基因芯片微生物病原檢測技術(shù)的應(yīng)用

摘要：基因芯片技術(shù)是伴隨著人類基因組計劃的實施和相關(guān)生物學(xué)科不斷完善而逐漸發(fā)展起來的先進(jìn)技術(shù)，其作為前沿性生物技術(shù)之一，不僅與生命科學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域密切相關(guān)，也涉及到計算機(jī)科學(xué)和生物信息學(xué)等多種學(xué)科，是當(dāng)今世界上交叉度和綜合度最高的前沿性學(xué)科之一，應(yīng)用該技術(shù)能更好的對微生物病原進(jìn)行檢測分析，以便及時對可能出現(xiàn)的由微生物病原引起的疾病進(jìn)行預(yù)測和控制。

關(guān)鍵詞：微生物；病原；檢測

【中圖分類號】Q343.1【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】1672-8602（2014）06-0267-01

微生物病原是一種可以侵犯人體，并引起人體感染或?qū)魅静「腥窘o人體的微生物或病原體。病原體侵入人體后，人體便成為病原體的生存場所，其在宿主體內(nèi)的長期生長繁殖可能會釋放出有毒物質(zhì)，從而引起人體不同程度的病理變化導(dǎo)致感染，使人的免疫系統(tǒng)下降，嚴(yán)重時可能使人的生命健康受到威脅。基于此，有必要采用先進(jìn)的技術(shù)對微生物病原進(jìn)行檢測，為可能發(fā)生的傳染病預(yù)測和控制提供依據(jù)，將人們的生命安全隱患率降至最低。而微生物病原檢測技術(shù)種類較多，文中主要對基因芯片檢測技術(shù)進(jìn)行如下分析。

一.固相基因芯片技術(shù)

1.固相基因芯片技術(shù)原理

固相芯片技術(shù)也可以稱作DNA芯片或cDNA微距陣，是依附在載體上的高密度微點陣，它是在核酸的分子雜交基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，也就是在已知序列的核酸基礎(chǔ)上對未知序列的核酸進(jìn)行雜交檢測。具體來說是利用分子生物學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)、基因組學(xué)和光電子技術(shù)將已知序列中的寡核酸探針在固定的載體上進(jìn)行排列，使其形成微點陣，之后用同位素或熒光物在DNA、cDNA等樣品上做好標(biāo)志，與芯片上的探針雜交在一起，再用放射自顯影或熒光共聚焦顯微鏡進(jìn)行相應(yīng)掃描，將雜交的信號傳輸至計算機(jī)中進(jìn)行分析和處理，以獲得樣品基因的表達(dá)信息。

2.固相基因芯片技術(shù)優(yōu)勢

固相基因芯片技術(shù)作為高通量檢測技術(shù)，其能最大限度的實現(xiàn)樣品檢測，且能對大量樣品進(jìn)行檢測；分析過程中可以利用多色熒光對樣品進(jìn)行標(biāo)記，并對多個樣品進(jìn)行檢測分析，一定程度上減少了人為干擾，使生物樣品的準(zhǔn)確性得以保證；固相基因芯片技術(shù)與之前的生物檢測技術(shù)相比，其反應(yīng)體積相對較小，有助于將試劑消耗將至最低。加之反應(yīng)物在有限的空間體積內(nèi)密度相對較高，不僅可以加速生物反應(yīng)，也可以縮短檢測時間。此外，固相基因芯片特異性也比較強(qiáng)，與計算機(jī)結(jié)合起來，能快速且完全的實現(xiàn)自動化檢測。

3.固相基因芯片技術(shù)的應(yīng)用

肺炎鏈球菌是一種日常生活中較為常見的呼吸道感染致病原，這種感染對抵抗力較薄弱的老人和小孩有一定的威脅，利用固相基因芯片檢測技術(shù)，除了能將肺炎鏈球菌編碼血清型和血清標(biāo)志蛋白特異性的核酸序列作為微陣列的探針，來區(qū)分肺炎鏈球菌血清型、鑒定肺炎鏈球菌外，還可以分析生物的敏感度、適用度等，從而實現(xiàn)高通量監(jiān)測。大腸桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌及空腸彎曲桿菌進(jìn)行分析診斷和鑒別時，就可以利用固相基因芯片檢測技術(shù)，使用這種技術(shù)需要將不同細(xì)菌不同血清型特有的標(biāo)志基因附在芯片表面，并將含有細(xì)菌的保守序列看作細(xì)菌感染標(biāo)志，實際檢測過程中結(jié)果敏感度高于傳統(tǒng)的微生物病原檢測，操作也較為方便、重復(fù)性較好，診斷效率也相對較高。

二基于多指標(biāo)同步分析的液態(tài)基因芯片技術(shù)

