基因芯片的背景介紹

　　高通量、全基因組的DNA芯片已經成為生物領域十分有用的工具。然而，芯片實驗產生的數據量日益增長，由于不同的分析方法，會得出不同結論，因而分析起著關鍵作用。

　　基因芯片分析就是為了通過生物信息學方法從這些芯片數據中發現可能對生物效應起作用的關鍵基因，從中尋找特定模式并對每個基因給予注釋，從而挖掘出隱含的生物學過程并抽提出生物學的或功能層面上的意義。

　　根據芯片的使用目的，一張芯片可能包含數十、數百甚至數十萬的不同序列。被排列成矩陣的DNA片段通常稱為探針，而樣本RNA則被成為靶標。

　　基本的芯片實驗中，樣本mRNA首先被反轉錄成cDNA（在過程中同時被熒光標記），后與芯片上的核酸探針混合，互補雜交的cDNA就結合到芯片上，而未被雜交的樣本被洗脫掉。

　　芯片被一個熒光掃描儀掃描后，芯片上某個位置探針結合上了樣本中互補的核酸，就在該位置顯出了一個熒光點，此位置提示基因的身份，而熒光強度則提示了原始樣本中該mRNA水平的高低。芯片技術不只用于檢測基因表達，也可以用于檢測單核苷酸多態性等。

　　在芯片技術中有兩種基本方法：單染色技術和雙染色技術。單染色技術是將一個樣本經一種熒光標記后單獨雜交的一張芯片上，是目前使用最多的方法。將一個樣本單獨與一張芯片雜交，可以方便簡單地在多張芯片之間進行比較。產生的芯片數據為單通道信號數據，這種方法產生的數據變異大，需要通過重復實驗來減少誤差。

　　雙染色技術是把兩個樣本用不同熒光標記后一起雜交到同一張芯片上。用于檢測兩種不同條件下基因表達的差異情況，如疾病組織和正常組織（往往多個正常組織DNA混合在一起，作為”pool“樣本）；處理組與對照組。兩個樣本（如處理與對照）被兩種不同熒光標記。一個樣本的cDNA用Cy5（一種顯示為紅色染料）標記，另一個樣本用Cy3（一種顯示為綠色的染料）標記。這兩種熒光標記的樣本混合后與芯片上的探針競爭雜交。

　　這樣產生的芯片數據為雙通道信號數據。這種雙通道信號數據便于兩樣本間的直接比較，有助于減少數據變異性，提高組間差異表達分析的準確性，同時減少了芯片的使用量，節約了成本。但由于使用這種技術已經確定好了實驗設計，就無法與其他樣本進行比較了。