生物芯片

近日，上海细胞生物学研究所传出喜讯，生物芯片的初级形式“cDNA阵列”在上海开发成功。科学家已经建立了含有8000多个人类基因的芯片，并且已经在肝癌研究中获得了令人满意的结果，将向国内各研究部门推广。这里，就向大家介绍一下生物芯片技术。

一般认为，生物芯片技术的开发与运用将在生物学和医学基础研究、农业、疾病诊断、新药开发、食品、环保等广泛的领域中开辟一条全新的道路。正像分子DNA技术成为现代生物学的象征一样，生物芯片技术作为新一代生物技术，将从根本上改变目前生物学和生物技术的观念和效率。

计算机芯片的工作本质上是对0与1这二个数字以各种方法进行速度高达每秒钟数十亿次的运算。这些运算都能够通过人工进行，但计算机芯片的高速运行使人工计算在许多领域失去了意义。生物芯片的本质是进行生物信号的平行分析。它利用微点阵技术将成千上万的生物讯息密码集中到一小片固相基质上，从而使一些传统的生物学分析手段能够在尽量小的空间范围内，以尽量快的速度完成。例如在八十年代，在一个传统的生物学实验室中手工测定十几个DNA片断的序列（合约4000个碱基对）需要至少一天时间：目前运用价格达数十万美元的自动化的PE3700DNA序列分析仪，可以在一天内测定近2000个DNA序列（合约70万个碱基对）；而去年有一种不成熟的生物芯片在15分钟内完成了1．6万个碱基对的测定，96个这样的生物芯片的平行工作，就相当于每天1．47亿个碱基对的分析能力！

由于尚未形成主流技术，生物芯片的形式非常多，以基质材料分，有尼龙膜、玻璃片、塑料、硅胶晶片、微型磁珠等；以所检测的生物信号种类分，有核酸、蛋白质、生物组织碎片甚至完整的活细胞；按工作原理分类，有杂交型、合成型、连接型、亲和识别型等。由于生物芯片概念是随着人类基因组的发展一起建立起来的，所以至今为止生物信号平行分析最成功的形式是以一种尼龙膜为基质的“cDNA阵列”，用于检测生物样品中基因表达谱的改变。

上海细胞生物学研究所的胡赓熙博士和他的实验室，自1998年底开始研究cDNA阵列的制备和应用技术。在中国科学院有关领导的大力支持下，与国内外同行包括陈竺教授领导的国家人类基因组南方中心通力合作，至1999年6月，已经率先建立了含有8000个不同人类基因的cDNA阵列。这个新的利器在人类肝癌的研究中发挥了重要的作用。利用cDNA阵列技术，他们在今年一月就证明了一组100多个基因表达的变化与人类肝癌发生相关。今年7月，他们又发现了300多个类似的人类基因。如果使用传统的生物技术，这样的研究进度是不可想象的。他们的研究计划是在半年内达到25000个基因数，这将是整个人类基因数量的四分之一。

为了cDNA阵列能够广泛地应用于我国各个相关的科研领域，胡赓熙博士在上海细胞生物学研究所的支持下，将向国内各研究所、大学、医院的研究部门提供cDNA阵列的服务，并进行技术培训。几个月以后，我们将看到cDNA阵列这种强有力的研究工具被更多的科研人员所掌握，并在越来越多的领域中发挥作用。