Affy芯片

Affymetrix (昂飞)芯片平台介绍

简介： 
美国 Affymetrix 公司是基因芯片产业先行者，早在1989年就研制出了基因芯片。其开发的寡核苷酸原位光刻合成专利技术(light-controlled in situ synthesis of DNA microarrays)，是目前高密度的芯片制备技术。Affymetrix 公司以其完备的芯片设计，稳定可靠的分析结果和强大的生物信息学分析能力，帮助研究人员在短时间内获得大量可靠的结果，为后续研究提供重要的线索和帮助。Affymetrix GeneChip生物芯片检测系统，是由高密度GeneChip芯片和试剂，杂交、扫描仪器，数据处理和分析工具组成的一整套检测平台，是经欧盟和美国FDA审批的可用作体外诊断的芯片系统。 
目前用Affymetrix芯片发表的科学文章现已多达3万多篇文章，其中多篇文章发表在nature、science、 cell等学术刊物上。 
1. 基本原理： 
Affymetrix公司开发的寡聚核苷酸原位光刻专利技术，利用此技术用很少的步骤可合成大量的DNA阵列。 Affymetrix的原位合成技术可制作的点阵密度高达106~1010/cm2。首先使固相片基羟基化，并用光敏保护基团将其保护起来，然后选取适当的避光膜（mask）使需要聚合的部位透光，其他部位不透光。这样，当光通过避光膜照射到支持物上时，受光部位的羟基就会发生脱保护而活化，从而可以反应结合碱基。由于参与合成的碱基单体一端可以进行固相合成，另一端受光敏基团的保护，所以原位合成后，可进行下一轮的光照、脱保护和固相合成。循环下去，不断改变避光膜的透光位点，就可以实现在同一玻片上合成成千上万种预定序列的寡核苷酸探针。 

2. 平台展示：3. 技术优势：
    基因芯片杂交的灵敏度和特异性是芯片技术的核心，Affymetrix在探讨了各种各样的影响因素后，设计出了一种独特的PM-MM探针方案（见下图）。芯片上的每一个基因或EST都是由一个或几个探针组(probe set)组成，每组探针组又由11-20对25mer的探针对(probe pair)组成，每探针对包括两个探针池(probe cell)，其中一个是完全匹配（Perfect-Match，PM）的，另外一个是序列中间有一个碱基错配的(Mis-match, MM)。

3.1 特异性好： 
相比cDNA芯片和单一序列的寡核苷酸芯片，Affymetrix设计多个短的探针片段，可以有效的区分有同源性的基因序列，克服了背景噪声、错误和偏差，避免了同源性靶序列与探针交叉杂交，而引起的假阳性和判断错误。25mer长度的寡核苷酸的信号强度和分辨率达到了一个平衡，在这个长度下，有一个碱基发生错配，杂交复合物就会变得很不稳定。如果长度达到60mer，就无法区分序列上十分接近的序列了。此外, 从多个探针位点检测的荧光信号，经过综合评估、统计计算和分析，获得的数据比单个探针判断样品是否存在某一靶序列的数据更为可靠。 

3.2 灵敏度高： 
在PM-MM探针设计中，MM探针是有效的内参照，它们与PM探针一样可以和非特异性序列结合，这样，就可以将不同来源的样品中的背景信号有效的定量扣除。这种独特的设计对于区分特异性和非特异性杂交是相当灵敏的。比较那些单一的基因探针来说，PM-MM探针的高特异性和灵敏度更适合检测低丰度表达的基因。如下图，仅用PM探针与联合应用PM-MM探针检测靶序列的灵敏度比较 

如上图所示，将已克隆的转录产物以不同的浓度掺入到组织样品中，在组织样品中是不含有原始的克隆转录产物的。经过标记的样品与Affymetrix Genechip人类基因组芯片杂交，在克隆转录产物浓度低于8pM时，PM单独探针无法探测出相应的浓度变化，而与MM探针联合使用则可以探测出。PM-MM探针对的使用可以探测出的样品中转录物的范围为1:100,000-1:300,000。PM-MM探针对照设计可提高对复杂背景特异性检测，使得灵敏度与特异性之间达到一个优化的平衡。
3.3 定量准确、重复性好： 
Affymetrix的基因芯片好的重复性使得某一样品中基因表达的绝对水平是可靠的，还使得比较不同样品之间各种基因表达的相对比例是可靠的，而双色法需在每次杂交检测中设置对照，只能进行两个样品之间的比较，芯片之间的比较并不可靠。Affymetrix进行多个样品之间的比较时，只需在多个样本中设置对照即可。
两次制备的同一样本，不同批次的芯片

