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基因芯片及其在中医药研究中的应用思考
随着人类基因组计划应运而生的生物芯片技术,正激起了生命科学研究者的广泛兴趣.生物芯片包括基因芯片(gene chip)、蛋白质芯片(protein chip)、组织芯片(tissue chip)三种.目前完善的是基因芯片,又称基因微阵列(gene microarray)、DNA芯片(DNA chip)或cDNA微矩阵(cDNA Microarray).基因芯片以其高通量、简便、缩微、多参数、集约化、平行化等优点,正成为目前基因表达分析的有力的工具.中医药学如何面对新技术,抓住机遇,促进发展,值得深思.笔者认为基因芯片的应用将为中医药现代化提供良好契机.
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采用基因微阵列技术对常见呼吸道病毒进行检测的初步研究
建立一种高通量的基因微阵列检测技术,对常见呼吸道病毒感染进行监控.根据公开发表的8个病毒科38种常见呼吸道病毒的序列,计算其保守区域,设计病毒的特异性检测探针,制备呼吸道病毒检测基因微阵列.利用随机引物PCR方法标记样品中的病毒靶序列,标记产物与基因微阵列上的探针杂交,清洗、扫描后进行结果分析.采用流感病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒和风疹病毒作为报告病毒,并对80例上呼吸道感染患者的咽拭子标本进行验证测试.初步结果表明,该呼吸道病毒微阵列基因芯片检测是可行的,在利用基因微阵列技术对病毒监控方面进行了有益的尝试,得到了有经验的信息.
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二酰亚胺类G-四链体配体抑制白血病细胞增殖及其分子机制
为了解二酰亚胺类G-四链体配体对白血病细胞的增殖抑制作用及其分子机制,用不同浓度(0.1-10μmoL/L)的二酰亚胺类G-四链体小分子配体处理体外培养的白血病细胞系K562,用台盼蓝染料排斥法了解小分子对K562细胞生长曲线的影响,脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)检测细胞凋亡,端粒重复序列扩增法(TRAP)检测端粒酶活性变化,基因微阵列技术(Microarray)分析基因表达谱的变化,逆转录一聚合酶链反应(RT-PCR)验证基因表达谱的部分结果.结果表明,二酰亚胺类小分子能够抑制K562细胞的增殖并诱导其凋亡.二酰亚胺类小分子处理后白血病细胞中端粒酶活性降低,细胞凋亡相关基因、信号通路成员基因、原癌基因等重要生物学功能相关的基因转录水平发生显著变化.结论:二酰亚胺类G-四链体配体是一种能够抑制白血病细胞增殖、诱导其凋亡的小分子,这种抗肿瘤效应可能是通过抑制端粒酶活性和调节某些重要基因的表达而实现的.
关键词： 二酰亚胺类G-四链体配体 白血病 细胞增殖 基因微阵列 -
免疫芯片研究的现状及未来
生物科学正迅速演变为一门信息科学,微型化分析系统正在对21世纪的生命科学形成强有力的冲击,其中有代表性的是生物芯片技术[1-4].综观生物芯片的发展,以微阵列技术为基础的检测用生物芯片的发展为迅速[5-7].如基因微阵列检测芯片和蛋白质微阵列检测芯片[8-10].基因芯片已广泛应用于生物基础研究及临床医学各领域.随着人类基因组计划测序工作的完成,即将进入后基因组时代,对更加复杂的蛋白质功能研究,迫切需要蛋白质芯片技术.
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微阵列技术及其在消化系疾病研究中的应用进展
微阵列技术是近年来兴起的一项前沿生物技术,他利用分子杂交的原理,将生物学中许多不连续的分析过程,移植到固相的递质芯片上,进行样品的多方位分析,首次提供了高通量或平行监测基因表达变化和功能的新方法.已广泛应用于基因表达分析、新基因发现及功能研究、基因组文库作图、基因突变及多肽性分析、疾病诊断、药物筛选、基因测序等领域.利用基因微阵列研究消化系统疾病将会有助于从整体水平上认识疾病发生中相应的分子事件,更深刻地了解消化系肿瘤与疾病的基因变化路径和机制.本文综述了微列阵技术原理及近年来在消化系疾病研究中的应用.
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应用基因微阵列初步研究风湿性心脏病所致心力衰竭的基因表达谱
目的:应用基因微阵列研究分析风湿性心脏病所致心力衰竭(风心病心衰)患者以及正常成人的左心室心肌基因表达谱,筛选出风心病心衰相关靶基因.方法:采用6张人类全基因组微阵列HG U133 Plus 2.0 GeneChip,分别构建风心病心衰患者(实验组n=15)与正常对照组(n=9)的左心室乳头肌基因表达谱.运用GeneSpring软件筛选出两组间差异表达基因,作为风心病心衰相关靶基因,并进行生物信息学分析.采用实时荧光定量多聚酶链反应(Real-time PCR),对其中3个靶基因进行验证.结果:确定102个风心病心衰相关靶基因,并将它们归入7个风心病心衰相关基因群.实时荧光定量多聚酶链反应检测证实,风心病心衰患者左心室心肌内,基因NPPB与IGFBP2明显上调,ATF3明显下调,与基因微阵列实验结果非常吻合,说明基因微阵列实验结果可靠.结论:风心病心衰发生发展过程中存在众多基因表达的改变,全基因组表达谱的研究有助于认识该综合征的发病机制.对风心病心衰相关靶基因的深入研究,有助于揭示该综合征发病学上的遗传标志以及分子机制.
