什么是“生物芯片”?
生物芯片的本质是生物信号的并行分析。采用并行处理和微电子高密度集成的概念。数以千计的生命相关信息分子通过微机械加工技术集成在一个平方厘米的芯片上,可以集成生命科学和医学中的各种生化反应过程,从而实现对基因、配体、抗原等生物活性物质的高效快速检测和分析。
上世纪80年代,传统生物实验室人工测定十几个DNA片段的序列,至少需要一天时间。目前,使用价格几十万美元的全自动DNA序列分析仪,一天就可以测定近2000个DNA序列。
基因芯片是最早的生物芯片之一。
基因芯片是指将大量的探针分子固定在一个基片上,然后与标记的样品杂交,通过检测杂交信号来判断样品中的分子数量。基因芯片上固定有很多核苷酸序列,作为探针与样本中的目的基因杂交。探针底部有一种荧光酶,只有在探针与目标基因杂交时才会发光。通过扫描仪,探头发出的信号被转换成可以分析的图像数据。经过软件分析,我们可以知道样本中的目标基因是什么。
生物芯片的应用发展迅速,将在生活和生产的各个方面发挥越来越重要的作用。例如:芯片测序、基因作图、基因表达分析、克隆选择、基因突变检测、遗传病和肿瘤诊断、微生物菌种鉴定和治疗机理、药物研究、农林、军事医学等等。
在不久的将来,传统复杂的体检可能会被基因芯片完全取代。在手术中,只要你从人体上取一滴血,放在拇指指甲大小的芯片上,计算机就能快速自动诊断出受检者是否有遗传病和其他可能的基因缺陷,并预测你的健康在未来几年内会恢复到什么威胁,从而采取相应的对策加以预防。
芯片上基因检测的普及将更有效地降低出生缺陷的发生率。用这种芯片检测育龄男女和3个月以上的胎儿,可以准确、快速地检测出被检测对象是否携带乙肝病毒、丙肝病毒和艾滋病。
一分钟取血样,两分钟化验,三分钟出诊断!听起来像是神化。然而,有了生物芯片,这个神话将成为现实。未来,任何人都可以随时随地自测自己的健康,这就是它的神奇之处。测试时,只需将血液滴在芯片上,其中的疾病基因就会与芯片上相应的基因发生反应。用专门的电脑扫描仪扫描后,电脑可以快速识别哪些疾病基因有反应,从而判断受检者患的是哪种疾病。
从经济效益来看,生物芯片最大的应用领域可能是新药的研发。目前,许多制药公司已经参与了芯片的开发。由于个体差异,可以说没有一种药物可以适用于所有患者。因此,根据每个人独特的基因,开发特殊的药物,即个性化的药物,将是药物治疗的一个质的飞跃。因此,需要快速分析患者的多个基因,确定用药方案,基因芯片技术将是最佳选择。
面对生物芯片这个庞大的产业,中国科学家也积极行动起来,研制出具有中国自主知识产权的生物芯片,在医用生物芯片研究和工程技术的某些方面达到了国际先进水平。2000年6月5438-10月,清华大学生物芯片研发中心的景程教授在国际生物芯片技术大会上宣布,他们研制出了世界上第一个多力生物芯片平台系统,尺寸为1 cm 2。利用它可以在指甲大小的芯片上建立微型实验室,可用于基础医学研究、疾病诊断、司法鉴定、食品卫生监督、航空航天、环境保护等领域的分析测试。上述结果表明,虽然我国在生物芯片领域起步较晚,实际制作实物的能力与美欧日相比还有相当大的差距,但在一些思想和理念上已经达到国际前列。
也许在不久的将来,我们会在你我身边发现生物芯片!