cDNA基因芯片数据分析软件的研发进展

数据分析与挖掘是基因芯片研究的关键和难点,而软件是数据分析方法实现的主要手段。我们从以下几个方面对cDNA基因芯片分析软件进行了综述。首先介绍了芯片数据的获取及分析的软件,然后概述了不同统计软件在芯片数据分析中的应用,并详细介绍几种常用的芯片数据分析软件,最后简述了基因网络分析及数据挖掘方面的软件。     

基因芯片在医学上的应用

1基因表达分析 基因表达分析是基因芯片应用最多的一个方面，对细菌、霉菌（尤其是全基因序列已知的酵母菌）、植物、哺乳动物等都进行过研究，并且有不少已制好的基因芯片作为商品供应，人类基因过于庞大，往往只能局限于一个组织器官，如分析前列腺组织的芯片。     

应用基因芯片技术对甲状腺癌基因的研究

目的 :应用基因芯片技术研究甲状腺乳头状癌 (PTC)和正常成人甲状腺组织基因的差异表达。方法 :分别用Cy5和Cy3两种不同的荧光染料通过逆转录反应将PTC组和对照组甲状腺组织的mRNA分别标记成探针 ,并与载有一组靶基因的基因表达谱芯片进行杂交。通过扫描荧光强度 ,计算机软件分析 ,寻找两组差异表达基因。结果 :PTC组和正常对照组之间共筛选出 6 5条差异表达基因 ,其中表达增加的基因有 4 8条 (2 0倍以上 ) ,表达降低的基因有 17条 (0 5倍以下 )。结论 :基因表达谱芯片筛选PTC与正常成人甲状腺组织差异表达基因具有样品用量少、高…     

基于连接酶检测反应的基因芯片分型技术的建立

目的建立基于连接检测反应的基因芯片分型技术。方法将连接检测反应,通用芯片技术及片基异硫氰基化从头活化方法相结合。结果应用测序技术验证,该方法分型准确性达到100%。另外也不会产生非模板依赖性信号,对未纯化模板的分型效果也较好。结论连接检测反应能够在高温下进行,显著减少了探针非特异性连接;其通用性使得研究者可基于一张芯片自由选择所研究的位点,无需针对每一组探针进行操作条件的单独优化,并且保证了杂交的特异性;片基从头活化技术更使其摆脱了对商品化片基的依赖。这些特点都极大地提高了该技术的分型准确性,并且降低了费用,使其应用于高通量SNP分型成为可能。     

基于连接检测反应的基因芯片分型技术的建立

目的 建立基于连接检测反应的基因芯片分型技术。方法 将连接检测反应，通用芯片技术及片基异硫氰基化从头活化方法相结合。结果 应用测序技术验证，该方法分型准确性达到100%。另外也不会产生非模板依赖性信号，对未纯化模板的分型效果也较好。结论 连接检测反应能够在高温下进行，显著减少了探针非特异性连接；其通用性使得研究者可基于一张芯片自由选择所研究的位点，无需针对每一组探针进行操作条件的单独优化，并且保证了杂交的特异性；片基从头活化技术更使其摆脱了对商品化片基的依赖。这些特点都极大地提高了该技术的分型准确性，并且降低了费用，使其应用于高通量SNP分型成为可能。     

基因芯片技术的研究进展

基因芯片技术的诞生是基于人类基因组计划的成果,它以一种全面、综合、系统的思维方式来研究生命现象。同时,它还是疾病诊断和治疗的重大方法学突破,也是新药开发筛选的新方法。     

组织芯片与基因芯片在肿瘤研究中的联合应用

组织芯片是指固定在载玻片上的组织微点阵,可同时进行分析大量同一实验指标(DNA、RNA及蛋白质)的研究;基因芯片是指固相载体上的高密度DNA微点阵,可检测异常组织与正常组织差异表达基因。组织芯片与基因芯片配合使用在寻找肿瘤基因中有很好的互补作用。利用基因芯片检测出差异表达的侯选肿瘤基因,然后,利用组织芯片迅速筛选鉴定肿瘤基因。从而大大简化和加快从基础研究到临床应用的进程。     

基于表面等离子体共振检测原理的基因芯片的构建

我们首先采用Frens法制备纳米金胶体液,然后以氯金酸/羟胺法铺制二维纳米金单膜层,进行单分子自组装层技术(Self-assembled monolayer,SAM)固定探针,从而制备出具有表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)响应的基因检测芯片,并进一步对芯片的自组装时间、探针浓度、灵敏度、特异性等指标进行优化验证. 结果表明2.5 nm胶体金所铺金膜芯片具有较好的SPR响应特性,且当固定探针浓度为1 500 nmol/L,自组装时间为4.5 h时,可以获得较好的SPR检测效率,能够准确识别碱基的错配,其检测灵敏度大约为10 fmol/L,可应用于SPR传感器的检测中.     