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应用基因微阵列技术筛选法乐四联症相关基因
目的:观察法乐四联症(TOF)相关基因的表达变化.方法:使用Biostar'80s型人类基因表达谱微阵列初步筛选TOF和室间隔缺损患者右心室心肌的差异表达基因.结合初筛实验、网上孟德尔人类遗传数据库及心脏基因表达数据库的查询结果,遴选补充至500条目标基因.应用3张定制的1000点人类基因微阵列,双重点样,分别筛选TOF(组)25例、不伴有先天心脏畸形的引产胎儿(FETAL组)5例、右室双出口(组)5例、室间隔缺损(组)15例患者,检测右心室流出道肌肉中的差异表达基因,进行生物信息学分析.采用实时荧光定量聚合酶链反应技术验证微阵列结果.结果:用Biostar 80s微阵列发现186条差异表达基因,用定制微阵列则分别发现104条(TOF/FETAL)、13条(TOF/右室双出口)和315条(TOF/室间隔缺损).剔除结果可能不可靠者(179条),根据差异表达特征,将剩余基因归人14个相关基因群.实时荧光定量聚合酶链反应证实,胰岛素样生长因子结合蛋白3、I型胶原α2链蛋白与Ⅲ型胶原α1.链蛋白3个基因的差异表达与微阵列结果相一致.结论:应用基因微阵列技术进行高通量并行分析,可确定与TOF相关的基因表达谱.胶原家族成员及胰岛素样生长因子结合蛋白3可能与TOF的发生发展过程密切相关.
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基因微阵列对类风湿关节炎动物模型的应用研究进展
基因微阵列作为一种高通量的技术,是类风湿关节炎研究的一个新型的强有力的工具,已经被成功运用到几种不同方式诱导的小鼠或大鼠类风湿关节炎动物模型中.本文概述了目前基因微阵列技术在类风湿关节炎动物模型研究中的应用状况及发展前景.
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独角莲水提取物对肝癌细胞SMMC-7721基因表达的影响
独角莲是一味传统中药,在中医临床中被广泛用于治疗多种恶性肿瘤疾病,显示出较好的临床疗效.不仅动物模型的研究显示独角莲可明显抑制肿瘤生长[1,2],研究还发现独角莲具有阻滞肝癌细胞SMMC-7721生长于S期,并诱导肿瘤细胞发生凋亡[3].为进一步研究独角莲这一作用的分子机制,本实验利用肝癌cDNA抑制性消减文库构建的肝癌相关基因微阵列,对独角莲作用于肝癌细胞SMMC-7721后基因表达的变化进行了探讨.
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基因微阵列技术在类风湿关节炎的应用研究进展
类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种累及周围关节为主的异质性、慢性自身免疫性疾病,是常见的炎症性关节炎,全世界患病率达1%[1].RA的病因和发病机制还未明确,一般认为与遗传和环境有关[2],其致炎过程极为复杂,是由多种细胞因子、黏附分子和趋化因子等参与的复杂的免疫调节网络,是多基因协同作用的结果[3,4].尽管人们已经检测到了许多表达变化的基因,但由于RA的遗传多样性和发病机制的复杂性,使得对RA基因组表达水平还缺乏系统的研究.近几年,基因微阵列在RA中的初步应用已为该病的研究提供了众多有意义的发现.现对基因微阵列及其在RA中的应用研究进展做一综述.
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基因微阵列技术和炎症性关节炎
基因微阵列(microarray)检测技术伴随着对人类基因组及其编码的蛋白的相关结构和功能的深入研究,从初基因的cDNA微阵列,到蛋白微阵列技术等正在迅速发展和广泛应用.我们知道,大多数生物学过程是一个涉及疾病相关基因的识别、量化和蛋白质分子相互作用的复杂网络[1,2],关于基因功能分类的研究也已经存在,如在组织相容性抗原(MHC)和免疫球蛋白系列已较系统和深入.
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表达谱数据库的原理与应用
表达谱数据库是近几年发展起来的一类生物信息数据库,具有社区共建和数据共享的特征,为生物学家提供丰富的基因表达数据及初步分析这些数据的生物信息工具,体现了高通量数据研究的发展趋势.表达谱数据能够提供组织特异性表达的基因,提示细胞内的信号转导途径的变化,甚至通过与基因组非翻译序列信息的结合进行协调表达的研究,因此有效地查询和利用表达谱数据对充分利用基因表达信息,提高科研效率有重要的意义.
