基因芯片技術在中醫實驗研究中的應用

王 軍，劉震坤

(1.長春中醫藥大學 傷寒教研室，吉林 長春 130117;2.吉林省中醫藥科學院 婦科，吉林 長春 130021)

基因芯片(gene chip)又稱DNA微陣列(DNA microarray)，1991年美國加州舊金山Affymetrix公司的Fodors等創造了世界上第一塊DNA芯片。1995年Stanford大學醫學中心生化系Brown教授領導的科研小組發表了第一篇基因表達芯片文章[1]。由于其高通量、并行性、微量化和自動化等特點，成為近些年來發展非常迅速、應用最廣泛、技術最成熟的生物技術之一[2]。

1 基因芯片技術的原理

基因芯片技術是建立在基因探針和雜交測序技術上的一種高效快速的核酸序列分析手段。它將大量的基因探針以點陣的方式有序地、高密度地排列在面積較小的載體表面，在一定的條件下與樣品中待測的靶基因片段雜交，反應結果用同位素法、化學發光法或酶標法等顯示，通過檢測雜交后信號的強度及分布實現對靶基因信息的存在、含量及變異等信息的快速檢測。它就好象是眾多Northern blot的集成，可以根據實驗需要，對一大群相關基因的表達進行綜合研究，同時也能反映出基因和基因之間表達變化的聯動性[3]。目前,基因芯片技術在中醫藥研究中得到廣泛應用。

2 基因芯片技術在中醫實驗研究中的應用

楊裕華等[4]用鼠腦芯片檢測腎陽虛鼠腦基因。結果篩選出186條差異表達基因，其中上調基因主要為炎癥/免疫、促細胞凋亡相關基因等150條，下調基因主要為泌乳素、生長激素等36條。沈自尹等[5]利用基因芯片技術檢測自然衰老的大鼠，得到了基因表達譜數據,并建立量化腎虛證程度的數學模型。結果篩選到199條基因表達具有年齡依賴特征,其中相當一部分為神經內分泌免疫相關基因。管冬元等[6]應用基因芯片檢測了健脾益氣、清熱解毒、活血化瘀等常用中醫治法對金屬硫蛋白1E(MT1E)基因在肝癌細胞中表達的影響。結果不同中醫治法對MT1E在肝癌細胞中的表達均具有不同程度的調控作用，其中健脾益氣法的下調作用最明顯。梁超等[7]應用了同樣的方法檢測了UBE2D2基因在肝癌細胞中的表達,結果與MT1E相似。張輝等[8]應用了同樣的方法觀察了細胞周期相關蛋白(Cyclins)及周期蛋白依賴激酶4(CDK4)在二乙基亞硝胺(DEN)誘發大鼠肝癌組織中的表達及不同中醫治法對其表達的調節作用。結果與正常肝組織比較，有6個Cyclins及CDK4在肝癌組織中過表達，不同中醫治法對其有一定的下調作用。趙寧寧等[9]利用基因芯片觀察理氣活血法對萎縮性胃炎癌前病變大鼠胃黏膜組織基因表達譜的影響。結果共篩選出差異表達基因14條, 其中上調基因8條，下調基因6條。其中蛋白酪氨酸激酶2(ptk2)在自然恢復組中明顯下調,經理氣活血法干預后明顯上調。說明ptk2可能是理氣活血法治療萎縮性胃炎癌前病變的靶標之一。張宏方等[10]利用基因芯片研究小鼠胸膜間皮細胞免疫相關基因表達譜的狀況。結果共篩選出小鼠胸膜間皮細胞免疫相關表達基因204條,其中主要有免疫應答及調節基因56條；炎性反應基因32條；非特異性免疫基因14條;T細胞增殖、活化、調節等相關基因23條等。說明胸膜間皮細胞既表達免疫相關的正向調節基因，亦表達負向免疫相關的調節基因，這提示胸膜可能為免疫協調器官。

魏蓓蓓等[11]利用基因芯片技術篩選出寒體與熱體的特征性基因。結果與熱體組比較，寒體組中基因H+-ATPsgtu(A tp6n 1)、胰島素2(Ins2)、乙酰膽堿酯酶(AchE)表達上調，硫氧還蛋白還原酶1(Txnrd1)基因表達下調，推斷A tp6n 1、Ins2以及AChE可能是寒體與熱體的特征性基因，與寒體與熱體的形成機制存在密切的關系。

3 結語

基因芯片技術發展到今天僅十幾年時間，但已在諸多領域呈現出廣闊的應用前景。隨著研究的不斷深入和技術的完善，基因芯片將是中醫藥研究領域重要技術之一，也必將推動中醫藥研究的現代化進程。

[1]Schena M,Shalon D,Dais RW,et al.Quantitative Monitoring of Gene Expression Patters with a complementary DNA Microarray[J].Science,1995,270(20):467-470.

[2]Rogler CE,Tchaikovskaya T,Norel R,et al.RNA expression microarrays (REMs),a high-throughput method to measure differences in gene expression in diverse biological samples[J].Nucleic Acids Res,2004,32(15):120.

[3]Mockler TC,Chan S,Sundaresan A,et al.Applications of DNA tiling arrays for whole-genome analysis[J].Genomics,2005,85(1):1-15.

[4]楊裕華,李震.“勞倦過度、房室不節”腎陽虛小鼠模型腦基因芯片研究[J].中華中醫藥雜志,2008,23(5):396-401.

[5]沈自尹,張新民,林偉,等.基于基因表達譜數據建立腎虛證量化數學模型[J].中國中西醫結合雜志,2008,28(2):131-134.

[6]管冬元,方肇勤,代小平,等.金屬硫蛋白1E(MT1E)在肝癌細胞中的作用及不同中醫治法對其表達調控的差異研究[J].中國中醫基礎醫學雜志,2009,15(11):828-831.

[7]梁超,方肇勤,管冬元,等.UBE2D2基因在肝癌細胞中的作用及不同中醫治法對其調控作用的影響[J].上海中醫藥大學學報,2011,25(2):47-50.

[8]張輝,方肇勤,管冬元,等.中醫不同治法對相關Cyclins及CDK4在大鼠肝癌中表達的影響[J].上海中醫藥大學學報,2009,23(3):60-63.

[9]趙寧寧,李軍樣,張玉祿,等.理氣活血法對萎縮性胃炎癌前病變大鼠基因表達譜的影響[J].北京中醫藥大學學報,2009,32(12):830-833.

[10]張宏方,金志甲,李軍,等.小鼠胸膜間皮細胞免疫相關基因表達譜與中醫藏象理論相關性研究[J].遼寧中醫藥大學學報,2009,11(3):183-185.

[11]魏蓓蓓,張偉妃,張瑞義,等.中醫寒體與熱體基因差異性表達的RT-PCR分析[J].上海中醫藥大學學報，2011,25(3):68-70.