factor superfamily 19 ligand)、CX3CR1(CX3C chemokine receptor 1)],黏附分子信号通路[细胞间黏附分子-1(ICAM1)],Jak-STAT信号通路[STAT4(signal transducer and activation of transcription 4)、CISH(chromogenic in situ hybridization)、IL-4R],Toll样受体信号通路(CCL5、CXCL10)中的基因差异为显著(P<0.05).以上疾病通路中上调表达基因有4个,下调表达基因有6个.结论 干燥综合征患者在信号转导及细胞因子相关疾病通路基因有异常表达,这些基因表达数据将为研究疾病的发病机制及今后的诊断治疗提供重要依据.
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消化肿瘤分子病理学技术研究进展
介绍近年来出现的消化肿瘤分子病理学研究的新方法和新技术.结合本作者研究工作,就有关文献进行综述.对后基因组时代病理学家所面临的机遇和挑战进行了评述,并重点介绍了基因表达谱分析与肿瘤分子分型、组织芯片技术及其应用、显微切割技术及在肿瘤分子病理学研究中的应用、分层表达扫描分析、生物信息学技术、克隆性检测技术、单核苷酸多态性分析技术、分子成像等技术,及其在消化肿瘤研究中的应用.充分利用人类基因组计划的成果和新技术,开展肿瘤分子诊断、分子分型和基因治疗研究、进而阐明肿瘤发生发展的分子机制,是新世纪肿瘤研究的重要任务.
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从分子生物学特征探讨乳腺癌个体化治疗策略
随着人类基因表达谱分析及分子生物学技术研究的深入,人们对肿瘤的发病机制及治疗研究愈显透彻.乳腺癌属实体肿瘤中疗效较满意的肿瘤[1],相关研究活跃在前列.
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儿童急性白血病基因表达谱分析及其研究进展
急性白血病(AL)是儿童时期常见的血液系统肿瘤,近年来,随着诊疗技术的不断进步,儿童白血病的治疗效果已经有了显著的提高,急性淋巴细胞性白血病(ALL)的长期无事件生存率(EFS)在75%以上,急性髓细胞性白血病(AML)的长期EFS达到50%左右.
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基因芯片在内耳基因功能与突变检测中的应用
基因芯片又称DNA芯片,寡核苷酸微阵列等,是在人类基因组计划实施过程中出现并发展起来的.它融合了多领域的各项技术,具有高通量、高集成、微型化和自动化的特点,能够高效平行地处理和应用日益庞大的基因组信息,被称为继单克隆抗体技术和PCR技术之后生命科学中的又一重大技术创新[1],在序列分析、新基因的发现、基因表达谱分析、基因诊断及构建单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)图谱等方面发挥着日益重要的作用.
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HDAC抑制剂MS-275诱导人肺腺癌细胞系A549基因表达谱分析
目的 研究HDAC抑制剂MS-275对人肺腺癌A549细胞基因表达谱的影响,探讨MS-275抗肿瘤的分子机制.方法 运用制备的包含8 064个人类基因的cDNA芯片检测MS-275诱导人肺腺癌A549细胞基因表达谱的变化.结果 MS-275(2μmol · L-1)处理A549细胞16h后,cDNA芯片分析筛选出MS-275对A549细胞的影响基因803个,其中上调基因440个,下调基因363个,其中包括许多与细胞凋亡、细胞分化、DNA修复等相关基因如p21、DR6.结论 MS-275通过外源性凋亡信号、内源性凋亡信号和细胞周期阻滞等多种分子机制诱导A549细胞凋亡.