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细胞凋亡和代谢基因在转移倾向结肠癌中的研究
目的:应用基因微阵列技术初步筛选与不同转移倾向结肠癌相关的细胞凋亡和代谢相关基因,研究转移相关基因功能.方法:取结肠癌肝转移和无转移结肠癌组织,采用人全基因组表达谱芯片获得两组织的基因表达谱,分析比较两者之间细胞凋亡和代谢基因的差异表达情况;利用基因数据库检索结肠癌相关基因,分析基因功能.结果:应用含有16450个克隆(其中3869个未知)的cDNA微阵列分析发现,细胞凋亡或肿瘤相关基因中,2倍以上(Ratio值小于0.5或大于2.0)差异基因共216个,上调基因85个,下调基因129个.表达差异5倍以上(Ratio值小于0.2或大于5.0)共32个,上调基因10个,下调基因22个.在细胞代谢相关基因中,2倍以上(Ratio值小于0.5或大于2.O)差异基因共205个,上调基因86个,下调基因119个.表达差异5倍以上(Ratio值小于0.2或大于5.0)共15个,上调基因10个,下调基因5个.利用基因数据库检索分析发现5个基因与结肠癌转移关系密切.结论:结肠癌的发生和转移是多基因参与的,本实验应用基因微阵列技术发现细胞凋亡和代谢相关基因中发现5个基因与结肠癌转移关系密切.
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基因微阵列分型与实时荧光定量PCR检测人乳头瘤病毒
目的 评价基因微阵列分型方法与实时荧光定量PCR技术检测人乳头瘤病毒及其对宫颈癌患者诊断的意义.方法 基因微阵列检测人乳头瘤病毒21种亚型;实时荧光定量PCR技术定量检测人乳头瘤病毒6/11型和16/18型.结果 基因微阵列检测人乳头瘤病毒较实时荧光定量PCR技术阳性检出率更高(P<0.05),而在特异性上无显著差异(P>0.05).两种方法联合检测可以提高检测特异性和敏感度.结论 基因微阵列分型方法可用于宫颈癌筛查,而实时荧光定量PCR技术对宫颈癌患者疗效判断和预后更有意义.
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益气解毒颗粒对鼻咽癌裸鼠移植瘤基因表达的影响
目的探讨中药复方益气解毒颗粒抑制鼻咽癌细胞裸鼠移植瘤生长的分子机制. 方法将鼻咽癌细胞系HNE1接种至BABL/c裸小鼠,待移植瘤生长至一定大小(约1 cm×1 cm×1 cm),灌喂益气解毒颗粒药液(按人口服药量换算鼠的给药量),一个疗程(30 d)后处死裸鼠,解剖获取肿瘤组织,测量瘤体体积大小,称量瘤体重量.取100 mg瘤体组织,提取总RNA后逆转录标记成cDNA探针,与588个基因的AtlasTM Human Cancer cDNA Array杂交,灰度扫描杂交信号及统计分析差异. 结果益气解毒颗粒药液能明显抑制鼻咽癌细胞裸鼠移植瘤的生长,灌喂中药组瘤体积和重量分别为(0.207±0.023)cm3和(0.132±0.021)g,对照组为(1.342±0.298)cm3和(1.017±0.015)g(P＜0.05),抑制率为84.58%.Human Cancer cDNA Array分析发现,益气解毒颗粒组有STK1、MAPK1、CDK1等19个与细胞增殖、细胞周期、核转录因子、DNA修复相关基因表达下调.有Caspase、TNFR-1、FADD等与细胞凋亡、角化蛋白死亡受体相关基因表达上调,部分基因表达与未用药组组织基因表达无明显差异. 结论益气解毒颗粒抑制鼻咽癌裸鼠移植瘤的形成,可能是通过抑制细胞内重要的核转录因子、细胞分裂增殖、细胞周期、DNA修复和诱导细胞凋亡、促进坏死等信号通路,从而抑制细胞增殖和诱导细胞死亡.这为中药作用的分子机理研究提供了新的思路.
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双功能基因APE1敲低后人体骨肉瘤细胞基因表达谱变化的研究
目的 探索APE1敲低后骨肉瘤细胞恶性表型受抑的可能机制,以及APE1相互作用的可能分子.方法 应用免疫印迹和AP核酸内切酶活性检测确证合成APE1 siRNA对人体骨肉瘤细胞HOS APE1基因的敲低作用;应用GEArrayTMQ系列cDNA微阵列研究HOS细胞APE1敲低后基因表达谱的改变.结果 APE1 siRNA对HOS细胞APE1基因具有特异性"敲低"作用,其抑制效率为91.5%.APE1抑制对cDNA微阵列六族途径均有影响,其中对细胞周期族基因影响较少;96个基因中有42个基因有明显变化(43.8%),其中CDK4、FGFR2、KAI1和NCAM1表达上升,其余38个基因表达均呈下降.结论 APE1的敲低对骨肉瘤细胞的细胞周期及DNA损伤、细胞凋亡、信号转导、细胞黏附、血管生成、肿瘤转移途径基因均有影响.
关键词： 骨肿瘤 RNA干扰 脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶 基因微阵列
