生物芯片是指通过微加工技术和微电子技术，在固体芯片表面构建微型生化分析系统，将大量特定序列和核酸片断或蛋白有序地固定在载体上，与标记好地待检核酸或蛋白分子进行反应，通过检测荧光信号的强弱而判断样本中的靶分子数量，从而实现对化合物、核酸、蛋白质、细胞及其他生物组分的准确、快速和大信息量的筛检。它具有高度平行性、多样性、微型化和自动化的特性，以往常用的任何方法都难以与之相比较。 自1996年世界第一块商品化的生物芯片问世以来，短短数年间即得到迅猛发展，目前常用的有生物芯片、蛋白质芯片和芯片实验室三大类，主要应用于蛋白质组分研究、药物筛选、疾病诊断与预测、基因表达谱分析、新基因的发现、基因突变检测及多态分析、基因组文库作图及基因测序等。这一技术在病毒性疾病的诊断及疗效评价中也得到了广泛的应用，为临床诊断、用药、疗效判定及疾病的发生、发展与转归提供可靠依据。由此可以更深入地认识病毒的分子致病基础机制，发现更多的、更有效的阻断病毒感染途径和抗病毒作用靶标，以便从分子水平制定实验诊断与临床治疗方案。兹以肝炎病毒为例就近年的研究进展简介如下:
用于病毒免疫标志物的平行检测与血清学分型。
目前已发现数十种病毒可引起肝炎性损害，检测其相应的免疫标志物在人体中的存在及含量，对病因诊断与治疗意义重大。最新发展的蛋白质芯片技术原理类似于常规的酶联免疫反应原理，即将特异性抗原或抗体固定于载体，待测样本按比例稀释后与其上的抗原或抗体进行反应，在加上荧光标记的抗原或抗体，用计算机软件对荧光信号进行分析，即可获得准确的定性或定量结果。一张芯片上可分布上千甚至数万个抗原或抗体，并能标记多种载光素，使之能同时倍快速检测，且可进行病毒的血清学分型。
用于肝炎病毒的分类、分型、变异和定量检测
为遴选抗病毒药物，评价临床疗效，除生化、免疫和病理指标外，还应明确病毒的核酸结构和体液病毒核酸的含量，用DNA测序、PCR等法虽可达到目的，但技术难度和实验成本限制了其应用。基因芯片则可对所有的肝炎病毒的分型、变异、突变和病毒核酸含量进行高通量、平行检测。它将待测病毒基因(DNA或是mRNA)经体外转录、PCR、逆转录、末端标记等处理成标记有荧光分子的核酸分子，然后与芯片上的探针进行杂交，用计算机对杂交信号进行处理，依信号和强度即可得出核酸含量。这一方法简便易行，实验成本低，可为临床的准确诊断、合理用药、判定预后提供切实可信的依据。
用于病毒的耐药性突变检测
目前在肝炎的抗病毒治疗中产生的病毒耐药突变，最典型者为拉米夫定(3TC)抗HBV治疗中出现的YMDD变异。此变异发生于应用3TC半年后，作用靶位为病毒的DNA聚合酶(DNAP)通过与底物竞争结合位点以抑制HBV底逆转录和复制，同时易引起DNAP的多位点突变。基因芯片的高通量、平行检测技术针对引起YMDD变异的众多基因突变位点设计探针，将之结合于同一张芯片或与上述分型基因芯片合并，从血清样本中抽取病毒DNA，经体外扩增后与芯片探针杂交，依据杂交信号判定HBV的YMDD变异，得出是否产生耐药性的结论。
结合核酸类抗体配基筛选技术(SELEX)，实现基因芯片技术对肝炎免疫应答中特异性标志物及相关蛋白质的分析
随着DNA结合蛋白研究的深入，受组合化学、抗体库和随机噬菌体肽库技术的启发，人们构建了随机核酸库并从中筛选出与靶蛋白特异结合的核酸配基，此技术称为SELEX。与蛋白类抗体相比，此配基具有许多有点：作用的靶分子范围更广，配基与靶分子的结合能力与特异性更强，动力学参数可依体外诊断条件的要求而改变，不受抗原毒性和免疫原性的限制，特异性和亲和力不受组织或样本中非靶抗原的干扰，体外人工合成实现标准化生产，合成时可随意连接其他功能基因和分子等。目前已从核酸库中筛选出各种与蛋白、核酸、小分子肽、氨基酸、有机物、金属离子等特异性结合配基，并应用于临床治疗和诊断。凡涉及抗体的诊断领域，几乎均可用核酸配基替代。选择针对肝炎免疫应答过程中特异性标志物及相关反应蛋白筛选核酸配基，人工合成后结合于固相载体，制作基因芯片，即可实现芯片技术的病毒免疫标记物及免疫应答过程中的细胞因子、细胞周期、细胞凋亡等免疫学检测。
基因芯片技术虽有诸多优点，但要成为实验室或临床可以普遍采用的技术目前尚有一些关键问题亟待解决，如如何提高芯片的特异性，简化样本制备和标记操作程序，增加信号检测的灵敏度和高度集成化样本的制备，基因扩增，核酸标记及检测仪器的研制和开发等，已成为当今国内外研究的热点。
摘自：《中华基因网》
, http://www.100md.com