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微流控芯片在核酸分析中的研究

微流控芯片技术显示了强大的核酸研究功能,可将核酸提取、聚合酶链反应(PCR)扩增、分子杂交、电泳分离和检测单一或集成地转移到一块几平方厘米的芯片上完成,因此,适合于核酸研究所涉及的各个应用领域,如临床基因诊断,遗传学分析和法医鉴定等。

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一、微流控芯片在PCR中的研究

微流控芯片技术用于PCR扩增及相关检测可以简化操作步骤并且显著提高检测效率。微流控芯片PCR扩增的主要形式包括连续流PCR芯片和静态式PCR芯片,前者依靠生物样品通过3个不同的温度区域而实现扩增,后者基于静态反应,通过反应池内温度的周期性变化实现扩增。一种集成的静态式PCR芯片可以完成核酸扩增和短串联重复序列(STR)检测,该技术可用于法医鉴定。Nagatani等人利用连续流PCR芯片在20 min内完成了流感病毒RNA的扩增以及实时检测。Jiang等人利用连续流PCR芯片实现对大气中6种常见的病原微生物的捕获、富集以及高通基因快速检测。微流控振荡流PCR芯片具备连续流和静态式PCR的特点,可以在1 h左右扩增伤寒沙门菌DNA,并且反应试剂量只有常规PCR的25%。

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二、微流控芯片在基因突变检测中的研究

基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变,检测方法包括单链构象多态性分析(SSCP),异源双链分析法(HA),等位基因特异性寡核苷酸分析法(allele specific oligonucleotide,ASO)等。将微流控芯片应用于基因突变检测,不仅可以准确确定突变位点和突变类型而且更主要的是它的快速高效是其他办法无法比拟的,微流控芯片可以同时检测多个基因乃至整个基因组的突变,是基因突变检测技术的重大突破。


三、微流控芯片在基因分型检测中的研究

基因分型是多基因复杂性状疾病的遗传易感性研究的重要技术手段之一,也是微流控芯片核酸研究的主要内容。微流控芯片毛细管电泳成功地检测了华法林敏感基因型(CYP2C9*2, CYP2C9*3和VKORC1)并在90 min内实现了12个样本的测试。微流控芯片结合重复序列PCR及高分辨率熔解曲线技术(HRM)在10 min左右实现了8个样本的多个位点基因型的准确分析,该研究显示出微流控芯片技术在大规模人群基因分型和多态性研究中的重要应用前景。


四、微流控芯片在DNA测序中的研究

微流控芯片DNA测序以芯片电泳分离为基础,将测序的过程集成在一块芯片上,以达到高通量、集成化和微型化的目的。一款液滴微流控芯片用于对未知DNA序列进行测序,具有快速、高通量及低成本的特点。数字PCR芯片系统检测人及细菌5 ng DNA,并构建新一代测序库,与传统的参考基因库对比,利用微流控芯片进行测序的准确率大于99%。

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标签:   微流控芯片 基因
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