不同芯片间、不同批次样品间实验结果吻合极好，保证了多张芯片间的比较的有效、可靠性。 
3.4 提供样品质控：
    在总RNA提取及cRNA制备好后，分别进行分光光度计的量检、变性胶电泳的质检探针组设计可以了解到基因各个部位的信号值情况，其中3’,5’信号值比值作为判断样品RNA的完整性的指标在芯片结果报告中将给出相关数据。
    在杂交混合液中加入oligo B2 ，在芯片的扫描结果上如果可以清晰的看到四周、中心以及芯片名称的图样，证明芯片的各项常规参数正常。
    通过芯片上的看家基因对芯片质量进行评定通过参入对照基因bioB，bioc，bioD and cre对芯片的灵敏度进行评定
    加入对照基因bioB，bioc，bioD and cre除了可以质控芯片的灵敏度外他们还是杂交、洗涤、扫描过程的质检标准。
    另外仪器本身还规定有一定的噪音值背景值质控仪器的运转。 
4. 操作流程： 
4.1 总RNA纯化； 
4.2 由RNA合成双链； 
4.3 生物素cRNA合成； 
4.4 片段化； 
4.5 杂交、洗涤、染色、扫描芯片； 
5. 应用服务： 
Affymetrix公司芯片产品非常丰富，目前可以提供生命科学研究和医学研究的二十多种生物物种的全基因组表达谱芯片，以及十几种模式植物、农作物以及微生物全基因组表达谱芯片。 
基因表达研究方面，GeneChip芯片被业界广泛采用，可研究的物种十分丰富，广泛用于发现新的信号通路、疾病分型、验证药物作用位点、证明作用机制、分 析毒性反应等多个领域。Affymetrix全面分析人、小鼠、大鼠全部Exon表达的基因芯片，用于分析同一个基因不同转录产物；推出人、小 鼠、酵母菌、线虫、果蝇的Tiling芯片，可用于分析基因组DNA上所有可以被转录的部分，发现新转录本，扫描基因组甲基化修饰位点，染色质修饰位点等。 
在DNA研究方面，GeneChip芯片同样有着不俗成绩，SNP分型芯片在全基因组扫描、肿瘤基因组学、致病基因分型和药代动力学相关基因分型方面得到广泛应用。另外高密度的重测序芯片使得特定区域的基因序列分析成为可能。 
Affymetrix公司的基因芯片产品在世界范围内已广泛应用于人类疾病的分子机理、肿瘤分型、药物筛选、免疫学、信号转导、基因调控、细胞周期与凋亡、药物代谢与毒理、神经发育与分化、SNP分析、细菌基因组研究以及植物基因调控等各个方向，并取得了巨大的成功。 
Affymetrix 公司芯片在目前的公共数据库（如GEO）中积累了大量数据结果，和其他的生物芯片平台相比，Affymetrix芯片平台能够提供更大量的比较数据以满足 生物信号通路分析和目标靶分子等深入研究的需要。同时，丰富的商业软件和免费软件为Affymetrix芯片系统构建了相应分析平台，使得个性化数据分析 成为可能，也大大促进了实验结果的交流。
   上海邃志生物科技有限公司拥有Affymetrix公司的多套芯片分析平台：GeneChip 3000 Target Genotyping System,配备有4通道扫描的Scanner 30007Gplus和可满足大规模基因组筛查的自动装片机，适合Affymetrix所推出的任何种类的芯片，可为您提供Affymetrix公司的 GeneChip系列产品包括：
⑴ 人全基因组表达谱芯片
⑵ 小鼠、大鼠等动物全基因组表达谱芯片
⑶ 水稻、拟南芥等植物表达谱芯片
⑷ 人SNP6.0分析芯片
⑸ 人Tilling全基因组扫描芯片
⑹ 外显子芯片

Utility Patent：US2004191807A1 
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