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1、八、基因芯片技术,（一）基因芯片的基本原理 基因芯片(gene chip)又称DNA芯片或DNA微阵列(micro-array)。 将大量（通常每平方厘米点阵密度高于400）探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。,基因芯片的特点： 高集成度、高并行处理能力、自动化分析,基因芯片的4个基本要点,DNA方阵构建,样品制备,杂交,检测,（二）基因芯片技术的主要应用 1在医药领域中的应用 疾病诊断和治疗、疾病分类、药物筛选、发病机制、愈后判断、药物筛选和寻找药物靶标等,应用基因芯片研究宫颈癌相关基因表达,2基因芯片在农业上
2、的应用 基因芯片广泛用于农作物的优育和优选。,Biotechnology provides us many simple and quick vehicles and a cheerful prospect is spread before us.,黄酮类化合物35-氢氧化酶,Bioscience has an intimate connection with our daily life.,3基因芯片在其它领域中的应用 基因芯片还可用于司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防和航天等许多领域。,生物芯片：用于检测生物大分子的微点。 蛋白质、糖、脂等,第三节 人类基因组计划 一、人类基因组计划的
3、基本含义 （一）人类基因组计划的提出 1986年，著名生物学家、诺贝尔奖获得者雷纳托杜尔贝科（Renato Dulbecco）在Science杂志上率先提出“人类基因组计划”（Human Genomic Project，HGP）,1990年 人类基因组计划正式实施,2001年2月 人类基因组初步分析结果发表,（二）人类基因组计划的目的 阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。,（三）人类基因组计划的意义 1基因诊断和基因治疗,2疾病预防,3 人类学研究,锦绣般的中国云南红河哈尼梯田，成为20
4、02年4月5日出版的美国科学杂志的封面。这份世界权威学术期刊，以封面文章形式和显著篇幅，登出中国科学家绘出水稻基因组工作框架图的历史性论文。 这是由中国科学家独立完成的一项世界级研究成果。“毫无疑问，中国基因组学研究已达到世界水平”，科学杂志总编、美国国家科学院院士唐纳德肯尼迪对新华社记者说。,二、人类基因组计划的组成 (一）结构基因组计划 测定人类基因组的全部核苷酸序列,人类基因组计划的伟大创举 “生命天书”的获取 功能基因组学的机遇和挑战 “生命天书”的破译,（二）功能基因组计划 研究人类全部基因的功能,The Challenge We Are Facing after HGP,Human
5、 genome 30000 genes Function?,Tools for Studying Gene Function, Bioinformatics Gene expression profile In vitro mutagenesis Gene transfer Model organisms,1. 药物基因组学与个体化治疗Pharmacogenomics & Individualized Therapy,机体摄入药物后，经过吸收、分布、药物与靶细胞作用、生物转化或分解及排出等一系列过程。每一步都受到特定的酶、受体或蛋白质的作用和影响。 一个药物的总的药理作用都是由多基因控制的。
6、在药物代谢过程中一系列蛋白和酶的基因都会对药物作用产生影响,药 物 反 应 的 多 基 因 控 制 (Evens and Relling, Science 1999；286:487),细胞色素氧化酶P450(CYP),是存在于肝细胞内质网和线粒体内的氧化酶。主要对药物及其他代谢物进行氧化修饰。 细胞色素氧化酶P450种类很多，有的底物可被几种细胞色素氧化酶P450催化，而有的细胞色素氧化酶P450可催化几种不同的底物。 细胞色素氧化酶P450的基因命名为CYP。,强代谢者(extensive metabolizer, EM) 弱代谢者(poor metabolizer, PM),降压药异喹胍(
7、debrisoquine) 催产药司巴丁(sparteine) 由细胞色素氧化酶2D6氧化代谢而失活 鉴定CYP2D6表型常用异喹胍代谢率(MR)法,即晚上口服异喹胍后收集8小时尿样：MR=尿中异喹胍量/尿中4-羟基异喹胍量MR12.6者为PM,12.6者为EM,强代谢者(EM)和弱代谢者(PM),大部分个体对以上两个药代谢正常-强代谢者(extensive metabolizer,EM) EM为显性遗传-药物代谢正常。 有些个体代谢较弱-弱代谢者(poor metabolizer,PM) PM为隐性遗传。对30余种重要药物有代谢障碍-药物不良反应增加。,CYP2D6基因,人类CYP2D基因位
8、点定位于22q13.1,由CYP2D8P,CYP2D7P和CYP2D6三个基因组成，CYP2D8P和CYP2D7P都是假基因。仅CYP2D6可产生蛋白质产物。,常见CYP2D6基因突变分布,不同种族的人PM频率,民 族 PM频率(%) 白种人 310 中国人 0.71.1 日本人 02.3 西非人 08 非裔美国人 1.9,多种基因的多态性都会影响药物反应。 单个核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP) 估计全基因组中约有3 x 10610 x 106 SNP 国外已将6万个SNP标志用于临床药物研究。,今后开处方再也不能人人都是： 一日三次 一次三
9、片,2 蛋白质基因组学,蛋白质组学是要从整体上研究蛋白质及其修饰状态，说明在不同状态下的蛋白质组的差异。,HGP人类健康的希望,疾病诊断向基因诊断的过渡， 即“此人患何病？”转向“何人可能患此病? ” 基因治疗日趋成熟 一大批基因工程药物和基于基因组信息开发的新型药物的应用 “量体裁衣”式的治疗， 提高疗效， 降低毒副反应 组织工程，器官再造 人类潜能的开发前景广阔,生物信息学(bioinformation) 是一门伴随着基因组研究而产生的交叉学科。广义地说，它是从事与基因组研究有关的生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和解释的一门学科。,包含两层意思： 对海量数据的收集、整理 对数据的应用,第四节 生物信息学 一、生物信息学概述,数据库查询和数据库搜索,