主讲嘉宾：黄文晋
   主讲内容：基因芯片技术是一种新的基因表达研究方法，它利用核酸杂交的原理，在固体支持物上一次检测成百上千,乃至上万种基因的表达水平，具有传统方法无可比拟的高通量（high throughput）特点，达到了一定意义上的全基因表达谱的检测。因此，基因芯片技术为研究生命复杂体系提供了技术平台。在讲座上，黄文晋博士以其渊博的专业知识生动地介绍了最新的基因芯片技术与产品，阐述了基因表达谱芯片技术在临床基础医学研究中的应用以及利用基因芯片对疾病、性状相关基因进行鉴定的技术路线与方法学进展。
    一、基因芯片技术
　　基因芯片,也称基因微矩阵（DNA microarray），是将大量靶基因片段高密度、有序地排列并固定在固相载体上，与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个样品分子的杂交信号强度，得到样品分子的数量和序列信息。所用的基片材料有玻璃、尼龙膜、硝酸纤维膜和滤纸等，其中以前两种应用最为广泛。标记方法主要有荧光标记、放射性同位素标记和酶学标记等。基片上的DNA可以采用寡核苷酸或cDNA， 固定在载体上的方法有原位合成和合成点样。新近还开发出了微流管芯片（Flow-Thru chip）和电子芯片等。基因芯片技术的制作工艺不断更新，不仅集成技术不断提高，而且检测的灵敏度和特异性亦有了长足发展。
    二、基因芯片的应用
    基因芯片技术的应用主要分为两大类：一是用于研究基因型，二是用于分析基因表达。前者是利用基因芯片进行序列分析，包括研究基因的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）和杂交测序等；后者则是研究基因的功能，利用基因表达的微阵列分析，获取某一组织或细胞在特定的生理或病理状态或外界干预时基因表达谱的信息，定量描述基因的表达水平，不仅有助于未知功能基因的筛选和未知基因的克隆，而且还根据基因表达模式（gene expression pattern），通过适当的生物信息学（Bioinformatics）分析方法，获取基因与基因之间相互关系的重要信息。现在已逐渐应用到医学基础研究、临床医学诊断、药物筛选、指导临床用药、环境保护、农业乃至军事和司法等方面。
　  （一）基础研究
    在基础医学研究中主要应用于基因测序、基因图绘制、基因组分型和基因突变的检测，而更多的是用于基因表达谱的研究。许多有关DNA microarray基因表达谱的研究报道了观察在某一刺激因素作用下或处于某种生理或病理状态时基因的差异表达，这种研究方法能够提供一定的基因表达水平的相关信息，如在筛选肿瘤标记（tumor marker）或药物靶点（drug target）时非常有用，但却不能提供细胞在某一生物过程中mRNA表达的全景式的信息。比较引人注目的是对酵母（yeast）的研究，包括芽孢形成、细胞周期、基因的调节机制以及信号转导通路等。
   （二）基因芯片在药物研究中的应用
    基因芯片在药物研究中的应用主要是筛选药物和指导用药。由于人类基因组计划的进展，不断有人类基因序列和图谱成为已知，这就为从事开发药物的学者和商人提供基因靶资源。利用集成基因信息，高通量、高特异性寻找药物靶基因，使高效快速筛选新药成为可能。
    人体是一个复杂的体系，在生理情况下，各系统的生理活动是由非常复杂的网络调控而完成的。即使是单一细胞的单一生理反应往往也是由多种基因和多个信号分子形成网络共同完成的。在疾病发生和发展过程更是涉及多个因素，疾病的致病因素往往是多重的，很难归结为单一因素的变化。多因素导致的病理变化也是多环节，多靶点的。因此应用常规的手段，去研究，不可能真正了解疾病的全景。而基因芯片可以从疾病和药物两方面对机体进行研究，寻找致病基因，药物靶点，甚至药物副作用的靶点。遗传多态性使临床药物应用更加复杂化。由于个体差异，不同人对同一剂量的药物有不同的反应，为了合理用药，减少副作用，降低用药成本，可以根据疾病基因谱的分型选择治疗用药，制定个体化用药基因谱。随着基因芯片技术的发展和成本的降低，基因芯片技术将会成为药物个体化的必须检测手段之一，药物基因组学这门新兴的学科也会逐渐发展，并受到重视。
  （三）基因芯片在医学研究中的应用
  对恶性肿瘤的大量研究证实，不同的细胞转录水平往往可以反映在表型的差异上，某一细胞状态常常有其特征性的基因表达模式，如Ross和Scherf等报道，某些按照传统方法归为一类的肿瘤，它们的基因表达谱非常相似。而患者的预后或对某种治疗的反应亦可以通过基因表达模式来预测，甚至可以找到一些标志基因（marker genes），即这些基因的行为具有特征性。这些研究对肿瘤的诊断、疗效和预后的评价具有重要的实际应用价值。
　　嘉宾简介：黄文晋，在第四军医大学神经科学研究所和生物化学教研室攻读分子神经生物学博士学位, 师从鞠躬院士和药立波教授。2001年至今在基因有限公司市场部做市场分析经理、首席应用科学家. 主要负责技术含量高的大型仪器如激光显微切割、Affymetrix基因芯片、DNA的焦磷酸测序(Pyrosequencing)、成像流式等的技术支持。      （基础医学院）