基因芯片大攻略

1、基因芯片大攻略基因芯片按應(yīng)用領(lǐng)域主要分以下幾類，用于基因組研究的SNP和CNV芯片；用于mRNA表達(dá)研究的基因表達(dá)譜芯片；用于轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究的micrNA芯片和LncRNA芯片；以及用于表觀遺傳研究的DNA甲基化芯片。目前世界上主流的芯片制造商主要有4幾家，分別是采用第二代基因芯片技術(shù)的美國affymetrix公司、美國agilent公司和ROCHnimblegen公司，以及采用第三代基因芯片技術(shù)的美國illumina公司。在SNP芯片研

2、究領(lǐng)域，美國illumina公司毫無疑問是霸主，illumina公司憑借自己開發(fā)的GoldenGate技術(shù)和infinium專利技術(shù)一直在SNP芯片領(lǐng)域處于壟斷地位。雖然affymetrix公司也有SNP芯片，但無論是從芯片的技術(shù)水平、發(fā)表的文章數(shù)量和芯片的種類以及覆蓋SNP位點(diǎn)的數(shù)量都沒法和illumina相比，已發(fā)表的GWAS文章90%以上都是使用illumina的SNP芯片。至今affymetrix只有人的SNP5.0、SNP6.

3、0、Axiom這3款芯片，種類少得可憐，而且覆蓋位點(diǎn)數(shù)量最多的SNP6.0芯片僅可檢測(cè)90萬個(gè)SNP位點(diǎn)，并且是2007年上市的。隨著Hapmap計(jì)劃和千人基因組計(jì)劃如火如荼的進(jìn)行，illumina公司每年都會(huì)發(fā)布好幾款新的SNP芯片，至今已有幾十款產(chǎn)品，覆蓋位點(diǎn)數(shù)量從6000個(gè)到500萬個(gè)不等。包括人、大鼠、小鼠、牛、馬、羊、豬、犬、雞、玉米、蘋果、桃子等十來個(gè)物種，其中僅人的SNP芯片就有十幾款（停產(chǎn)的芯片不算），最多覆蓋位點(diǎn)數(shù)量可

4、達(dá)到500萬個(gè)。并且illumina還可以提供靈活快捷的定制SNP芯片，適用于大樣本量分析。Illumina和affymetrix的SNP芯片都可用于CNV分析，但illumina芯片因覆蓋位點(diǎn)數(shù)量較多，所以在CNV分析中可提供更高分辨率的CNV數(shù)據(jù)。在基因表達(dá)譜芯片領(lǐng)域，affymetrix表達(dá)譜芯片無論是從知名度、發(fā)表的文章數(shù)量、芯片物種種類都是NO.1，因affymetrix的表達(dá)譜芯片上市時(shí)間最早，所以知名度和用戶也是最多的，價(jià)

5、格也是最貴的。但affymetrix表達(dá)譜芯片也有兩個(gè)致命的缺陷，第一是探針太短，只有25個(gè)堿基，直接導(dǎo)致芯片檢測(cè)的靈敏度太低，不利于檢測(cè)低豐度的轉(zhuǎn)錄本。為了保證靈敏度和特異性的最佳平衡，除了affymetrix外，其他各大芯片制造商的芯片探針長(zhǎng)度都是在6080個(gè)堿基范圍。只有affymetrix因芯片技術(shù)水平較落后，沒辦法合成長(zhǎng)度更長(zhǎng)的探針。還有一個(gè)缺點(diǎn)是芯片使用的數(shù)據(jù)庫版本太舊，affymetrix的人全基因組表達(dá)譜芯片（U133p

6、lus2.0）使用的數(shù)據(jù)庫是2001年的UniGene(Build133)，至今已十多年的時(shí)間了，芯片從未更新過。可能是因?yàn)閍ffymetrix的表達(dá)譜芯片種類太多，如果全部更新數(shù)據(jù)庫，投入的費(fèi)用和工作量太大。在基因表達(dá)譜芯片領(lǐng)域，agilent公司和illumina公司的產(chǎn)品也非常不錯(cuò)，雖然知名度沒有affymetrix的高，但他們也有各自的特點(diǎn)。Agilent的表達(dá)譜芯片種類也非常豐富，最新G3版全基因組表達(dá)譜芯片有一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)就是芯

7、片不僅可檢測(cè)41000個(gè)轉(zhuǎn)錄本，還可檢測(cè)7419條lncRNA（長(zhǎng)鏈非編碼RNA）。但Agilent的表達(dá)譜芯片也有一個(gè)較大的缺點(diǎn)，就是芯片重復(fù)性較低，因agilent的全基因組表達(dá)譜芯片采用的是860K的規(guī)格，每個(gè)樣本只有6萬個(gè)點(diǎn)來檢測(cè)，平均一個(gè)轉(zhuǎn)錄本只有一個(gè)點(diǎn)，芯片內(nèi)部沒有技術(shù)重復(fù)，所以agilent的全基因組表達(dá)譜芯片的重復(fù)性在所有的芯片中是最差的。Illumina的基因表達(dá)譜芯片采用的是更先進(jìn)，密度更高的第三代基因芯片技術(shù)，因此

