寡核苷酸芯片的主要原理與cDNA芯片類(lèi)似,主要通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行雜交,來(lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)片段是否存在、存在量的多少。它與cDNA芯片的本質(zhì)差別在于寡聚核苷酸芯片固定的探針為特定的DNA寡聚核苷酸片段(探針),而后者為cDNA;虮磉_(dá)芯片的兩個(gè)重要參數(shù)是檢測(cè)的靈敏度和特異性。cDNA芯片由于基因長(zhǎng)短不同以至Tm值各異,眾多的基因在同一張芯片上雜交,使得雜交條件很難同一,使得傳統(tǒng)的cDNA芯片的分辨能力受到限制。寡聚核苷酸芯片序列選擇經(jīng)過(guò)優(yōu)化,利用合成的一定長(zhǎng)度(如20,30,70-mer等)的寡核苷酸單鏈探針代替全長(zhǎng)cDNA點(diǎn)樣,制成芯片。其優(yōu)點(diǎn):無(wú)需擴(kuò)增,防止擴(kuò)增失敗影響實(shí)驗(yàn);減少非特異雜交,能有效區(qū)分有同源序列的基因;雜交溫度均一,提高雜交效率;減少二級(jí)結(jié)構(gòu)。此外,寡核苷酸芯片還可以通過(guò)原位合成法制備,而cDNA芯片只能通過(guò)后者制備。上述特點(diǎn)使得寡核苷酸芯片的應(yīng)用日益廣泛。但是當(dāng)寡核苷酸序列較短時(shí),單一的序列不足以代表整個(gè)基因,需要用多段序列。
高密度的寡核苷酸芯片作為一個(gè)有力的工具廣泛用于分析基因組數(shù)據(jù),與傳統(tǒng)的凝膠分析方法比較起來(lái),具有成本低、高通量、高度自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn),這些寡核苷酸芯片,已廣泛用于用遺傳變異掃描、分子條編碼、基因表達(dá)檢測(cè)及測(cè)序。寡核苷酸芯片主要用途包括:
1)臨床診斷方面。用于研究人類(lèi)多基因相關(guān)性疾。ㄈ绨┌Y、心血管疾病等),發(fā)現(xiàn)相關(guān)的基因及其相互作用機(jī)理,尋找早期發(fā)現(xiàn),早期診斷的方法;同時(shí)還可制成外源性病原體相關(guān)基因芯片,如病毒性肝炎芯片等;
2)基因功能研究。應(yīng)用基因芯片可以開(kāi)展DNA測(cè)序、基因表達(dá)檢測(cè)、基因突變性、基因功能研究、尋找新基因、單核苷酸多態(tài)性(SNP)測(cè)定等研究;
3)藥物篩選和新藥開(kāi)發(fā)。采用了基因芯片技術(shù)來(lái)尋找藥物靶標(biāo),查檢藥物的毒性或副作用,用芯片作大規(guī)模的篩選研究可以省略大量的動(dòng)物試驗(yàn),縮短藥物篩選所用時(shí)間,在基因組藥學(xué)(pharmacogenomics)領(lǐng)域帶動(dòng)新藥的研究和開(kāi)發(fā);并可指導(dǎo)實(shí)現(xiàn)合理用藥。
4)環(huán)境監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)高科技農(nóng)業(yè)等。監(jiān)測(cè)流行病和傳染病擴(kuò)散;監(jiān)測(cè)有害微生物的發(fā)生和傳播;農(nóng)、林、牧、漁等產(chǎn)業(yè)的品種改良和病蟲(chóng)防治。
5)其它。如DNA身份認(rèn)定等。