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生物芯片介绍 主讲：南帅军 组员：陈刚、刘欢、南帅军、徐康益、沈文理 生物芯片技术的本质特征是利用微电子、微机械、化学、物理以及计算机技术，将生命科学研究中的样品检测、分析过程实现连续化、集成化、微型化。生物芯片技术被认为是继20世纪大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。 生物芯片技术的发展最初得益于埃德温·迈勒·萨瑟恩（Edwin Mellor Southern）提出的核酸杂交理论，即标记的核酸分子能够与被固化的与之互补配对的核酸分子杂交。从这一角度而言，Southern杂交可以被看作是生物芯片的雏形。弗雷德里克·桑格（Fred Sanger）和吉尔伯特（Walter Gilbert）发明了现在广泛使用的DNA测序方法，并由此在1980年获得了诺贝尔奖。另一个诺贝尔奖获得者卡里·穆利斯（ KaryMullis）在1983年首先发明了PCR(聚合酶链式反应) ，以及后来再此基础上的一系列研究使得微量的DNA可以放大，并能用实验方法进行检测。 ?八十年代初期 Bains W．(贝恩思)等人创造性的将短的DNA片断固定到支持物上，借助杂交方式进行序列测定。为了提高效率，借鉴集成电路制造的技术发明了一种生物芯片，自然成为大规模杂交测序技术的发展方向。 ?1986年Leroy Hood发明的荧光色谱DNA测序法又促进了DNA测序的自动化发展。????90年代初期人类基因组计划(Human Genome Project，HGP)和分子生物学相关学科的发展也为基因芯片技术的出现和发展提供了有利条件。Afymatrix公司Fodor领导的小组，组织半导体专家和分子生物学专家共同研制出： 1991年利用光蚀刻光导合成多肽； 1992年运用半导体照相平板技术，对原位合成制备的DNA芯片作了首次报道，这是世界上第一块基因芯片； 1993年设计了一种寡核苷酸生物芯片； 1994年又提出用光导合成的寡核苷酸芯片进行DNA序列快速分析； 1996年灵活运用了照相平板印刷、计算机、半导体、激光共聚焦扫描、寡核苷酸合成及荧光标记探针杂交等多学科技术创造了世界上第一块商业化的生物芯片； 1995年，Stanford大学的P．Brown（布朗）实验室发明了第一块以玻璃为载体的基因微矩阵芯片。 国外研究现状： 生物芯片技术出现后立即引起国际上的广泛关注。美国政府和产业界在过去10年共投入近20亿美元用于以基因芯片为主的生物芯片技术的研究开发与产业化；欧洲与Et本对生物芯片的投入强度也越来越大；国际著名跨国公司，如摩托罗拉、惠普、IBM以及日立等，都投资研究和开发基因芯片技术；几乎所有的跨国制药公司都投入巨资建立生物芯技术平台，开展新药的超高通量筛选和对药物毒理学、药物基因组学等进行研究。美国继展人类基因组计划以后，于1998年正式启动生物芯片计划。美国国立卫生研究院(NIH)、能源部、商业部、司法部、国防部、中央情报局等均参与了此项目。美国几乎所有的大学研究机构，如斯坦福大学、麻省理工学院及Argonne Oakridge国家实验室，都参与了生物芯片的研究和开发。至今，美国已有多家生物芯片公司产品开始投放市场，纳斯达克(NAs—DAQ)反应热烈。生物芯片技术已成为大学和研究机构进行科学研究时所使用的一项常规分子生物学技术。 目前，世界范围内参与研制生物芯片的主要公司超过100多家。其中以开发基因片技术为主的公司有几十家，已有多家生物芯片公司上市。大部分生物芯片公司分布在美国其次在欧洲。其中，美国Affymetrix（昂飞）公司是世界上最有影响的基因芯片开发制造商。 国内研究现状： 我国生物芯片研究始于1997~1998年间，在此之前生物芯片技术在我国还是空白。尽管起步较晚，但是我国生物芯片技术和产业发展迅速，实现了从无到有的阶段性突破，并逐步发展壮大。到目前为止，我国生物芯片的产值已达到2亿多元，生物芯片研究已经从实验室进入应用阶段。据有关资料表明，在市场销售方面，2004年国内市场分额为2亿元，约占全球市场的2％左右。其中主要由863计划支持的几家国内企业出售的生物芯片以及提供的相关服务累计销售收入约1.1亿元人民币，所有代理国外产品及服务总计为9000万。 “十五”期间，国家“863”计划重点组织实施了“功能基因组及生物芯片研究”重大专项，对生物芯片的系统研发给与了倾斜性支持。 从2000年开始，国家还陆续投入大笔资金，建立了北京国家芯片工程中心、上海国家芯片工程中心、西安微检验工程中心、天津生物芯片公司、南京生物芯片重点实验室共五个生物芯片研发基地，为加强我国在这一新兴高科技领域的自主创新和产业化能力奠定了坚实的基础。 目前，生物芯片产业在我国