8、illumina的全基因組表達(dá)譜芯片是目前唯一一種可以達(dá)到探針30倍重復(fù)的表達(dá)譜芯片，其他的芯片都只能達(dá)到18倍技術(shù)重復(fù)。因此illumina的全基因組表達(dá)譜芯片的重復(fù)性是所有芯片中最高的，其重復(fù)性R2＞0.996，并且基于第三代基因芯片獨(dú)特的微珠芯片生產(chǎn)工藝，芯片生產(chǎn)成本較低，信噪比和靈敏度都非常高，其靈敏度≤1:250000，芯片檢測(cè)結(jié)果和qPCR相關(guān)系數(shù)R2=0.97。但缺點(diǎn)是illumina的基因表達(dá)譜芯片只有人、大鼠、小鼠這三

9、385K、2.1M等多種規(guī)格，價(jià)格相差數(shù)倍，大家選用之前一定要搽亮眼睛。另外，2012年6月nimblegen公司正式宣布退出基因芯片市場(chǎng)。micrNA芯片領(lǐng)域目前主要有agilent、Affymetrix、illumina、丹麥Exiqon、以及國產(chǎn)的聯(lián)川生物，做的最好的當(dāng)屬agilent公司，agilent公司的micrNA芯片不僅物種豐富，更新速度快，文章較多，并且Agilent公司開發(fā)的miRNA檢測(cè)技術(shù)具有獨(dú)特的探針設(shè)計(jì)，能特

10、異性地檢測(cè)出成熟的miRNA并能很好地區(qū)分高度同源的miRNA分子。檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)到4個(gè)log。Agilent的micrNA芯片目前已更新到18版，芯片采用8х60K規(guī)格。排在第二名的要屬丹麥Exiqon公司，該公司只做micrNA芯片的，Exiqon的micrNA芯片目前已更新到18版，Exiqon的micrNA芯片主要有兩款，一款人，小鼠，大鼠芯片，該芯片覆蓋miRBase數(shù)據(jù)庫人，小鼠，大鼠三物種全部micrNA以及相關(guān)的所有

11、病毒的micrNA；另一款是全物種芯片，該芯片覆蓋的miRBase數(shù)據(jù)庫內(nèi)除人，大鼠，小鼠及其相關(guān)病毒之外的全部物種（包括脊椎動(dòng)物，無脊椎動(dòng)物，植物，病毒等）的所有micrNA。Affymetrix在micrNA芯片領(lǐng)域并不是很有名，但Affymetrix的特點(diǎn)是把幾十個(gè)物種的所有micrNA全部集中到一張芯片上，也就是說Affymetrix只有一款micrNA芯片，這款芯片可適用于幾十個(gè)物種，這樣做的目的可能是基于芯片生產(chǎn)成本的考慮，

12、更方便芯片的更新，因?yàn)閙icrNA數(shù)據(jù)庫每隔半年就會(huì)升級(jí)一次。但這樣做可能會(huì)有人覺得有點(diǎn)浪費(fèi)，尤其是近緣物種之間可能存在序列結(jié)構(gòu)比較相近的micrNA無法精確分辨。聯(lián)川生物在micrNA芯片領(lǐng)域也小有名氣，也是唯一一家國產(chǎn)的micrNA芯片，該芯片最大的特點(diǎn)就是更新速度極快，一般新的數(shù)據(jù)庫發(fā)表后，第一個(gè)將芯片更新到最新版本的就是聯(lián)川生物。illumina公司于2010年退出了micrNA芯片市場(chǎng)，因illumina公司2006年收購了高

13、通量測(cè)序領(lǐng)域NO.1的Solexa公司，成為唯一一家即擁有芯片平臺(tái)又擁有高通量測(cè)序平臺(tái)的供應(yīng)商，illumina認(rèn)為在micrNA領(lǐng)域，高通量測(cè)序有不可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必然會(huì)取代芯片，所以于2010年停產(chǎn)了micrNA芯片。隨著高通量測(cè)序成本的不斷下降，選擇micrNA測(cè)序的人越來越多，畢竟相對(duì)于micrNA基因芯片來說，micrNA測(cè)序有絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：更高的數(shù)據(jù)通量、更高的靈敏度和準(zhǔn)確度、更寬的動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍、可精確區(qū)分miRNA前體

14、序列和成熟的miRNA以及高度同源的miRNA分子、更豐富的生物信息學(xué)分析以及不受數(shù)據(jù)庫和物種的限制、并且可以檢測(cè)到很多未知的micrNA。目前隨著大量新的micrNA不斷的被發(fā)現(xiàn)，miRBase數(shù)據(jù)庫一般每隔半年就會(huì)升級(jí)一次，而芯片更新都會(huì)有一個(gè)大約36個(gè)月的滯后期，但micrNA測(cè)序卻不受此影響，可以隨時(shí)使用最新版本的數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行分析。目前從最新發(fā)表的文章來看，使用micrNA芯片的文章在急劇較少，而用micrNA測(cè)序技術(shù)的文章卻迅

15、速大量涌現(xiàn)，目前做一個(gè)樣本的micrNA測(cè)序的市場(chǎng)服務(wù)價(jià)格大概在70008000之間，做一個(gè)micrNA芯片的價(jià)格大概在40005000之間，因芯片的重復(fù)性較差，一般芯片要做3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，而micrNA測(cè)序一般做2個(gè)生物學(xué)重復(fù)，所以綜合計(jì)算下來，micrNA測(cè)序和micrNA芯片的費(fèi)用其實(shí)差不多。其實(shí)搞科研也要趕潮流，越是用最新的技術(shù)，越是能發(fā)好的文章，但課題的設(shè)計(jì)也非常的關(guān)鍵。目前LncRNA（長(zhǎng)鏈非編碼RNA）研究也十分的火熱，很