基因芯片技术的研究进展

本文介绍了基因芯片技术的原理与制备方法，并对该技术在疾病研究、临床疾病诊断和药物筛选中的应用及所存在的问题与发展前景进行综述。     

融合基因芯片数据上下文特定网络的重构

目的在特定类型细胞或特定环境条件下,已有的全基因组代谢网络中的部分反应并不参与到实际的代谢过程中。为反映特定条件下生物体代谢系统的工作状态,本文提出一种重构上下文特定网络的新方法,用来构建特定条件下的代谢网络。方法首先根据基因芯片数据中蕴含的PACalls信息,南基因-酶-反应之间的调控关系,计算出在表达层面上为“Absent”状态的反应集合。然后使用一个？昆合整数规划模型,从全基因代谢网络中删除表达为“Absent”状态的反应及其关联反应,在满足计量平衡等约束条件下．寻找与表达层面吻合最优的网络,即为特定条件下的上下文特定网络。结果重构了肝脏和心脏两种组织的上下文特定网络。实验结果表明,两种组织的上下文特定网络存在很大差异性．尤其在某些具有组织特异性的代谢功能上,如胆汁酸合成等。结论融合基因芯片数据信息的上下文特定网络重构方法,能够有效构建反映特定条件下生物体代谢系统状态的上下文特定网络。     

基因芯片研究与衰老相关免疫基因的表达

目的:利用基因表达谱芯片,研究免疫相关基因在衰老过程中表达水平的改变。方法:分别提取20只20月龄SD大鼠和20只4月龄SD大鼠的脾脏mRNA,并通过逆转录制备成杂交探针;老年大鼠用Cy5d-UTP标记,青年大鼠用Cy3 d-UTP标记。将两种探针等量混合后与包含416个免疫相关基因的cDNA芯片进行杂交。通过扫描仪扫描芯片荧光信号和计算机分析,比较老年组和青年组大鼠脾脏的基因表达水平的差异。同步检测老年组大鼠和青年组大鼠的心、肝、肾和血液中的与自由基相关的生化指标。结果:生化指标检测证实20月龄老年大鼠与4月龄青年大鼠清除自由基的能力有显著的差异,说明其生理机能有显著差异,适用于芯片的研究。而芯片结果显示在所研究与免疫相关的基因中,13个基因在老年大鼠脾脏中表达下调,其中包括参与应激和免疫应答的基因,部分参与细胞增殖、分化的调节基因和参与DNA/RNA修复基因;只有1个基因,即编码良性肿瘤淀粉酶的基因在老年大鼠脾脏中表达特异增高。结论:运用基因表达谱芯片可以帮助我们了解免疫系统在衰老过程中的变化,深入理解衰老的发生和发展机制。     

胃癌基因表达谱的cDNA微阵列与聚类分析

目的 分析胃癌与非肿瘤胃组织中基因表达特征，探讨其生物学意义。方法 提取18例进展期胃癌患者术前未行治疗的新鲜肿瘤和非肿瘤胃组织总RNA，逆转录标记cy5和cy3制备cDNA探针，与148个基因组成的cDNA微阵列杂交，应用平均联接等级聚类和微阵列数据显著差异分析(significance analysis of microarrays，SAM)方法分析146个符合入选条件基因的实验数据。结果 胃癌与非肿瘤胃组织各被聚为一类，胃癌和非肿瘤胃组织又分别聚为两个亚类。基因在两种组织表达有3个特征，明显基因表达差异表现在特征B和特征C．特征B基因在胃癌组织呈低表达或不表达，特征C基因在胃癌组织呈高表达。在特征A，T2-S2亚类与T1和T2-S1亚类的基因表达存在差异性，然而13例患者的配对胃癌与非肿瘤胃组织有相似基因表达。结合SAM分析，从特征B和特征C分别检出19个和12个在两种组织间呈差异性表达基因。结论 cDNA微阵列实验结果客观地反映了胃癌和非肿瘤胃组织的基因表达特征，可以将胃癌与非肿瘤胃组织各聚为一类．胃癌组织之间基因表达既有相似性，又有异质性，反映了胃癌基因表达变异的复杂性．应用cDNA微阵列技术研究胃癌基因差异性表达特征，有助于阐明胃癌发生、发展的分子基础，为胃癌早期诊断和预后评估的生物标记物研究提供科学依据．     

