DNA芯片技术在动物医学中的应用研究
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生物的现象或者形态是由成百上千的基因共同组成的，传统的分子生物学技术不能将全部的基因表达情况测量出来，只能对少数几个基因起作用，要实现大量基因的表达图谱的方式，dna芯片技术就发挥了很大作用。这种生物高新技技术融合了计算机科学、化学、生物信息学等多方面的成就，可以将成千上万的基因片段排列在介质上，能够对基因高效快速的检测，随着DNA芯片技术的发展，将会产生一定的社会效益和经济效益。
一、DNA芯片技术原理
DNA芯片是基于分子杂交基础上的扩展应用，其原理与核酸印迹相差不多，都是利用DNA的双螺旋互补的性质，在寡聚核苷酸链之间形成两个或者三个氢键。DNA芯片的基质材料一般采用尼龙膜、塑料等，在进行试验的时候一般载体的面积约为1平方厘米，然后将特定顺序的DNA单链探针固定在载体上，点布成千上万的DNA，将芯片与标记的待测DNA或者RNA进行杂交，被检测物一般都用荧光染料或者生物素标记。在杂交过程中，探针会产生杂交信号，杂交信号的强弱代表了碱基因配对正确性。杂交过程完毕后，通过激光共聚焦显微镜进行试验扫描，然后用计算机软件分析杂交结果，将杂交信号划分等级并获取分布模式图。根据结果的分析可以反映出样品中基因表达的情况，对于探针的样品量可以相对应的计算出来。一张DNA芯片上探针的数量与芯片的设计与制作方法有很大的关系，一般都是采取在一张芯片上杂交两种样本，这样可以避免不同芯片产生的误差。
1、基因表达谱的研究应用
基因表达谱是DNA芯片中研究最为广泛且很成熟的一种技术。传统的基因检测只能了解到极少数的基因表达情况，而DNA芯片上可以承载数以万千的探针，这样就可以将数量多的基因同时检测出来，转录水平不受基因和条件的限制，可以对比不同条件下的一个基因组的转录情况，也可以将不同基因组的转录情况对比出来，这是研究病原微生物全新的里程碑。在基因表达图谱上有着不同的应用，比如在热休克状态下枯草芽胞杆菌的表达图谱，可以观察出有将近100多个的上调基因。signaB和Hrcb共同对热休克进行调控子控制，大部分是前者的控制，通过对受控基因的分析可以预测出70多个新的调控子成员。在大肠杆菌中过氧化氢应激的表达图谱中，通过对诱导表达基因的控制，将OxyR与野生型的基因变异体进行比较，证实了过氧化氢诱导表达基因大部分都是有OxyR引起的，同时在比较的过程中还发现了几个新的OxyR激活基因，但是有些诱导基因是属于非依赖型的，说明在大肠杆菌中还受其他的调控因子的控制。
2、病原微生物检测的应用
DNA芯片在医学上有诊断以及检测的功能，随着对DNA芯片技术的不断研究，针对各种病原体的DNA芯片已经市场化，比如在人类医学上DNA芯片技术有着广泛的应用，在艾滋病病毒的检测上就可以通过DNA芯片技术中所发明的HIV芯片。但是在动物医学生还没有将市场打开，好多动物病原体的芯片测试还在研发，还处于试验阶段，现在利用动物病毒的保守基因的部分片段，用芯片点样放到载体玻璃上，然后把这部分基因制作成具有检测功能的芯片，用荧光标记提取的动物DNA或RNA的变异样品，通过与芯片的融合进行杂交试验，然后对杂交结果进行分析。此种方法具有快速、高效、准确的特点，而且对于多种病毒能够同时进行检测，所以在实际应用中解决很多种动物的疾病。
3、细菌分型的应用
DNA的芯片技术可以对基因组的变异DNA或者RNA的遗传特性进行分析，从而可以将细菌中的遗传距离或者菌体的毒性特征能够计算出来，有利于将细菌类别判断清楚。比如在试验中有11种致癌基因，建立相应的细菌基因组芯片，然后与这些致癌基因的DNA进行杂交，扫描分析后检测出被测的致癌基因中有20%左右没有显示杂交信号。这说明在被检测的细菌基因组出存在一定的差异性，所以出现了这种情况。在区分24种单增李氏菌的不同血清型中也建立了一种基因组芯片，通过致病菌基因与芯片杂交，可以很明确的区分致癌菌与非致癌菌之间的基因差异，然后筛选出多种差异基因。这种技术在大规模的基因筛选中应用很广泛，随着技术的拓展可以发挥到细菌治病分子机制的研究当中。
4、基因突变和多态性检测的应用
DNA芯片技术能够准确的检测出分子突变的位置和类型，突出了DNA芯片技术在核酸点以及基因序列中的重要作用，能够进行单数基因或者整个基因组的突变检测。在利用DNA芯片检测技术中能够准确的监测中乙肝病毒中突变的位点，对于病毒的变异情况也能够检测出来。在实际应用中具有简单、快捷、准确的特点。
5、病原微生物基因组学研究的应用
随着在科研中越来越多的基因组被表达出来，在微生物研究中基因组学已经成为热点话题。在比较基因组学中可以将更多的基因信息扩展出来，为以后的基因验证工作奠定了坚实的基础。比如在不同菌株比较致命菌的基因组序列中，可以将致命基因全部表达出来，更可以推断出一些与致命力有关系的基因组序列。在进行基因组测序工作时，需要有大量的投资，所以利用DNA芯片将已经表达出来的基因组序列制备出涵盖面更广的基因组信息，可以满足对全基因组的需求。
三、DNA芯片技术应用展望
基因芯片技术在应用中仍然存在很多问题，例如在核酸杂交反应中操作方法比较复杂，反应的特异性灵敏度不能满足要求，在标记过程中延迟了试验时间，而且耗资过多。在基因芯片上很多的基因的功能可以推测出来，但是还有部分的基因功能不能够研究清楚，所以在试验中尽管基因发生了变化，但是也不能具体的了解这种生理和病理的变化。
随着基因芯片技术迅猛的发展，技术手段也不断的成熟起来，基因芯片在基因测序、多态分析、文库筛选以及病原诊断等领域有着广泛的应用前景。而且在动物医学、药物研制、检疫、食品工程等方面也有着巨大的应用价值。所以基因芯片技术在人类的科研中创造的巨大的价值。
总而言之，随着基因芯片技术的不断发展，在医学的各种领域上得到了广泛的应用，但是在实际应用中存在很多的问题，所以要不断的完善基因芯片技术，使其在生命科学领域中有着更广阔的应用空间。
参考文献：
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