生物芯片在醫學基礎研究的應用

　　生物芯片由于其高通量的特性，逐漸成為醫學研究中必不可少的實驗手段。利用生物芯片可以從基因組和蛋白質組兩大方面對疾病發生的分子機制進行研究，從基因水平探索疾病發生與基因的關系，如DNA水平、RNA水平和表觀遺傳學水平。蛋白質是基因表達的產物，是生物功能的主要體現者，蛋白質的結構和功能直接影響著生命活動的變化，對基因表達的蛋白質水平進行定性、定量的研究，能夠真實地解釋各種疾病現象。很多疾病的產生與基因有直接或間接的關系。

　　這種關系體現在3個層次：

　　①DNA水平，包括遺傳因素后天的遺傳物質變異，遺傳因素如致病基因和疾病易感基因，后天的遺傳物質變異包括DNA水平上的基因突變、染色體變異等。這種改變在腫瘤發生中特別重要，癌基因的擴增、抑癌基因的缺失均與腫瘤發病的多個步驟密切相關。

　　②有些疾病雖然沒有基因的變異，但與基因的調控與轉錄有關，基因的異常表達導致蛋白質功能失調，最終導致疾病的產生。轉錄水平的基因表達譜從mRNA水平反映了細胞或組織特異性表型和表達模式，臨床上出現的癥狀和體征有著必然的內在聯系。運用大規模、高通量的基因芯片技術，對大量的同一類型疾病狀態下的各類組織和細胞的mRNA表達譜進行生物信息學和統計學的比較分析，可以建立疾病類型特定的基因表達譜數據庫并找出各類疾病及亞型的相關基因，闡述各種疾病發生過程中各基因的作用機制。

　　③表觀遺傳的改變也是各類疾病發生的重要因素，已經發現腫瘤等疾病跟相關基因的空間結構及大量存在的甲基化、乙酰化等修飾有關，生物芯片是研究甲基化、乙酰化等修飾很有力的工具。疾病在基因水平、轉錄水平和表觀遺傳學水平的異常最終都是通過蛋白質的表達與活性改變而起作用的。

　　生物芯片技術可以從疾病發生的上述幾個層面進行機制研究。由于基因芯片的大規模、集成化等優點，使得它對比傳統方法有無可替代的優勢。雖然目前它還沒有大規模用于臨床診斷，但經過近10多年的不懈努力，生物芯片技術已開始從不成熟逐步走向成熟，并已開始給生命科學研究的許多領域開始帶來沖擊，甚至是革命。雖然它在很多技術細節上還有待完善，例如隨著芯片集成度的提高，對高精度檢測器的要求迫在眉睫，并需要結合新的實驗手段。但在前期的科研工作中已顯示了巨大的作用及應用潛力，在不久的將來，基因芯片技術會廣泛地應用于更多的領域。