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miR-199a在2,4,6-三硝基苯磺酸/乙醇溃疡性结肠炎大鼠中的表达及雷公藤多苷的作用研究
目的 探讨miR-199a在2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS)/乙醇诱导的溃疡性结肠炎(UC)大鼠中的表达情况及雷公藤多苷(TWP)对其的作用.方法 采用2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS)/乙醇灌肠法建立溃疡性结肠炎动物模型.对大鼠结肠组织进行大体形态损伤评分和镜下结肠损伤评分;采用芯片分析、Real-time PCR技术评估各组结肠黏膜组织中miR-199a的表达水平;针对milwalk数据库中预测的下游靶基因mRNA用表达谱进一步筛选分析靶基因mRNA,并用Real-time PCR技术验证靶基因mRNA在各组中的表达,后在DAVID数据库进行pathway分析,以分析miR-199a参与UC炎症活动时所调节的靶基因mRNA.结果 TWP高剂量组结肠黏膜大体形态损伤评分、组织病理损伤评分与模型对照组间差异有统计学意义(P＜0.01).芯片分析显示,模型对照组中miR-199a较正常对照组上调(P＜0.01),在AZA组表达较模型对照组下调(P＜0.01,P＜0.05).miR-199a-3p在TWP中剂量组,miR-199a-5p在TWP高剂量组中较模型对照组均下调(P＜0.05).miR-199a的Real-time PCR结果显示,模型对照组miR-199a的表达水平较正常对照组明显上调(P＜0.01);TWP的中、高剂量组和AZA组中miR-199a-3p的表达水平较模型对照组均下调(P＜0.05);TWP中剂量组miR-199a-5p的表达水平较模型对照组下调(P＜0.05).表达谱分析显示,FASL为miR-199a的靶基因.模型对照组中靶基因FASL表达水平较正常对照组上调(P＜0.05),TWP组、AZA组中靶基因FASL表达水平较模型对照组下调,其中以AZA组的下调为显著(P＜0.01).靶基因FASL的Real-time PCR结果显示,模型对照组中靶基因FASL表达水平较正常对照组明显上调(P＜0.01);TWP中剂量组、高剂量组和AZA组中靶基因FASL表达水平较模型对照组下调(P＜0.01).结论 miR-199a在TNBS/乙醇UC大鼠中有上调表达,FASL是miR-199a的下游靶基因.TWP能改善UC的炎症活动,对UC活动时上调的miR-199a具有下调作用;FASL在UC活动时呈上调表达,TWP对miR-199a下游靶基因FASL具有下调作用.
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心血管疾病基因表达芯片研究进展
基因芯片技术是20世纪90年代发展起来的一种高效的基因检测技术,这种技术可同时快速地分析大量的基因信息.基因芯片技术目前已经应用于基因序列分析、基因突变检测、新基因的发现、基因表达谱分析、基因组研究以及疾病的诊断、治疗和预防、药物研究与开发等许多领域.
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β-淀粉样肽诱导大鼠脑海马基因表达谱的差异分析
老年斑(SP)是阿尔茨海默病(AD)主要的组织病理学改变之一.老年斑的核心成分β淀粉样肽(Aβ)自1987年被首次分离成功后,它的结构及功能一直颇受关注[1].大量资料表明,Aβ是一种神经毒性物质,可以引起神经元的损伤、死亡,在AD的发病中起着相当重要的作用[2].它对神经细胞的毒性作用多样,机制复杂,至今其分子机理目前仍不十分明了.本研究选用含有4200条大鼠基因的cDNA表达谱基因芯片对Aβ1-40诱导后的大鼠海马组织进行基因表达谱分析,旨在探讨Aβ1-40毒性作用的分子机制.
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基因芯片及其在肿瘤研究中的应用
基因芯片是生物芯片的一种,融现代微电子、计算机、表面化学和基因分析技术于一体,可广泛应用于医学研究;现已应用于肿瘤基因表达谱分析、突变基因检测、特异基因确定、治疗因素对肿瘤影响及药物筛选等方面研究.具有高通量、高效率和高自动化特点,可能成为医学发展的关键技术.
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恶性淋巴瘤
近年,对恶性淋巴瘤的研究有了很大的进步.在发病机制及诊断学方面的进步,主要是通过基因表达谱分析对淋巴瘤亚型的判定和滤泡型淋巴瘤(follicular lymphoma,FL)建议使用新的预后预测模式,以及PET在诊断及疗效判断方面的应用进展.
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胃癌多药耐药相关microRNA的筛选和鉴定
目的:研究胃癌多药耐药相关microRNA并对其进行鉴定、靶基因预测和预测靶基因的生物信息学分析.方法:运用micr-oRNA芯片对胃癌多药耐药细胞SGC7901/ADR和其亲本细胞SGC7901进行microRNA表达谱分析;采用实时定量PCR的方法对差异表达的miRNA进行验证;再运用生物信息学方法对差异表达的miRNA进行靶基因预测;再对预测的靶基因进行GO和KEGG通路分析.结果:与SGC7901相比SGC7901/ADR表达上调超过2倍的miRNA有6个,表达下调超过2倍的有11个.实时定量PCR对共同差异表达的microRNA进行验证显示与芯片结果的一致性.对这17个差异表达的miRNA进行靶基因预测,再对预测得到的靶基因进行GO和KEGG通路分析显示预测的靶基因参与了肿瘤相关通路、MAPK通路、Focal Adhesion通路等.结论:我们初步筛选得到了胃癌多药耐药相关miRNA并对其进行了生物信息学分析,为进一步地探索miRNA在胃癌多药耐药中的作用及其分子机制奠定了基础.
