生物芯片技术的开发与运用将在生物学和医学基础研究

随着人类基因组(测序)计划(Human genome project)的逐步实施以及分子生物学相关学科的迅猛发展,越来越多的动植物、微生物基因组序列得以测定,基因序列数据正在以前所未有的速度迅速增长。然而,怎样去研究如此众多基因在生命过程中所担负的功能就成了全世界生命科学工作者共同的课题。为此,生物芯片,一项将计算机芯片制作技术与生命科学研究相结合的新兴技术应运而生了!

生物芯片技术的开发与运用将在生物学和医学基础研究

计算机芯片的工作本质上是对0与1这两个数字以各种方法进行速度高达每秒钟数十亿次的运算。而生物芯片的本质是进行生物信号的平行分析。它利用微点阵技术将成千上万的生物讯息密码集中到一小片固相基质上,从而使一些传统的生物学分析手段能够在尽量小的空间范围内,以尽量快的速度完成。例如在八十年代,在一个传统的生物学实验室中手工测定十几个DNA片断的序列(合约4000个碱基对)需要至少一天时长:目前运用价格达数十万美元的自动化的PE3700DNA序列分析仪,可以在一天内测定近2000个DNA序列(合约70万个碱基对);而去年有一种不成熟的生物芯片在15分钟内完成了1.6万个碱基对的测定,96个这样的生物芯片的平行工作,就相当于每天1.47亿个碱基对的分析能力!

一般认为,生物芯片技术的开发与运用将在生物学和医学基础研究、农业、疾病诊断、新药开发、食品、环保等广泛的领域中。正像分子DNA技术成为现代生物学的象征一样,生物芯片技术作为新一代生物技术,将从根本上改变目前生物学和生物技术的观念和效率,它将是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。

生物芯片技术的开发与运用将在生物学和医学基础研究

生物芯片的飞速发展引起世界各国的广泛关注和重视。1998年6月29日美国宣布正式启动生物芯片计划,世界各国也开始加大投入,以生物芯片为核心的相关产业正在全球崛起,目前美国已有8家生物芯片公司股票上市,平均每年股票上涨75%,专家统计:全球目前生物芯片工业产值为10亿美元左右,预计今后5年之内,生物芯片的市场销售可达到200亿美元以上。美国《财富》杂志载文指出,在20世纪科技史上有两件事影响深远,一是微电子芯片,它是计算机和许多家电的心脏,它改变了我们的经济和文化生活,并已进入每一个家庭;另一件事就是生物芯片,它将改变生命科学的研究方式,革新医学诊断和治疗,极大地提高人口素质和健康水平。

鉴于生物芯片技术具有巨大理论意义和实际价值,国内已有多家科研单位开始从事这方面的研究。例如,军事医学科学院、清华大学、北京大学、中科院上海冶金所等单位已在生物芯片技术方面取得了较大突破。上海生命科学院的胡赓熙博士和他的实验室,开发了目前亚洲规模最大的DNA阵列,在世界上位居第二。不久前,在肇庆上海博星基因芯片有限公司的成立,是目前中国投资规模最大的生物工程产业化合作项目。

不久的将来,我们将会发现生物芯片就在你我的身边。

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