1.基于多指標(biāo)同步分析的液態(tài)基因芯片技術(shù)原理

液態(tài)基因芯片技術(shù)是基于流式細(xì)胞儀、數(shù)字信號處理器和激光檢測裝置而研發(fā)出來的具有多指標(biāo)同步分析功能的基因芯片技術(shù)。多指標(biāo)同步分析芯片技術(shù)可以通過液態(tài)生物技術(shù)，來大規(guī)模的分析核酸和蛋白質(zhì)等生物分子，實現(xiàn)微量樣品上百種相異指標(biāo)分析檢測。基于多指標(biāo)同步分析的液態(tài)基因芯片技術(shù)是利用紅橙兩種顏色的色熒光染料按照一定比例混合成聚苯乙烯乳膠微球，從而得到百種不同地址標(biāo)記微球。因不同微球表面附有活性羧基化基團(tuán)，氨基標(biāo)記的寡核酸探針經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后會共價到微球表面，在此基礎(chǔ)上蛋白質(zhì)利用微球?qū)崿F(xiàn)耦聯(lián)，不同編碼的微球就可以共價結(jié)合，并攜有可以捕獲分子的生物探針，在寡苷酸探針或蛋白質(zhì)探針與羧基化的微球相互作用下，對被測微生物病原目標(biāo)分析進(jìn)行檢測和作熒光標(biāo)記，再將不同微球單列排列用兩束激光對被測微生物病原進(jìn)行檢測，其中一束激光是利用微生物產(chǎn)生特異熒光來識別微球類型確定被測微生物分子，另一束激光是利用微球表面生物學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度來測量被測微生物定量。通過識別和測量后，將已知數(shù)據(jù)輸入電腦中，進(jìn)行綜合分析和處理，最終得出檢測數(shù)據(jù)。

2.基于多指標(biāo)同步分析的液態(tài)基因芯片技術(shù)優(yōu)勢

基于多指標(biāo)同步分析的液態(tài)基因芯片技術(shù)靈敏度相對較高，檢測最低限度可達(dá)到0.01pg/ml，重復(fù)性也相對較好，每一個指標(biāo)都有幾千個反應(yīng)單元，經(jīng)過上百次分析后取平均值，CV值也相對較好；線性范圍也相對較寬，其動態(tài)范圍可達(dá)到5個數(shù)量級左右；速度較快，每小時可進(jìn)行上萬次測試，一定程度上能節(jié)省檢測時間；高通量也相對較好，一次可以檢測近百個指標(biāo)。

3.基于多指標(biāo)同步分析的液態(tài)基因芯片技術(shù)應(yīng)用

基于多指標(biāo)同步分析的液態(tài)基因芯片技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢，在國內(nèi)外微生物病原檢測上被逐漸應(yīng)用。基于多指標(biāo)同步分析的液態(tài)基因芯片技術(shù)在檢測時不同編碼的乳膠微球能置于同一個系統(tǒng)中，一份小樣本可以進(jìn)行上百次檢測，得出的檢測結(jié)果準(zhǔn)確性也相對較高。尤其是對艾滋病毒、丙型病毒性肝炎病毒、單純皰疹病毒核酸進(jìn)行檢測時能更好的體現(xiàn)其快速、敏感、特異和高通量等優(yōu)勢。

結(jié)束語：

現(xiàn)有的基因芯片檢測技術(shù)雖然憑借其操作簡單、重復(fù)性好、高通量性好等優(yōu)勢，一定程度上能滿足目前的微生物病原檢測需求，但是芯片技術(shù)成本相對較高、樣品相對繁瑣、檢測信號不靈敏等劣勢還不能很好的解決。隨著時代的發(fā)展，對微生物病原檢測技術(shù)的要求將會更高，這就需要對微生物病原檢測技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步分析，以更好的預(yù)防微生物病原引發(fā)的疾病。

參考文獻(xiàn)

[1]陳堅，劉業(yè)兵，寧宜寶.基因芯片技術(shù)及其在動物微生物研究中的應(yīng)用[J].中國獸藥雜志.2010（12）.

[2]馬虹，楊修軍，隋達(dá)偉，劉曉杰，王艷華，王慧.病原微生物實驗室的生物安全管理[J].中國衛(wèi)生工程學(xué).2010（02）.

[3]胡瑞，王景林.多重快速鑒別病原微生物的新技術(shù)：xMAP液態(tài)芯片[J].衛(wèi)生研究.2007（06）.

[4]王建華，陳玲，張建勇.臨床實驗室生物安全管理中存在的問題及解決的對策[J].遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)報.2011（03）.

[5]王占朝，劉文君.水環(huán)境中微生物PCR檢測靈敏度的研究[J].中國給水排水.2011（02）.