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核酸诊断的常见技术

基因诊断的主要技术有核酸分子杂交、聚合酶链反应、恒温扩增、基因测序和生物芯片技术。 1.1 原理: 具有一定互补序列和核苷酸单链在液相或固相中按碱基互补配对原则缔合成异质双链的过程,称为核酸分子杂交。杂交的双方是待测核酸序列和探针序列。应用该技术可对特定DNA或RNA序列进行定性或定量检测。

核酸诊断的常见技术

1.2 基因探针及其标记: 基因探针是一段与待测DNA或RNA互补的核苷酸序列,可以是DNA或RNA,长度不一,可为完整基因,也可为其中一部分。根据探针的来源和性质分为基因组DNA探针、cDNA探针、RNA探针和人工合成的寡核苷酸探针。作为探针至少必须满足两个条件,一是应为单链(或通过变性形成单链),二是应带有可被示踪和检测的标记。有了合适的探针,就有可能检测出目的基因,观察有无突变,也可根据探针的结合量进行定量检测。选择探针最基本的原则是要有高度特异性,其次也需考虑到制备探针的难易性和检测手段的灵敏性等其他因素。

1.3 常用核酸分子杂交技术: ① Southern印迹杂交;② Northern印迹杂交;③斑点杂交(dot blotting);④原位杂交(in-situ hybridization);⑤夹心杂交(三明治杂交);⑥液相杂交。 恒温扩增技术主要包括链置换扩增法( strand displacement amplification , SDA) 、核酸序列扩增法( nucleic acid sequence-based amplification ,NASBA) 、转录介导扩增法( Transcription Mediated Amplification , TMA) 和滚环扩增法(RollingCircle Amplification ,RCA) 以及环介导等温扩增法(Loop-mediated isothermal amplification , LAMP)等。

LAMP是Notomi 等在2000 年开发的一种新颖的恒温核酸扩增方法,即环介导等温扩增法( loop-mediated isot hermalamplification , LAMP) ,其特点是针对靶基因的6 个区域设计4 种特异引物,利用一种链置换DNA 聚合酶(Bst DNA polymerase) 在等温条件(65 ℃左右) 保温几十分钟,即可完成核酸扩增反应。不需要模板的热变性、长时间温度循环、繁琐的电泳、紫外观察等过程。LAMP 是一种崭新的DNA 扩增方法,具有简单、快速、特异性强的特点,具有替代PCR 方法的可能性。 它们是DNA杂交 探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样品分子进行杂交,通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。

生物芯片技术起源于核酸分子杂交。所谓生物芯片一般指高密度固定在互相支持介质上的生物信息分子(如基因片段、CDNA片段或多肽、蛋白质)的微阵列杂交型芯片(micro-arrays),阵列中每个分子的序列及位置都是已知的,并且是预先设定好的序列点阵。微流控芯片(microfluidic chips)和液态生物芯片是比微阵列芯片后发展的生物芯片新技术,生物芯片技术是系统生物技术的基本内容。

什么是生物芯片呢?简单说,生物芯片就是在一块玻璃片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品,然后由一种仪器收集信号,用计算机分析数据结果。

人们可能很容易把生物芯片与电子芯片联系起来,虽然,生物芯片和电子芯片确实有着千丝万缕的联系,但它们是完全不同的两种东西。生物芯片并不等同于电子芯片,只是借用概念,它的原名叫“核酸微阵列”,因为它上面的反应是在交叉的纵列中所发生。

芯片的概念取之于集成的概念,如电子芯片的意思就是把大的东西变成小的东西,集成在一起。生物芯片也是集成,不过是生物材料的集成。像实验室检测一样,在生物芯片上检查血糖、蛋白、酶活性等,是基于同样的生物反应原理。所以生物芯片就是一个载体平台。这个平台的材料则有很多种,如硅,玻璃,膜(纤维素膜)等,还有一些三维结构的多聚体,平台上则密密麻麻地摆满了各种生物材料。芯片只是一个载体。做什么东西、检测什么,还是靠生物学家来完成。也就是说,原来要在很大的实验室中需要很多个试管的反应。

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