基因芯片的背景介绍

　　高通量、全基因组的DNA芯片已经成为生物领域十分有用的工具。然而，芯片实验产生的数据量日益增长，由于不同的分析方法，会得出不同结论，因而分析起着关键作用。

　　基因芯片分析就是为了通过生物信息学方法从这些芯片数据中发现可能对生物效应起作用的关键基因，从中寻找特定模式并对每个基因给予注释，从而挖掘出隐含的生物学过程并抽提出生物学的或功能层面上的意义。

　　根据芯片的使用目的，一张芯片可能包含数十、数百甚至数十万的不同序列。被排列成矩阵的DNA片段通常称为探针，而样本RNA则被成为靶标。

　　基本的芯片实验中，样本mRNA首先被反转录成cDNA（在过程中同时被荧光标记），后与芯片上的核酸探针混合，互补杂交的cDNA就结合到芯片上，而未被杂交的样本被洗脱掉。

　　芯片被一个荧光扫描仪扫描后，芯片上某个位置探针结合上了样本中互补的核酸，就在该位置显出了一个荧光点，此位置提示基因的身份，而荧光强度则提示了原始样本中该mRNA水平的高低。芯片技术不只用于检测基因表达，也可以用于检测单核苷酸多态性等。

　　在芯片技术中有两种基本方法：单染色技术和双染色技术。单染色技术是将一个样本经一种荧光标记后单独杂交的一张芯片上，是目前使用最多的方法。将一个样本单独与一张芯片杂交，可以方便简单地在多张芯片之间进行比较。产生的芯片数据为单通道信号数据，这种方法产生的数据变异大，需要通过重复实验来减少误差。

　　双染色技术是把两个样本用不同荧光标记后一起杂交到同一张芯片上。用于检测两种不同条件下基因表达的差异情况，如疾病组织和正常组织（往往多个正常组织DNA混合在一起，作为”pool“样本）；处理组与对照组。两个样本（如处理与对照）被两种不同荧光标记。一个样本的cDNA用Cy5（一种显示为红色染料）标记，另一个样本用Cy3（一种显示为绿色的染料）标记。这两种荧光标记的样本混合后与芯片上的探针竞争杂交。

　　这样产生的芯片数据为双通道信号数据。这种双通道信号数据便于两样本间的直接比较，有助于减少数据变异性，提高组间差异表达分析的准确性，同时减少了芯片的使用量，节约了成本。但由于使用这种技术已经确定好了实验设计，就无法与其他样本进行比较了。