生物芯片技術(shù)是近年來生命科學(xué)與微電子學(xué)相互交叉滲透發(fā)展起來的一門新技術(shù)。隨著人類基因組計(jì)劃（HGP）研究的不斷突破，這門技術(shù)已廣泛應(yīng)用于基因診斷、功能基因研究、基因組文庫圖型分析、新藥的研究與開發(fā)、法醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域。生物芯片技術(shù)主要通過平面微細(xì)加工技術(shù)構(gòu)建的微流體分析單元和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、核酸及其它生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量檢測(cè)，具有高度平行性、多樣性、微型化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。常用的芯片有基因芯片和蛋白質(zhì)芯片兩大類，多數(shù)為前者（DNA芯片）的寡核苷酸微陣列。

　　它以分析核酸中的堿基序列特征為基礎(chǔ)，通過對(duì)受檢者的某一特定基因和其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進(jìn)行分析測(cè)定而對(duì)某種疾病進(jìn)行診斷，使醫(yī)學(xué)診斷方法從當(dāng)今的生化、免疫、病原學(xué)診斷躍升到一個(gè)新的臺(tái)階。它特異性強(qiáng)、靈敏度高，可對(duì)疾病進(jìn)行早期診斷，更利于疾病防治。現(xiàn)將近年的應(yīng)用情況介紹如下。

　　用于遺傳性疾病的監(jiān)測(cè)隨著HGP的逐步完成，許多遺傳性疾病的相關(guān)基因被相繼定位，為從基因水平上認(rèn)識(shí)本類疾病并為早期診斷奠定了基礎(chǔ)。如血友病、苯丙酮尿癥、地中海貧血、老年癡呆癥、亨廷頓舞蹈癥、某些精神病等的致病基因已定位，因此可將對(duì)應(yīng)于突變熱點(diǎn)區(qū)的寡核苷酸探針合成或點(diǎn)加于DNA芯片上，通過一次雜交完成對(duì)待測(cè)樣品多種突變可能性的篩查，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種遺傳病的高效快速診斷。國外現(xiàn)已成功地將這一技術(shù)用于β-珠蛋白基因的突變檢測(cè)以診斷地中海貧血，其高準(zhǔn)確性及高自動(dòng)化特性有望成為診斷這一疾病的常規(guī)技術(shù)。

　　用于腫瘤診斷基于癌基因的激活和抑癌基因的失活參與多種腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，因此對(duì)此類基因的突變進(jìn)行檢測(cè)已成為腫瘤診斷的重要手段。目前，生物芯片當(dāng)之無愧已成為最方便的檢測(cè)工具。對(duì)遺傳性乳腺癌和卵巢癌的相關(guān)基因的外顯子檢測(cè)已可證實(shí)93%以上的病人存在基因的點(diǎn)突變、插入與缺失突變等，且可快速準(zhǔn)確掃描大量基因，適于大量患者的標(biāo)本檢測(cè)，對(duì)臨床基因診斷至關(guān)重要。國外運(yùn)用寡核苷酸微陣列技術(shù)檢測(cè)卵巢癌者的TP53突變，準(zhǔn)確率達(dá)94%，敏感度達(dá)92%，特異性達(dá)100%，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的DNA測(cè)序分析。有人以cDNA消減文庫結(jié)合交通量微陣列檢測(cè)前列腺癌和前列腺組織特異基因發(fā)現(xiàn)，P504S是一種前列腺癌的特異基因，檢測(cè)其含量消長可指導(dǎo)臨床診斷與治療。目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，人類所患癌癥50%以上為P53基因突變所致，研究人員將此基因全長序列和已知突變的探針制成了P53基因芯片，并制備出能同時(shí)檢測(cè)250種腫瘤相關(guān)基因的芯片，將在癌癥的早期診斷中發(fā)揮重要作用。

　　用于病毒性疾病的診斷將各種病毒的特異性序列制成探針，有序地點(diǎn)陣到芯片上再與處理后的樣本進(jìn)行雜交，一次就可檢測(cè)出多種病毒并能鑒定出亞型。對(duì)HIV-1β亞型中的逆轉(zhuǎn)錄酶和蛋白酶基因的多態(tài)性分析揭示，這一亞型的病毒基因序列存在極大差異，其中蛋白酶的基因片段差異最大，在編碼的99個(gè)氨基酸序列中，竟有47.5%存在明顯突變，直接導(dǎo)致了病毒抗藥性的不同。國外現(xiàn)已有用于HIV-1的測(cè)序分型及多態(tài)性分析的試劑盒問世。國內(nèi)也已研制出了檢測(cè)丙肝病毒(HCV)的基因芯片，敏感性高、分辨率好，準(zhǔn)確性接近100%。用芯片對(duì)人巨細(xì)胞病毒（HCIV）感染后引起的細(xì)胞基因表達(dá)改變情況的分析已發(fā)現(xiàn)，感染前后有258種mRNA水平改變大于4倍，其中一些mRNA編碼的基因產(chǎn)物在病毒致病性中起關(guān)鍵作用。

　　在其它疾病診斷中的應(yīng)用這一技術(shù)已成功用于幽門螺旋桿菌（HP）的基因診斷、基因結(jié)構(gòu)分析和基因分型，已成為HP研究及臨床研究的有力武器。國外將等溫的基因擴(kuò)增與微陣列分析結(jié)合，用于細(xì)菌病原體間的鑒別。細(xì)菌的rRNA在長期的進(jìn)化過程中變化不大，在堿基組成、堿基序列、高級(jí)結(jié)構(gòu)及功能等不同層次均有保守性，因此此類生物芯片可快速準(zhǔn)確地鑒定細(xì)菌，用于檢測(cè)特異性病原微生物、毒性標(biāo)記物及抗藥微生物的抗藥性基因，比培養(yǎng)及傳統(tǒng)檢測(cè)方法更快、更敏感、更特異。芯片技術(shù)還用于分枝桿菌對(duì)利福平等藥物的耐藥性研究、檢測(cè)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腸炎等疾病的相關(guān)基因等等，為許多疾病的診斷和治療提供了新的思路。

　　生物芯片盡管有諸多其它檢測(cè)方法難以比擬的優(yōu)越性，但因問世與使用時(shí)間較短，目前仍有一定的局限性影響到其應(yīng)用。這些局限性表現(xiàn)在：技術(shù)成本高，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求嚴(yán)，不利于普及推廣；探針制備、合成過程要求嚴(yán)格，若摻入錯(cuò)誤核苷酸或混入雜質(zhì)，使雜交背景增高，其特異性將大大降低；對(duì)雜交條件的選擇要求很高，一個(gè)芯片上多種探針的最適條件頗不一致，增大了芯片的制作難度及測(cè)定誤差等等。但是這一技術(shù)具有巨大理論價(jià)值和實(shí)用性能，其發(fā)展前景十分廣闊。人們預(yù)計(jì)，在未來的幾年內(nèi)上述不足將能很快得以解決，芯片上探針位點(diǎn)的空間分辨率將達(dá)到1微米水平，人類所有的約3萬個(gè)基因有望集成在一塊1平方厘米的芯片之上。 /**/