走出研究面向大众的生物芯片

生物芯片技术是应现代分子生物学研究的重大需求，在学科交叉不断深入的基础上诞生的，现已成为国际上的热点研究领域。生物芯片是一种能快速并行处理多个生物样品，并对其所包含的各种生物信息进行解析的微型器件，其加工运用了微电子工业中十分成熟的光刻技术和微机电系统加工中的各类技术，由于其所处理和分析的对象是生物样品，故称为生物芯片。

微流控芯片电泳及其法医学应用

在光学性能良好的Brofloat玻璃电泳芯片上,利用自行搭建的共聚焦激光诱导荧光检测系统,通过对芯片管道表面修饰、筛分介质、分离电场强度、进样方式、电泳温度、进样时间等条件的优化,对含15个STR基因座的法医DNA样品进行电泳分离测试实验.通过对芯片电泳条件优化获得了本电泳系统的最佳条件,成功实现8 min内完成DNA样品片段的分离,表明该微流控芯片电泳系统在法医DNA快速分析方面具有良好的应用前景.

一种检测小鼠转录因子活性的微阵列芯片的构建及应用

转录因子是一类具有序列特异性的双链DNA结合蛋白.在哺乳动物细胞中,一个转录因子可以调控多个靶基因,一个基因也同时受到多个转录因子的调控,从而形成复杂的基因表达网络调控机制.在蛋白质水平检测特定状态下组织或细胞中的转录因子活性对深入研究基因表达调控的分子机制具有重要的意义.针对TRANSFAC数据库提供的226个小鼠转录因子的PSSM,设计了240个转录因子结合探针,构建了可以在蛋白质水平同时检测约200个小鼠转录因子的微阵列芯片,实验结果显示:a.针对含有不同DNA结合结构域的7个转录因子,进行依赖于抗体的转录因子活性检测,结果证明该芯片具有良好的特异性;b.针对NFκB转录因子纯品,芯片的检测灵敏度可以达到0.5nmol/L,线性范围为0.5～20nmol/L,表明芯片具有较高的灵敏度和良好的定量能力;c.针对经典的IKK,JNK信号通路和JAK/STAT信号通路,该芯片可以检测到其关键转录因子的活性变化,证明芯片的可靠性;d.针对小鼠前脂肪细胞系3T3-L1的分化,该转录因子活性芯片不但检测到了已经报道的活性发生变化的转录因子,如PPAR家族和C/EBP家族外,还发现了以前没有报道过的SRF等,充分显示了芯片技术的高通量优势和发现新数据的能力.

15重快速STR复合扩增体系的构建

目的建立一套15重快速STR复合扩增体系。方法选择14个常染色体基因座以及1个性别基因座,采用Fast Start Taq DNA聚合酶系统,以DNA标准品9947A为模板,通过筛选扩增条件、选择热启动酶用量、调整引物平衡、优化快速扩增程序、筛选反应缓冲液、选择反应体系以及筛选添加剂等一系列复合扩增实验,比较各条件下等位基因丢失和非特异性扩增情况。结果在以1 ng DNA为模板、0.4μL聚合酶及10×Fast Start高保真反应缓冲液构成10μL快速体系的条件下,32 min即可获得标准DNA全部15个STR基因座的完整分型,无等位基因丢失和非特异性扩增现象,等位基因均衡性良好。同时,5%甘油、0.01%明胶、0.05%明胶和5 mmol/L硫酸铵可作为PCR扩增过程中拟加入的反应添加剂。结论本研究建立的15重快速STR复合扩增体系可以明显缩短反应时间,提高样品检测效率。

基于低成本聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)电泳芯片的微型DNA分析仪

在低成本的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)电泳芯片上,利用双通道共聚焦激光诱导荧光检测系统实现了单链DNA快速高效的分离检测.选用0.8mm厚度的PMMA薄片加工微管道,一方面降低了检测限,另一方面提高了散热性能.通过线性聚丙烯酰胺筛分胶液以及使用纤维素衍生物对微管道表面进行动态修饰等条件的优化,芯片完成了高分辨率、高重现性的短串联重复序列(STR)等位基因的快速分型检测.两个STR位点D13S317和CSF1PO的等位基因分型标准物(allelicladder)和实际样本的PCR扩增产物均在3min内达到了基线分离,表明低成本的PMMA电泳芯片在法医学及临床医学领域的基因分析方面具有良好的发展潜能.

