芯片技术在医学实验室应用展望(一)

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【摘要】 生物芯片技术，是一种综合了分子生物学、免疫学、半导体微电子、激光、化学染料等领域的最新科学技术，其快速、微量准确的应用优点正在成为新一代的医学诊断工具，具有重大的基础研究价值，又具有明显的应用前景。

【关键词】 芯片技术；医学实验室；应用展望

生物芯片技术是近年来在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术，具有高通量、微型化和自动化的特点。本文着重对生物芯片的概念、分类及其在医学实验室中的应用展望作一介绍。

1 生物芯片技术的分类

生物芯片技术又称微阵列技术，根据生物芯片上探针的分子种类而将之分为DNA芯片（即基因芯片）和蛋白质芯片。前者是指芯片上固定寡核苷酸或DNA片段分子；而后者则是在芯片上固定蛋白质或肽〔1〕。

1.1 基因芯片（又称DNA芯片）技术是将大量的基因探针按特定的排列方式，固定在固体载体上，它通过与被检测基因的碱基序列进行互补匹配，实现核酸序列的分子识别，是高效地大规模获取相关生物信息的重要手段〔2〕。具有微型化、集约化和标准化的特点。

1.2 蛋白质芯片技术主要是指通过微加工技术和微电子技术在固体表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。具有高通量、高准确性、高灵敏度、微型化和自动化，具有多种生物信号的并行检测的特点。

2 在医学实验室中的应用

生物芯片与检验医学的关系是密切的。首先，它为临床检验工作提供了一种全新的技术，使一些临床检验工作中难解决的问题成为可能。芯片是高通量的群体指标分析，在检验医学方法上是一种全新的思维，会逐渐应用于医学检验中。

2.1 在病原菌检测中的应用 检测病原菌细菌培养为细菌鉴定的“金标准”，是传统细菌检测技术中最敏感的方法，但培养时间长，还要做生化及免疫试验进行细菌菌种鉴定，生物芯片技术以其传统方法无法比拟的优越性，为病原菌的快速诊断提供了技 术条件。文献报道， Anthony等〔3〕建立了一个在4h以内便可检测和识别病原微生物的方法。该法使用随机引物通过PCR法扩增细菌的核糖体23S rDNA，随后将扩增产物与含有特定寡核苷酸探针的芯片进行杂交，然后通过检测系统来识别。又有Head等〔4〕在PCR后1h内应用中等密度芯片对基因序列进行扫描得到了肉眼可见的诊断结果对抗药菌株鉴定准确、快速。该方法具有灵敏、方便、特异性高、信息量大且成本较低等优点。生物芯片技术的发展和实用化将彻底改变病原菌检验的现状，并且将会随着芯片检测仪器的普及而在临床疾病的诊断中得到广泛的应用。

2.2 在病毒检测中的应用 慢性肝炎病毒，尤其是乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒的感染严重威胁着人类的健康，这些病毒的混合感染以及存在多种亚型、次亚型和耐药毒株等给诊断带来一定的困难。目前已有这方面的报道，Livache等〔5〕用硅基质上合成的寡核苷酸芯片用于血清样品中的丙型肝炎病毒分型；Chamber等〔6〕首次利用病毒DNA芯片技术对HCMV几乎所有的开放阅读框进行表达监控；赵伟等〔7〕用寡核苷酸芯片与生物素标志的扩增样品进行杂交，结果显示了基因芯片在肝炎病毒检测中的高敏感性和高分辨率，基因芯片在肝炎病毒的检测中，假阳性率极低，并且肝炎芯片可以同时检测乙型和丙型肝炎，减少了工作量。

生物芯片在HIV检测及相关研究中也发挥了一定作用。Hauser等〔8〕应用DNA芯片技术在艾滋病患者出现抗体反应之前检测艾滋病病毒，对该病的早期诊断意义重大。