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国产二代基因测序仪面世
日前，中科紫鑫科技有限公司正式推出 BIGIS 二代测序仪系统。它是由中科院基因组所和半导体所共同参与研发，整合了一系列机电控制、微流体、光学和软件控制系统的高度集成的新一代测序平台。BIGIS测序仪系统可提供包括全基因组测序、靶向区域重测序、数字表达谱分析等在内的全套测序解决方案，广泛应用于感染性疾病的病因鉴定与基因诊断、遗传病基因诊断与筛查、肿瘤与血液病的基因检测与个体化诊疗、检验检疫以及药物基因组学等多种健康与疾病相关领域。
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基因组和转录组学分析 WHO Ⅱ/Ⅲ级大脑弥漫性胶质瘤的分子分型有助于患者的预后分层
将大脑胶质瘤在组织学分类和临床病理上分出Ⅱ级和Ⅲ级,这对WHO而言是一个重大的挑战。本文作者设想利用大规模基因组和转录组学分析是否能分出更为明确的不同预后类型。作者基于微阵列的基因组和转录组方法分析了137例原发大脑胶质瘤,病例来自一个前瞻性的德国胶质瘤网( German Glioma Network),其中包括61例WHO II级和76例WHO III级的肿瘤患者。用综合生物信息学分析确定分子亚型,然后将其与组织学、分子生物标记和患者预后相联系,分子生物标志物包括异柠檬酸脱氢酶1或2( IDH1/2),1p/19q联合缺失和端粒酶逆转录酶(TERT)基因启动子突变。通过基因组分析将其分为5个的胶质瘤组,包括3个IDH1/2突变型和2个IDH1/2野生型。通过表达谱分析发现8个不同的转录组(5个IDH1/2突变型,3个IDH1/2野生型),它们与基因组只有部分关联。结合DNA为基础的分子分层和临床预后划分为3个主要预后组,他们有着特异的基因组突变。 IDH1/2突变和1p/19q染色体联合缺失的患者预后好。 IDH1/2野生型胶质瘤和类似胶质母细胞瘤基因组变异[包括7q染色体获得(+7q),10q染色体缺失(-10q),TERT启动子突变和癌基因扩增]的患者预后差。IDH1/2突变但1p/19q染色体正常的患者(主要是星形细胞瘤)和IDH1/2野生型,但没有+7q/-10q 基因型及 TERT启动子突变的胶质瘤患者处于中间位的生存期。这种分子分层将患者分为不同的预后组比组织学分类更好。加入基因组分类的基因表达谱分析并不能更进一步促进预后分层。
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弓形虫乙肝检测基因芯片技术的研究
弓形虫是广泛存在于细胞内的寄生虫,是优生优育TORCH检验中重要的一项,可通过母婴传播,造成胎儿畸形、死亡等.目前实验室诊断常用血清学和动物接种分离法,均不够理想.PCR技术的高敏感度和特异性使之越来越广泛的应用于临床辅助诊断.但PCR方法存在假阳、假阴性结果,且一次PCR扩增仅针对一个基因片段,在实现多种病原同时检测中存在局限.基因芯片检测技术是以杂交原理为基础的一种高通量、高灵敏度的生物检验手段,目前已被广泛用于表达谱分析,药物筛选,疾病及疾病相关性基因的诊断和研究等各个领域.本研究以弓形虫和乙肝病毒为对象,以多重PCR方法为基础,研究适用于TORCH检测的基因芯片技术.选择扩增产物长度在400-500bp的片段进行PCR扩增,产物通过克隆筛选得到各片段的克隆质粒,以此作为芯片的探针进行芯片的点样和固定.同时,将待测样品提取DNA后,进行多重PCR扩增标记并与芯片杂交,结果显示我们的芯片可用于进行相应的检测和确认.对巨细胞病毒、疱疹病毒等的研究筛选正在进行中.生物芯片应用于疾病检测可达到一次检测获得多个病原信息的目的,具有较好的应用前景.
