DNA微阵列技术及其在肿瘤生物学中的应用

人类基因组测序工作的完成使人们可以方便地调用任何基因序列,但仅有基因序列并不能解释众多的生物学问题,这要求发展一种高通量的技术用于研究基因的生物学功能以及基因的相互作用。DNA微阵列技术以其高通量的特点,已经在肿瘤生物学的研究中逐渐被采用。由于癌症是源于基因表达谱改变的基因疾病,通过DNA微阵列技术研究癌症细胞和对应的正常细胞的基因表达差异,将会使人们更好地了解肿瘤的形成和发展过程。     

小鼠细胞因子相关基因表达检测寡核苷酸芯片的制备及分析

生物芯片技术用于基因表达谱研究是近年来发展起来的一项新技术 ,该方法本质上是基于对一玻璃片或膜表面上固定的ｃＤＮＡ或寡核苷酸的分子杂交 ,这一新技术可同时测定成千上万个基因的作用方式 ,几周获得的信息用其它方法可能要几年才能得到 ,是以定量方式同时监测大量基因相对表达的强有力的新方法[1 ,2 ] 。国内外目前主要采用ｃＤＮＡ芯片进行基因表达的检测 ,芯片制备所用的ＤＮＡ探针一般为已知基因ｃＤＮＡ克隆的ＰＣＲ扩增产物或ＥＳＴ的扩增产物[3～ 8] 。对基因的表达检测来说 ,ｃＤＮＡ芯片技术是一条非常适用的检测方法 ,但在有…     

人鼻咽与鼻咽癌及肺癌基因表达谱差异的研究

研究鼻咽癌、肺癌与正常鼻咽组织基因表达谱差异及筛选鼻咽癌相关基因,采用α- ³²P逆转录标记组织总RNA,将cDNA探针与有5 184个基因或表达序列标签EST(expression sequence tag)的高密度cDNA微阵列GF200杂交,软件分析表达谱差异.结果发现三者均呈低表达为主的表达谱,密度值在200以上的基因及EST在鼻咽癌有110个,肺癌134个而鼻咽组织有158个;5个EST在鼻咽高表达但鼻咽癌低表达,3个EST在鼻咽癌高表达但正常鼻咽低表达.结果表明鼻咽癌与正常鼻咽及肺癌组织存在差异表达基因,可能还有新基因在鼻咽癌发生中起作用;采用高密度cDNA微阵列是一种筛选差异表达基因的快速有效方法.     

Genome-wide profiling of gene expression in 29 normal human tissues with a cDNA microarray.

We have performed a comprehensive analysis of the expression profiles in 25 adult and 4 fetal human tissues by means of a cDNA microarray consisting of 23,040 human genes. This study revealed a number of genes that were expressed specifically in each of those tissues. Among the 29 tissues examined, 4,080 genes were highly expressed (at least a five-fold expression ratio) in one or only a few tissues and 1,163 of those were expressed exclusively (more than a ten-fold higher expression ratio) in a particular tissue. Expression of some of the genes in the latter category was confirmed by northern analysis. A hierarchical clustering analysis of gene-expression profiles in nerve tissues (adult brain, fetal brain, and spinal cord), lymphoid tissues (bone marrow, thymus, spleen, and lymph node), muscle tissues (heart and skeletal muscle), or adipose tissues (mesenteric adipose and mammary gland) identified a set of genes that were commonly expressed among related tissues. These data should provide useful information for medical research, especially for efforts to identify tissue-specific molecules as potential targets of novel drugs to treat human diseases.     

基因芯片表达谱数据的预处理分析

基因芯片数据的预处理是一个十分关键的步骤,通过数据过滤获取需要的数据、数据转换满足正态分布的分析要求、缺失值的估计弥补不完整的数据、数据归一化纠正系统误差等处理为后续分析工作做准备,预处理分析的重要性并不亚于基因芯片的后续分析,它将直接影响后续分析是否能得到预期的结果.本文重点综述了cDNA芯片的数据预处理,简要地概述寡核苷酸芯片的数据预处理.     

分析植物应答环境因子的一种有效平台--DNA微阵列

随着植物基因组测序工程的迅速发展,大量的DNA序列不断地快速对外公布。如何把这庞大的核苷酸序列信息与植物的生命活动有机地联系起来?高通量的DNA微阵列技术是连接植物基因组序列信息和植物功能基因组的桥梁;而且,这一技术在分析基因表达谱和基因的功能上已经得到了应用。通过简要叙述DNA微阵列技术的几个特点,着重分析近几年来该技术在研究植物对环境胁迫的响应机制以及环境信号间相互作用方面的应用。     

