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生物芯片:本世纪最大的产业

时间:2006-06-21 16:47来源:大众医药网 作者:admin 阅读:

生物芯片:本世纪最大的产业

  据人民网-市场报(李卫红):生物芯片的技术来源追朔到一个多世纪之前,EdSouthern先生发现被标记的核酸分子能够与另一被固化的核酸分子配对杂交。因此,Southernblot可被看做是最早的生物芯片。在八十年代,BainsW.等人就将短的DNA片断固定到支持物上,借助杂交方式进行序列测定。但基因芯片从实验室走向工业化却是直接得益于探针固相原位合成技术和照相平板印刷技术的有机结合以及激光共聚焦显微技术的引入。它使得合成、固定高密度的数以万计的探针分子切实可行,而且借助激光共聚焦显微扫描技术使得可以对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测和分析。

  何为生物芯片

  生物芯片是将生命科学研究中所涉及的不连续的分析过程(如样品制备、化学反应和分析检测),利用微电子、微机械、化学、物理技术、计算机技术在固体芯片表面构建的微流体分析单元和系统,使之连续化、集成化、微型化。生物芯片技术有四大要点:芯片方阵的构建、样品的制备、生物分子反应和信号的检测。

  生物芯片的主要类型

  生物芯片技术是一种高通量检测技术,它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域。

  1、基因芯片(Genechip)又称DNA芯片(DNAChip)。它是在基因探针的基础上研制出的,所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列,在探针上连接一些可检测的物质,根据碱基互补的原理,利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上,然后与标记的样品进行杂交,通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。

  2、蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同,但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。蛋白质芯片构建的简化模型为:选择一种固相载体能够牢固地结合蛋白质分子(抗原或抗体),这样形成蛋白质的微阵列,即蛋白质芯片。

  3、芯片实验室为高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记及检测为一体的便携式生物分析系统,它最终的目的是实现生化分析全过程全部集成在一片芯片上完成,从而使现有的许多烦琐、费时、不连续、不精确和难以重复的生物分析过程自动化、连续化和微缩化,属未来生物芯片的发展方向。

  生物芯片的应用前景展望

  生物芯片的成熟和应用一方面将为本世纪的疾病诊断和治疗、新药开发、分子生物学、航空航天、司法鉴定、食品卫生和环境监测等领域带来一场革命;另一方面生物芯片的出现为人类提供了能够对个体生物信息进行高速、并行采集和分析的强有力的技术手段,故必将成为未来生物信息学研究中的一个重要信息采集和处理平台。

  关于生物芯片的市场状况,到2001年,全世界生物芯片的市场已达170亿美元,用生物芯片进行药理遗传学和药理基因组学研究所涉及的世界药物市场每年约1800亿美元。在最近的5年之内,应用生物芯片的市场销售将达到200亿美元左右。根据专家统计:全球目前生物芯片工业产值最近5年的市场销售可达到200亿美元以上。到2005年,仅美国用于基因组研究的芯片销售额将达50亿美元,2010年有可能上升为400亿美元。这还不包括用于疾病预防及诊治及其它领域中的基因芯片,这部分预计比基因组研究用量还要大上百倍。因此,基因芯片及相关产品产业将取代微电子芯片产业,成为本世纪最大的产业。

  我国生物芯片的市场前景

  1、药物筛选和新药开发:由于所有药物(或兽药)都是直接或间接地通过修饰、改变人类(或相关动物)基因的表达及表达产物的功能而生效,而芯片技术具有高通量、大规模、平行性地分析基因表达或蛋白质状况(蛋白质芯片)的能力,芯片作大规模的药物筛选研究可以省略大量的动物试验甚至临床,缩短药物筛选所用时间,提高效率,降低风险。

  2、中药基因组学研究和我国的中药现代化:中药基因组学的含义是通过现代科学技术手段结合传统中药理论和现代科学理论,将中药的药性、功能及主治与其对特定疾病相关基因表达调控的影响关联起来,在分子水平上用现代基因组学,特别是功能或疾病基因组学的理论来诠释传统中药理论及作用机理。能够做到这一点,将极大地推动我国几千年悠久深厚的中药文化资源得到进一步的发展和弘扬。

  3、疾病诊断:基因芯片作为一种先进的、大规模、高通量检测技术,应用于疾病的诊断,其优点有以下几个方面:一是高度的灵敏性和准确性;二是快速简便;三是可同时检测多种疾病。

  4、环境保护及其他:在环境保护上,基因芯片也广泛的用途,一方面可以快速检测污染微生物或有机化合物对环境、人体、动植物的污染和危害,同时还可用于农业、商检、司法等领域的实用化芯片开发出来。

  将生物芯片的产业化

  1、制造技术:基因芯片从实验室走向工业化却是直接得益于探针固相原位合成技术和照相平板印刷技术的有机结合以及激光共聚焦显微技术的引入。它使得合成、固定高密度的数以万计的探针分子切实可行,而且借助激光共聚焦显微扫描技术使得可以对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测和分析。芯片技术原理并不复杂,就其制作涉及的每项技术而言,我国已具有实际能力。芯片如何实现各种相关技术的整合集成,是我国发展生物芯片的难点。

  2、基因、蛋白质等前沿研究:对生物芯片工业来讲,除去制作技术外,关键就是芯片上放置的基因和蛋白质等物质了。如果制作用于检测某人核苷酸多态性以诊断某种遗传病,或者用于基因测序,那么芯片探针上一般放置的是有8个碱基的寡聚核苷酸片段,基因芯片和蛋白质芯片则相应放置的是基因标志性片段EST(可表达的基因标志性cDNA序列片段,可以通过对mRNA的双端尾侧的几百个碱基进行测序得到)、全长基因或蛋白质。因此制作生物芯片首先要解决的是DNA探针、基因以及蛋白质的尽可能全面和快速的收集问题。

  国内相关上市公司

  主要有:星湖科技、复星实业、上海医药、张江高科等。

摘自:《新浪网》

(责任编辑:泉水)
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