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基于基因表达谱分析的胃癌诊断及预后相关长链非编码RNA谱识别及鉴定
目的：筛选可靠的胃癌诊断及预后相关长链非编码RNA(lncRNA)谱，建立基于lncRNA谱的胃癌预后风险评分系统。方法：下载4个已发表的胃癌cDNA芯片数据集，对训练集GSE63089采用6种不同分类器筛选得到胃癌相关lncRNA谱，十字交叉验证及ROC曲线评估其诊断价值。在测试集(GSE27342， GSE38749和GSE50710)中验证模型的稳定性。经随机森林算法进一步筛选得到胃癌预后相关lncRNA，基于此建立胃癌风险评分，进而与性别、年龄等参数行单因素及多因素Cox回归。GSEA分析揭示胃癌预后相关lncRNA 的生物学功能。后，通过7株胃癌细胞株、胃上皮永生化细胞株GES-1及30对胃癌组织以qRT-PCR法检测胃癌预后相关lncRNA在体内外的表达水平及对胃癌的诊断能力。结果：经训练集GSE63089筛选，得到35个具诊断胃癌价值的lncRNA；十字交叉验证显示6种分类器基于35个lncRNA诊断胃癌的准确率分别为90%、87%、89%、88%、89%和92%；3种线性分类器(CC、DLDA和SVM)ROC曲线的AUC分别为0.957，0.961和0.986。验证集中诊断胃癌的准确率同样可达70~100%，证明模型的稳定性。随机森林算法进一步筛选出5个与胃癌预后相关的lncRNA(AK001094、AK024171、AK093735、BC003519和NR_003573)，基于其表达值建立胃癌预后风险评分。该评分系统对预后判断的AUC值为0.732；单因素及多因素分析发现，风险评分是胃癌预后的独立风险因素[单因素分析，HR =2.718，95% CI,1.452~5.090]；多因素分析，HR =5.249，95% CI,1.718-16.034]。GSEA分析显示，5个lncRNA主要参与细胞粘附等信号通路。体内外实验验证发现，AK093735、BC003519及NR_003573在胃癌中表达上调(P<0.05)，而AK001094、AK024171则表达下调(P<0.05)，与芯片结果一致；5个lncRNA诊断胃癌的AUC值分别为0.693、0.745、0.896、0.769和0.845，5者联合诊断的AUC值为0.958。结论：LncRNA谱可以作为胃癌诊断及预后的可靠标志物，但其具体生物学机制尚待进一步研究证实。
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阳春砂磷酸甲羟戊酸激酶的基因克隆与表达谱分析
目的：为了了解阳春砂磷酸甲羟戊酸激酶（PMK）的功能与表达特性，根据阳春砂的转录组注释设计引物，PCR 克隆阳春砂甲羟戊酸途径中的关键酶磷酸甲羟戊酸激酶基因的编码区 cDNA，使用生物信息学方法对其编码的蛋白进行相似性检索及同源序列比对，构建进化树，预测二级及三级结构并分析其功能，探索其各器官中的表达差异．结果：获得了全长1539 bp 的编码阳春砂 PMK 的 cDNA 序列，命名为 AvPMK （GenBank 登录号：KF569902），编码由512个氨基酸组成的磷酸甲羟戊酸激酶，该蛋白含有 GHMP 激酶超家族特异的 N －保守区域、C －保守区域和 ATP 结合位点 Gly-X-Gly-XX-Ala．AvPMK 与其他植物的 PMK 氨基酸相似性达61％～69％，进化树结果显示其与二穗短柄草（Brachypodium distachyon）等单子叶植物具有较近的亲缘关系．AvPMK 蛋白包含14个α-螺旋（Alpha helix），占37.1％；16个β链（Beta strand），占15.6％；32个无规则卷曲结构，占47.3％，无跨膜结构域，其3级结构含有一个催化反应的口袋状结构域．实时荧光定量 PCR 结果显示 AvPMK 基因在叶中表达量较高，茎、根中表达量相对较低．结论：首次从阳春砂仁中扩增磷酸甲羟戊酸激酶的基因片段，为分析其基因表达特性及其在砂仁萜类生物合成中的功能奠定基础．
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急性髓系白血病治疗进展
急性髓系白血病(AML)是一种常见的血液系统恶性肿瘤,我国AML的年发病率是1.62/100000,近年来有增加的趋势,且有越来越多的患者死于该病[1].AML分子遗传学的改变导致白血病细胞自我增殖、分化受阻、凋亡逃逸、自我更新增加、周期失控及弥漫侵润,随着细胞遗传学、免疫分型、分子遗传学以及近展开的基因表达谱分析等领域的进展,对于急性白血病(AL)本质的认识也越来越深刻,与此同时,临床试验的开展也获得了相当的成功.