病毒感染相关基因微阵列的制备及其在HBV感染应答基因筛选中的应用

为筛选乙型肝炎(乙肝)病毒(HBV)感染应答基因,探讨HBV感染分子机理,采用生物信息学分析、筛选宿主细胞中与乙肝病毒、丙型肝炎(丙肝)病毒、流行性感冒(流感)病毒等感染密切相关的基因,设计并合成寡核苷酸探针,制备了含231种病毒感染相关基因的寡核苷酸微阵列.利用此微阵列比较HepG2细胞、HepG2.2.15细胞之间的基因表达谱差异,筛选乙肝病毒感染候选应答基因,从分子水平对乙肝病毒感染作用机理进行初步研究.制备的病毒感染相关基因表达谱微阵列的监测结果显示,阳性对照和看家基因探针出现较强信号,空白点样液和阴性对照探针未出信号,大部分基因探针信号强度在可分析范围内,上矩阵和下矩阵反映的基因表达情况一致,证明微阵列的特异性、敏感性、重复性都较好.HepG2.2.15与HepG2细胞基因表达谱比较结果显示,28个宿主基因在HepG2.2.15细胞中高表达,包括ASGR1、AFP、Fibronectin、APOC等基因;4个基因低表达,包括RRM1、ICSBP等基因.初步筛选获得HBV感染候选应答基因.此结果表明,制备的微阵列敏感性、特异性、重复性好,可为研究病毒宿主相互作用关系提供技术平台,应用此微阵列筛选获得的HBV候选应答基因可为揭示HBV感染的分子致病机理提供新的信息,为抗HBV药物研究提供潜在的作用靶点.     

肺癌相关基因芯片的制作

探讨肺癌相关基因芯片的制作过程及其在基因表达谱方面的应用,同时对一些传统的技术环节进行了改进。首先有目的搜集了60个肺癌相关基因,用修饰后的引物将其分别克隆,经纯化、变性后,用Cartesian PinSys5500 cDNA Microarray点样仪以微阵列的形式将其点布于醛基化的玻璃片上;然后将人支气管上皮恶性转化细胞模型BEP2D细胞的原代、20代、35代的总RNA逆转录后再经LD PCR标记成荧光探讨与基因芯片进行杂交。ScanArray 3000荧光扫描仪扫描后显示,图象背景均匀、信号清晰,证实该芯片制作成功,并能取得良好的杂交效果。     

猪瘟病毒基因表达谱芯片的可靠性研究

通过同种组织RNA自身比较实验及不同组织RNA的差异分析实验对猪瘟病毒(classic swine fever virus, CSFV)cDNA芯片实验的重复性进行检验.利用相关系数(correlationcoefficient, R)、变异系数(coefficientofvariation, CV)和假阳性率(falsepositiverate, FPR)分析猪瘟病毒cDNA芯片数据的可靠程度,对cDNA芯片实验数据作了整体的评估.结果证实,该芯片系统得到的猪瘟病毒cDNA表达谱数据相关系数一般大于0.9,假阳性率控制在2 %以内.另外,通过比较猪瘟病毒芯片制备中点样浓度、mRNA和总RNA以及不同标记过程对实验的影响,来分析猪瘟病毒芯片数据的系统误差来源,得出结果:重复两次实验,可以克服绝大部分实验系统引入的假阳性.     

无标记microRNA芯片分析方法的建立与优化

MicroRNAs(miRNAs)是生物体内源的一类非编码小分子RNA,它与癌症的发生息息相关,是一个有潜质的生物标志物,细胞的发育、分化、增殖、凋亡都与miRNAs调控有关．miRNAs研究中关键环节是其表达谱的分析,用芯片分析miRNAs表达谱,通常要在杂交前对样品进行分离、标记、纯化,这是整个检测过程中最耗时耗力、费用昂贵的一个步骤,且在此过程中由于酶的使用及步骤的增加还可能改变样品中目标序列的初始比例,影响实验结果的可靠性．为解决这些问题,作者建立了一种新型的“无标记microRNA芯片分析” 方法,该技术基于堆积杂交(stacking hybridization)原理,引入一段预先标记荧光的通用标签序列(universal tag,UT),因而被命名为SHUT检测方法．本文主要对SHUT assay的整个实验过程进行了系统优化,并对其灵敏度和特异性等相关指标进行了评价．实验结果表明：该新型芯片技术检测灵敏度可达2 fmol/L,不但可以区分只有1个碱基差异的miRNAs家族成员,还可以有效排除非活性pri-miRNA与pre-miRNA前体的交叉杂交信号,而且100 ng的总RNA即可用于检测分析;该新型芯片技术对于miRNAs及其他短链核酸分子的检测分析是一个理想快速的检测平台．     