用基因芯片研究人肺癌转移相关基因

目的 自制肿瘤转移相关基因芯片研究人肺癌高、低转移细胞系PG和PAa间以及肺癌、淋巴结转移癌与正常肺组织间的基因表达谱差异，筛选与肺癌转移相关的特异基因。方法 提取2种肺癌细胞系、人肺癌、淋巴结转移癌及周围正常肺组织的mRNA后逆转录标记cDNA探针，与自制的含399个肿瘤转移相关基因的微阵列膜杂交，QuantArray软件分析杂交信号强度获得差异表达基因。结果 正常肺组织与肺原发癌的基因表达谱有显著差异。淋巴结转移癌组织与PG高转移细胞系表达基因行聚类分析，共同表达且最具统计学意义的基因有64个，包括上调基因27个，下调基因37个。结论 多基因参与肺癌的转移过程，肺转移癌与高转移细胞系共同差异表达的基因可能与肺癌的高转移特性密切相关。     

苯妥英钠耐药鼠神经元保护基因的表达

目的：探索神经元自身保护基因在苯妥英钠耐药鼠和非耐药鼠中的差异表达。方法：选择成年Wistar大鼠用电刺激杏仁核方法建立耐PHT和非耐药癫痢大鼠模型，应用含有4096条人类全长基因的cDNA表达谱芯片，检测耐药与非耐药组神经元保护基因表达谱的差异。结果：发现10条神经元自身保护基因的表达在两组间存在差异。结论：神经元自我保护机制的降低可能是难治性癫痫形成的原因之一。     

基因芯片技术检测子宫内膜异位症相关细胞因子及其受体基因的表达谱

目的:研究与子宫内膜异位症(EM)发生和发展相关的细胞因子(CK)基因的表达,进一步阐明子宫内膜异位症的发病机制。方法:应用含有1200条基因的基因芯片,用同位素探针标记,探讨EM组织与正常子宫组织相关CK基因的表达谱。结果:在3例EM组织与3例正常的子宫内膜组织中,共筛选出差异表达基因119条,其中CK及CKR基因表达上调15条,包括IL1、IL2、IL6、IL8、VEGFR、TGF、EGF、FGF和EPOR等。结论:表达差异基因有助于揭示EM发生发展的分子机制,基因表达谱芯片能有效地筛选EM相关的CK及CKR基因,为了解疾病发生机制提供了高效、准确的研究工具。     

The microarray technology: facts and controversies

Molecular diagnostic techniques for viral testing have undergone rapid development in recent years. They are becoming more widely used than the classical virological assays in the majority of clinical virology laboratories, and now represent a new method for the diagnosis of human viral infections. Recently, new techniques based on multiplex RT-PCR amplification followed by microarray analysis have been developed and evaluated. On the basis of amplification of viral genome-specific fragments by multiplex RT-PCR and their subsequent detection via hybridization with microorganism-specific binding probes on solid surfaces, they allow simultaneous detection and identification of multiple viruses in a single clinical sample. The management of viral central nervous system and respiratory tract infections currently represents the two main applications of the microarrays in routine virological practice. Microarrays have shown reliable results in comparison with those of referenced (RT)-PCR assays, and appear to be of major interest for the detection of a broad range of respiratory and neurotropic viruses, assessment of the pathogenicity of newly discovered or neglected viruses, and identification of multiple viral infections in clinical samples. Despite several limitations observed during the different studies performed, this new technology might improve the clinical management of patients by enlarging the range of the viruses detected, in particular in cases of severe infections leading to patient hospitalization in the intensive-care unit. They might also help in the prevention of nosocomial transmission in hospital departments by contributing to the development of new epidemiological surveillance systems for viral infections.     

Tissue microarray technology in breast cancer HER2 diagnostics

Tissue microarrays (TMAs) as current medical research tools significantly lower the costs of immunohistochemical examinations (IHC) and fluorescence in situ hybridization (FISH) while enabling high levels of standardization and reliability. Taking HER2 testing of breast cancer into consideration, we assessed the routine applicability of TMAs. A hundred and seventy-four consecutive samples of invasive breast cancer cases were selected. TMAs were constructed in order to conduct double HER2 immunohistochemical analysis and FISH abreast using the conventional slide by slide method. Comparing the immunohistochemical data obtained from TMAs with the routinely processed large sections, we found a 94.5%/92.7%, 85.7%/88.9% and 91.2%/90% concordance at immunohistochemically HER2-negative, HER2 2+ and 3+ cases using the CB11/HercepTest, respectively. FISH performed on TMAs helped to determine Herceptin therapy suitability in all cases, and when discordance was found, we controlled FISH on "large sections". Being able to conduct FISH examinations at a reasonable price with or without prior immunohistochemical analysis, departments confronted with a certain frequency of breast cancer cases might extensively use the type of TMAs applied in our study. This is a relieve not only with regard to diagnostic work using microarrays, but this also allows to take new directions in research by shedding light on certain unusual cases.