生物芯片技術(shù)是近年來生命科學(xué)與微電子學(xué)相互交叉滲透發(fā)展起來的一門新技術(shù)。隨著人類基因組計劃（HGP）研究的不斷突破，這門技術(shù)已廣泛應(yīng)用于基因診斷、功能基因研究、基因組文庫圖型分析、新藥的研究與開發(fā)、法醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域。生物芯片技術(shù)主要通過平面微細加工技術(shù)構(gòu)建的微流體分析單元和系統(tǒng)，以實現(xiàn)對細胞、蛋白質(zhì)、核酸及其它生物組分的準確、快速、大信息量檢測，具有高度平行性、多樣性、微型化和自動化的特點。常用的芯片有基因芯片和蛋白質(zhì)芯片兩大類，多數(shù)為前者（DNA芯片）的寡核苷酸微陣列。

　　它以分析核酸中的堿基序列特征為基礎(chǔ)，通過對受檢者的某一特定基因和其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進行分析測定而對某種疾病進行診斷，使醫(yī)學(xué)診斷方法從當今的生化、免疫、病原學(xué)診斷躍升到一個新的臺階。它特異性強、靈敏度高，可對疾病進行早期診斷，更利于疾病防治。現(xiàn)將近年的應(yīng)用情況介紹如下。

　　用于遺傳性疾病的監(jiān)測隨著HGP的逐步完成，許多遺傳性疾病的相關(guān)基因被相繼定位，為從基因水平上認識本類疾病并為早期診斷奠定了基礎(chǔ)。如血友病、苯丙酮尿癥、地中海貧血、老年癡呆癥、亨廷頓舞蹈癥、某些精神病等的致病基因已定位，因此可將對應(yīng)于突變熱點區(qū)的寡核苷酸探針合成或點加于DNA芯片上，通過一次雜交完成對待測樣品多種突變可能性的篩查，實現(xiàn)對多種遺傳病的高效快速診斷。國外現(xiàn)已成功地將這一技術(shù)用于β-珠蛋白基因的突變檢測以診斷地中海貧血，其高準確性及高自動化特性有望成為診斷這一疾病的常規(guī)技術(shù)。

　　用于腫瘤診斷基于癌基因的激活和抑癌基因的失活參與多種腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，因此對此類基因的突變進行檢測已成為腫瘤診斷的重要手段。目前，生物芯片當之無愧已成為最方便的檢測工具。對遺傳性乳腺癌和卵巢癌的相關(guān)基因的外顯子檢測已可證實93%以上的病人存在基因的點突變、插入與缺失突變等，且可快速準確掃描大量基因，適于大量患者的標本檢測，對臨床基因診斷至關(guān)重要。國外運用寡核苷酸微陣列技術(shù)檢測卵巢癌者的TP53突變，準確率達94%，敏感度達92%，特異性達100%，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的DNA測序分析。有人以cDNA消減文庫結(jié)合交通量微陣列檢測前列腺癌和前列腺組織特異基因發(fā)現(xiàn)，P504S是一種前列腺癌的特異基因，檢測其含量消長可指導(dǎo)臨床診斷與治療。目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，人類所患癌癥50%以上為P53基因突變所致，研究人員將此基因全長序列和已知突變的探針制成了P53基因芯片，并制備出能同時檢測250種腫瘤相關(guān)基因的芯片，將在癌癥的早期診斷中發(fā)揮重要作用。

　　用于病毒性疾病的診斷將各種病毒的特異性序列制成探針，有序地點陣到芯片上再與處理后的樣本進行雜交，一次就可檢測出多種病毒并能鑒定出亞型。對HIV-1β亞型中的逆轉(zhuǎn)錄酶和蛋白酶基因的多態(tài)性分析揭示，這一亞型的病毒基因序列存在極大差異，其中蛋白酶的基因片段差異最大，在編碼的99個氨基酸序列中，竟有47.5%存在明顯突變，直接導(dǎo)致了病毒抗藥性的不同。國外現(xiàn)已有用于HIV-1的測序分型及多態(tài)性分析的試劑盒問世。國內(nèi)也已研制出了檢測丙肝病毒(HCV)的基因芯片，敏感性高、分辨率好，準確性接近100%。用芯片對人巨細胞病毒（HCIV）感染后引起的細胞基因表達改變情況的分析已發(fā)現(xiàn)，感染前后有258種mRNA水平改變大于4倍，其中一些mRNA編碼的基因產(chǎn)物在病毒致病性中起關(guān)鍵作用。

　　在其它疾病診斷中的應(yīng)用這一技術(shù)已成功用于幽門螺旋桿菌（HP）的基因診斷、基因結(jié)構(gòu)分析和基因分型，已成為HP研究及臨床研究的有力武器。國外將等溫的基因擴增與微陣列分析結(jié)合，用于細菌病原體間的鑒別。細菌的rRNA在長期的進化過程中變化不大，在堿基組成、堿基序列、高級結(jié)構(gòu)及功能等不同層次均有保守性，因此此類生物芯片可快速準確地鑒定細菌，用于檢測特異性病原微生物、毒性標記物及抗藥微生物的抗藥性基因，比培養(yǎng)及傳統(tǒng)檢測方法更快、更敏感、更特異。芯片技術(shù)還用于分枝桿菌對利福平等藥物的耐藥性研究、檢測類風濕性關(guān)節(jié)炎、腸炎等疾病的相關(guān)基因等等，為許多疾病的診斷和治療提供了新的思路。

　　生物芯片盡管有諸多其它檢測方法難以比擬的優(yōu)越性，但因問世與使用時間較短，目前仍有一定的局限性影響到其應(yīng)用。這些局限性表現(xiàn)在：技術(shù)成本高，對實驗條件要求嚴，不利于普及推廣；探針制備、合成過程要求嚴格，若摻入錯誤核苷酸或混入雜質(zhì)，使雜交背景增高，其特異性將大大降低；對雜交條件的選擇要求很高，一個芯片上多種探針的最適條件頗不一致，增大了芯片的制作難度及測定誤差等等。但是這一技術(shù)具有巨大理論價值和實用性能，其發(fā)展前景十分廣闊。人們預(yù)計，在未來的幾年內(nèi)上述不足將能很快得以解決，芯片上探針位點的空間分辨率將達到1微米水平，人類所有的約3萬個基因有望集成在一塊1平方厘米的芯片之上。 /**/