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Science:基因表達分析新技術(shù)(一)

日期:2011-11-10 09:04:58

科學(xué)家們?yōu)榱四苌钊肓私馓禺愋曰虮磉_,發(fā)展了許多實驗技術(shù),比如芯片技術(shù),PCR,高通量測序等,但是要想得到精確的結(jié)果,仍然依賴于實驗操作人員對于技術(shù)掌握的熟練程度。而且隨著基因表達研究越來越多,為了確保公布的結(jié)果的精確性,對于相關(guān)分析也越來越嚴格。不過所幸目前也有了更多基因表達分析相關(guān)的產(chǎn)品,這些產(chǎn)品帶來的新技術(shù)也許能幫助我們解決難題。

 

芯片技術(shù)

 

如今進行基因表達分析最大的挑戰(zhàn)之一就是如何選擇實驗方法,即使是采用傳統(tǒng)芯片技術(shù)來分析基因表達,現(xiàn)在也有了更多選擇,比如安捷倫的高密度SurePrint G3表達芯片系統(tǒng),這一芯片所包含的內(nèi)容是之前安捷倫同類產(chǎn)品的4倍,也是市場上首款將編碼和非編碼RNA整合在單張芯片上的產(chǎn)品。

 

這一系統(tǒng)芯片包含有上百萬核苷酸探針,而且包含有長鏈非編碼RNAlincRNA探針和mRNA探針,近年來的研究顯示長鏈非編碼RNA在多個方面具有重要的作用,包括X染色體沉默,基因組印記以及染色質(zhì)修飾,轉(zhuǎn)錄激活,轉(zhuǎn)錄干擾,核內(nèi)運輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控過程。SurePrint G3表達芯片系統(tǒng)整合了lincRNA探針和mRNA探針,幫助研究人員在一張芯片上實現(xiàn)lincRNA和蛋白編碼基因的同步檢測,并通過分析二者之間的相互關(guān)系,預(yù)測大分子非編碼RNA可能的生物學(xué)功能。

 

SurePrint G3芯片系統(tǒng)提供目錄版和定制版。客戶可使用安捷倫特有的eArray 在線工具設(shè)計定制的微陣列芯片。定制方案高度靈活,用戶可以選擇單片八陣列的芯片格式,在每個陣列上設(shè)計六萬個探針;或者選擇在單張微陣列芯片上設(shè)計高達一百萬個探針。用戶也可以將針對人類和病原體檢測的探針放到同一張芯片上,一次進行多個實驗,實現(xiàn)高通量和低成本。

 

同時為了能滿足這些產(chǎn)品的高性能要求,今年安捷倫也推出了新型的芯片掃描儀:SureScan微陣列掃描儀,這一掃描儀具有高靈敏度,寬動態(tài)范圍,超高分辨率等性能,而且簡化了工作流程,允許研究者在儀器運行時不斷地加載新的微陣列芯片。SureScan具有獨特的動態(tài)自動對焦系統(tǒng)和極低的檢測限(低至0.01熒光團/平方微米),能確保得到極其靈敏的檢測結(jié)果,從而幫助研究人員同時能掌握高質(zhì)量的高信號值以及低信號值的數(shù)據(jù)。

 

說到芯片技術(shù),當然不能少了著名的Affymetrix公司,這家公司推出的新型人類轉(zhuǎn)錄組和剪接點芯片(Human Transcriptome and Splice Junction Array)包含了大約七百萬轉(zhuǎn)錄本,這覆蓋了99%的人類基因,據(jù)稱來自斯坦福大學(xué)的研究人員進行的一項比較研究表明,這種芯片在基因表達譜研究方面,與RNA測序同樣靈敏,而且前者也更高效快速,和劃算。

 

今年Affymetrix公司還新推出了18種全新的芯片,可以用于模式生物及應(yīng)用型研究生物的全轉(zhuǎn)錄組分析,這一系列名為Affymetrix® Gene 1.1 ST Array Strips的芯片是一種強大的工具,能讓研究人員更全面地了解基因表達的整體變化。

 

模式生物及應(yīng)用型研究生物是當今生命科學(xué)研究中增長最快的領(lǐng)域之一,隨著新一代測序和全基因組關(guān)聯(lián)研究的推動,這些生物的研究熱度持續(xù)升溫。Affymetrix® Gene 1.1 ST Array Strips系列目前有18個產(chǎn)品,覆蓋擬南芥、水稻、斑馬魚、牛、豬、犬等物種。這些系列芯片具有獨特的芯片設(shè)計以及高探針覆蓋度。探針分布在全長基因內(nèi),而不像其他芯片那樣只有一個位于3’端的探針,因此能更全面更準確地了解整體基因表達。全轉(zhuǎn)錄組分析讓研究人員能夠檢測某一基因的多個轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體,包括剪接變體、未加A的轉(zhuǎn)錄本,以及截短的轉(zhuǎn)錄本等。

 

Affymetrix公司也關(guān)注到基因表達標記在臨床分子病理學(xué)分析中的應(yīng)用,他們計劃推出基于多重基因表達標記的臨床設(shè)備,目前這一計劃聚焦于癌癥預(yù)后方面的應(yīng)用,這是Affymetrix公司朝著臨床應(yīng)用方面邁進的一大步。

 

Pathwork Tissue of Origin TestAffymetrix公司臨床應(yīng)用推向市場的最新產(chǎn)品,這一基因表達平臺通過了FDA批準,可利用腫瘤樣品中提取的RNA來分析超過2000種基因,從而了解腫瘤的特征,診斷腫瘤的組織來源。

 

多重PCR

 

許多研究人員希望了解基因標記和生物標記亞群,一些實驗方法能幫助到他們,比如多重PCRmultiplex PCR),這是一種在一個PCR體系中同時擴增多個基因的方法,主要包含四個步驟:提取總RNA,逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,多重PCR擴增,以及片段分離。這種技術(shù)多用于病原微生物的同時檢測或鑒定,以及病原微生物,某些遺傳病及癌基因的分型鑒定。

 

Qiagen今年推出了升級版Multiplex PCR Plus Kit,這款產(chǎn)品能快速簡單的完成多重分析,而且無需優(yōu)化。系統(tǒng)中的HotStarTaq DNA酶能保證PCR反應(yīng)的高度特異性和高敏感度,并將熱啟動時間縮短至5分鐘,獲得結(jié)果更迅速。

 

另外這一試劑盒中的具有QIAGEN專利的MP因子能確保不同引物/模板間的特異性結(jié)合,真正實現(xiàn)高效的多重PCR擴增,除此之外Q-Solution有助于提高高GC含量等困難模板的擴增效率,CoreLoad Dye使得PCR反應(yīng)后的電泳分析更方便。

 

除此之外,其獨特的PCR buffer體系也有助于成功的多重PCR,如果配合使用QIAxcel全自動核酸片段分析儀,就能更快、更高分辨率的進行多重PCR產(chǎn)物電泳分析。

 

多重PCR需要多條引物,而要確認擴增的特異性,就得先保證引物的靶標特異性,在這方面,Beckman Coulte公司推出了一款引物設(shè)計軟件:eXpress Designer,這一軟件能配合Beckman本身的幾個PCR產(chǎn)品,完成精確,特異性強的設(shè)計。

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