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生物芯片技术将给我们带来什么
http://www.100md.com 2000年4月18日 健康报
     今年2月29日,清华大学36岁的生物芯片专家程京教授应邀在国务院办公厅组织的科技讲座上,为朱镕基总理、李岚清副总理等党和国家领导人做了《生物芯片——下个世纪的革命》专题讲座。

    何为生物芯片技术?

    50年前,位于美国旧金山的硅谷孕育了给本世纪人类各个方面带来巨大冲击的一场工业革命——用硅作为基质材料,研制成功集成电路芯片,使占地数间房屋的分离元件计算机缩微到了现在的笔记本电脑。50年后的世纪之交,美国硅谷又出现了另一种芯片——生物芯片,以其为核心的各相关产业正在全球崛起。在未来5年内,应用生物芯片的市场销售预计将达到200亿美元左右,给人类经济、社会、生活方式等带来更加巨大的影响。

    生物芯片技术会给医学带来什么影响?

    (1)制成微机代替复杂的检验工作

, 百拇医药     生物芯片技术将现在生命科学研究中许多不连续的、离散的分析过程,如样品制备、化学反应和定性、定量检测等手段,集成于指甲盖大小的硅芯片或玻璃芯片上,使这些分析过程连续化和微型化,制作成具有不同用途的便携式生化分析仪,生物学分析过程实现全自动化、防污染、分析速度成千上万倍地提高,所需样品及化学试剂成千上万倍地减少。

    生物芯片技术是目前应用前景最好的DNA分析技术之一,与之相伴派生了芯片免疫分析、芯片精虫选测和体外受精、芯片核酸扩增、芯片细胞分析等一批采用生物芯片的技术与方法。

    可以预见,在不远的将来,用生物芯片制作的缩微分析仪将广泛地应用于分子生物学、医学基础研究、临床诊断治疗、新药开发、司法鉴定、食品卫生监督、生物武器战争等领域。例如战争、空难、刑事案件后对支离破碎的肢体进行个人识别,用体积只有笔记本大小的缩微芯片实验室,或称便携式全功能诊断仪可在事发现场做DNA分析,其速度之快是传统方法望尘莫及的。
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    (2)为疾病诊治提供坐标图

    生物芯片技术可以使疾病诊断治疗更加准确。例如,两人得了同一种病,医生给他们开了同一种药,一位吃药后不久病愈了,另一人却需要加大药量或换药。这是为什么?因为人体对某些外来物质敏感性不同,对外来基因蛋白反应不一样,说到底,是人与人的遗传基因结构有差异。如果能在服药前,将人的有关基因拿出来看看,对症施药,因人而异开处方岂不更好?生物芯片技术可以使人类这一梦想成真。今后,用一滴血或用一根棉签从口腔中收集点黏液样品,就有可能提取出DNA,查出某人的遗传基因特性。

    生物芯片的分析对象可以是核酸、蛋白质、细胞、组织等。目前全世界用生物芯片进行疾病诊断还处于研究阶段,国外已将其用于观察癌基因及人肌萎缩等一些遗传病基因的表达和突变情况。例如采用96000个寡核苷酸探针所组成的杂交芯片,完成了对遗传性乳腺癌和卵巢肿瘤基因异合突变的检测;用高密度寡核苷酸探针芯片对艾滋病病毒的多态性作了分析。
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    生物芯片有不同功能,血液过滤芯片可让指定的红、白细胞留下,如将胎儿细胞从孕妇血液中分离出来,做无创遗传学检测,较现在做羊水穿刺安全可靠得多。再如,在9平方毫米芯片上排列1万个点,针对感染、肿瘤、遗传病等不同的疾病,通过介电电泳分离提取出所需细胞,进行细胞核内遗传物质-核酸(DNA、RNA)的鉴定分析,还可以将所需的DNA进行体外扩增。

    (3)用于治疗

    生物芯片技术还可以用于治疗,例如已开发出在4平方毫米的芯片上布满400根有药物的针,定时定量为病人进行药物注射。另外,科学家还在考虑制作定时释放胰岛素治疗糖尿病的生物芯片微泵,及可以置入心脏的芯片起搏器等。

    (4)给下世纪生命科学研究带来革命

    生物芯片技术是随着人类基因组计划的顺利进行于90年代诞生的。目前,越来越多能够表达的人基因序列以及引发疾病和预测疾病突变正在为人们逐渐认识,越来越多的注意力集中在能同时提供有关多个基因表达监测的方法上。生物芯片技术能同时对多个遗传突变进行搜寻、加快功能基因组的研究进程。采用生物芯片技术微机,将来人们不但可以从样品里提取DNA,还可以验血查癌,最终将其用于普查遗传性疾病、感染病等其它复杂疾病的实验室测试。

    生物芯片技术与组合化学相结合,将开辟另一个极有价值的应用方向,即为新药研制提供超高通量筛选平台技术,这必将使新药研究开发和传统中药的成分评估获得重大突破。

    目前,世界上已制出台式、掌式等便携式缩微芯片诊断仪。有了它,人们就拥有了个人化验室,在地球的任何地方,可以随时将自己的分泌物样品进行检验,将结果通过环球通讯系统传回居住地的家庭医生,由医生开处方传回他们。可以设想,届时人们不但可以做远程诊断,还可以做远程手术和其它治疗。, 百拇医药