中医痰湿体质基因表达谱研究

中医体质理论与个体化医学理念相通,在疾病防治个体化中发挥着重要作用.痰湿体质作为体质类型的一种,存在其独特的特征及发病倾向性.对比痰湿体质与平和体质(健康人)外周血单个核细胞全基因组表达谱,在FDR<0.05且FC≥1.5条件下,共获得355个差异基因.GO注释和信号通路富集分析显示,差异基因主要与代谢紊乱密切相关.通过qRT-PCR验证,发现ELOVL7,PRKAR1A,SOCS3,ACSL4,CLU及ABCG1等6个基因在痰湿体质中表达与平和体质相比存在显著差异.该研究表明,基于体质分类的个体差异存在其生物学基础.痰湿体质的特征基因识别为该体质的分子机制研究及相关疾病探索奠定了基础.

用于精子活力筛选的微流控芯片设计与优化

目的 对微流控芯片微管道的深度和筛选时间进行优化,构建有效的精子活力筛选器件.方法 设置深度分别为25、50、100、200 μm的微管道,在管道入口池分别加入2.5μl小鼠精子悬液,比较不同深度管道的出口池中精子活力和精子相对数量的差异.选取最适深度的芯片用于筛选时间的优化,分别在加入小鼠精子后5、15、30、60 min记录出口池的精子相对数量和精子活力,比较不同筛选时间所得到的精子活力和精子相对数量的差异,以寻找最适的筛选条件.结果 深度为25、50、100、200μm的4组管道出口池中精子活力分别为（85.4±2.3）%、（85.8±5.8）%、（87.2±2.8）%、（76.5±2.8）%,差异有统计学意义（F=5.8,P＜0.05）,在深度为25～100μm的3组管道之间变化不明显,而在深度为200 μm管道中该指标明显下降 4组不同深度管道出口池中的精子相对数量分别为（5.2±2.0）%、（7.2±2.5）%、（12.3±2.0）%、（7.7±1.1）%,差异有统计学意义（F=6.9,P＜0.05）,在25～100 μm范围内随深度的增加而增大,在100μm深度时达到最大值,管道深度增至200 μm时该指标反而下降,综合考虑精子相对数量和活力2项指标,100μm深度的管道为精子活力筛选的最适管道.加入精子后5、15、30、60 min,出口池中精子活力逐渐下降,分别为（99.6±0.7）%、（87.2±2.8）%、（79.3±2.2）%、（62.6±8.0）%,差异有统计学意义（F=37.3,P＜0.01） 而出口池中精子相对数量在此过程中提高,分别为（5.8±1.1）%、（10.6±0.9）%、（12.1±1.7）%、（17.9±3.4）%,差异有统计学意义（F=17.8,P＜0.01）,加入精子后15～30 min是理想的精子活力筛选时间.结论 本研究对微流控芯片管道的深度和筛选时间进行了优化,构建了有效的精子活力筛选器件,为在芯片上实现健康精子的筛选奠定了基础.

肿瘤早期诊断和预后的microRNA芯片分析

microRNA是生物体内一类具有调控功能的非编码RNA，长度为20～25核苷（nt），它们不具有开放阅读框（ORF），不编码蛋白质，主要参与基因转录后水平调控。越来越多的研究表明，microRNA的异常表达与癌症之间存在着密切的关系，其表达分析对于肿瘤的早期诊断和预后判断具有重要价值。

芯片毛细管电泳检测平台的建立及其应用

目的采用芯片毛细管电泳检测基因点突变,为β-地中海贫血产前基因诊断提供一种快速、灵敏的检测技术。方法通过多重引物延伸反应扩增β-地中海贫血常见的突变位点,并采用芯片毛细管电泳双通道检测扩增产物,以辨别样品的基因型。结果建立了β-地中海贫血常见基因型的芯片毛细管电泳检测方法,对39例β-地中海贫血患者和5例产前诊断病例的检测结果符合试剂盒检测结果。结论芯片毛细管电泳检测β-地中海贫血具有快速、样品量少等优点,为产前遗传病的检测提供了一种新的技术手段。

破解唐氏综合征患儿的遗传“密码”

世界上有一类儿童,外貌特殊,例如眼距宽、鼻根平、眼裂小且外侧上斜、舌胖而流涎、身材矮小、手指粗短等,能够被一眼识别,这类儿童就是唐氏综合征患儿(唐氏儿)。1866年,John Langdon Down第一次对唐氏综合征的典型体征。