用基因表达谱芯片研究人正常肝和肝细胞癌中差异表达的基因

以基因表达谱芯片对人正常肝及肝癌组织基因表达的差异性进行了研究比较。奖４０９６条人ｃＤＮＡ用点样仪点在特制玻片上制备成表达谱芯片;利用肝和肝癌组织的ｍＲＮＡ通过逆转录方法,将Ｃｙ３和Ｃｙ５２种荧光分别标记到两种组织的ｃＤＮＡ上,制备成ｃＤＮＡ探针,并与表达谱芯片进行杂交及扫描,重复４次实验,通过计算机数据处理判定基因是否在上述２种组织中有表达差异,筛选出差异表达的基因共９０３条。基因芯片技术可同时     

肿瘤相关基因表达检测寡核苷酸芯片的制备及其初步应用

为研制肿瘤相关寡核苷酸芯片,并实现其在抗肿瘤反义核酸“癌泰得”作用机理研究方面的初步应用,制备了包含近450种肿瘤相关基因特异寡核苷酸探针的寡核苷酸芯片,建立了相应的质控标准.“癌泰得”用脂质体转染HepG2肿瘤细胞,提取细胞总RNA反转录并荧光标记cDNA,用制备的寡核苷酸芯片检测肝癌细胞HepG2的肿瘤相关基因表达水平,用软件分析获得其差异基因表达谱.0.4 μmol/L的反义核酸“癌泰得”作用于HepG2细胞15 h后,MDNCF、DHS等基因mRNA表达下调,MUC2、MPP11、LAT、HRIF-B、JNK3A1等mRNA基因表达上调,初步检测到了“癌泰得”的抗肿瘤作用可能的相关基因,为进一步的分子作用机理的探讨奠定基础.结果表明,制备的肿瘤相关芯片敏感度高、特异性高、重复性均较好,可用于检测肿瘤相关基因的表达谱,为临床诊断和基础研究提供了技术平台.     

用基因芯片技术分析铝胁迫下小麦的基因表达谱

目的:采用基因表达谱分析方法,探讨小麦耐铝的分子机理。方法:利用抑制消减杂交(SSH)技术,以小麦的铝敏感品种Chisholm及其耐铝近等基因系Chisholm-T(其耐铝性来自小麦品种Atlas66)的根尖为材料,构建了2个铝胁迫后的SSHcDNA文库,共含有1628个表达序列标签(EST),利用这些EST制作了小麦根系的cDNA基因芯片。以cDNA基因芯片为平台,在铝胁迫后6h、1d、3d和7d,分别比较Chisholm和Chisholm-T之间的基因表达谱差异。结果:在各个时间点,耐铝和不耐铝小麦材料之间约有5%的EST表现出差异表达。对所有差异表达的EST进行测序分析,序列数据经Pipe-Online2.0进行毗连序列群(contig)拼接,发现只有8.3%的重复序列。结论:SSH是一种非常有效的差减和均一化的建库方法。对有功能注释的差异表达基因进行功能分类分析,表明这些基因参与了植物体内的电子传递、信号传导、植物保护和次生物质的代谢活动。     

表达谱基因芯片的可靠性验证分析

cDNA芯片是一项新兴的能评估检测全范围mRNA表达水平变化的技术。通过同种组织RNA自身比较实验及不同组织RNA的差异分析实验对cDNA芯片实验的重复性进行检验,利用相关系数(correlation coefficient,R)、变异系数(coefficient of variation,CV)和假阳性率(false positiver ate,FPR)分析eDNA芯片数据的可靠程度,对cDNA芯片实验数据作了整体的评估。结果证实,该芯片系统得到的cDNA表达谱数据相关系数一般大于0．9,平均变异系数15％左右,假阳性率控制在3％以内。还提出一致率(consistence rate,CR)的概念,作为衡量cDNA芯片系统重复性的新参数,同时阐述了该参数优于目前常用的相关系数及变异系数的特点。另外,通过比较芯片制备中点样浓度、mRNA和总RNA以及不同批次芯片和不同标记过程对实验的影响,来分析芯片数据的系统误差来源。并提出重复两次实验,可以克服绝大部分实验系统引入的假阳性。     

水稻抗稻瘟病近等基因系的cDNA微阵列分析

应用cDNA微阵列对来源于中156／谷梅2号重组自交系的水稻抗稻瘟病近等基因系G205和G71的稻瘟病菌胁迫基因表达谱进行了分析,发现有3个cDNA克隆的表达仅在抗病基因系G205接种病原菌12h后受到诱导,其中两个为功能已知基因,另一个为功能未知的新基因。另有35个差异表达克隆在两个近等基因系中均检测到,其中17个克隆的表达在G205和G71均受到病原菌的诱导,另外18个克隆的表达则在G205和G71均受到病原菌原抑制。序列分析表明,这些稻瘟病菌应答基因分别与防卫反应,信号传递,逆境胁迫和光合作用及糖代谢等功能相关,为植物抗病机制提供了相关信息。另外,Northern还证实了编码富含甘氨酸蛋白基因（Glycinerich protein Grp)的表达受稻瘟病病原菌的诱导,是一个稻瘟病诱导相关基因。