基因芯片的最大優(yōu)點(diǎn)在于其高通量。基因芯片出現(xiàn)之前，研究眾多基因在特定研究體系中的表達(dá)變化的手段為原位雜交技術(shù)和NORTHERN技術(shù)。這兩種技術(shù)有其各自優(yōu)點(diǎn)。原位雜交技術(shù)可以精確定位待檢測(cè)基因在組織中分布于哪些細(xì)胞類(lèi)型，而NORTHERN技術(shù)可以顯示待檢測(cè)基因的分子量信息。但兩個(gè)技術(shù)的致命缺點(diǎn)是極低的通量，即一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程只能檢測(cè)有限的基因。如果想在有限的實(shí)驗(yàn)次數(shù)中檢測(cè)眾多基因在特定實(shí)驗(yàn)體系中的變化規(guī)律，這兩種技術(shù)是不可能的。而利用芯片就可以達(dá)到這個(gè)目的。傳統(tǒng)方法檢測(cè)眾多基因要經(jīng)歷多次實(shí)驗(yàn)而且自動(dòng)化程度低，因而每次實(shí)驗(yàn)之間是存在系統(tǒng)誤差的。基因芯片可以克服這個(gè)缺點(diǎn)，眾多基因的探針的標(biāo)記、雜交等過(guò)程是在一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中完成的，而且自動(dòng)化程度高，數(shù)據(jù)客觀可靠。

如乳腺癌分子肖像的繪制就是利用了含8102個(gè)基因的基因芯片[Nature 406, 747 - 752 (17 August 2000)]。研究者從乳腺癌的臨床標(biāo)本中提取信使RNA并標(biāo)記為探針，去雜交芯片，從而了解眾多基因在正常乳腺和癌變?nèi)橄僦械谋磉_(dá)情況。但乳腺組織是相對(duì)復(fù)雜的組織，包含十一種細(xì)胞類(lèi)型，因此不可能通過(guò)芯片了解基因在每類(lèi)細(xì)胞中表達(dá)變化規(guī)律。研究者利用培養(yǎng)細(xì)胞在一定程度上彌補(bǔ)了此缺陷，既分別培養(yǎng)不同類(lèi)型細(xì)胞，用來(lái)自細(xì)胞的DNA探針進(jìn)行芯片雜交，當(dāng)然培養(yǎng)的細(xì)胞和組織細(xì)胞還是有區(qū)別的。其他的例子還有很多，比如用含11004個(gè)基因的芯片進(jìn)行的腦瘤基因表達(dá)的研究揭示了腦瘤發(fā)生發(fā)展的一些規(guī)律并對(duì)腦瘤的治療提供了理論依據(jù)(Cancer research, 15 July 2001)；基因芯片技術(shù)(6000多個(gè)基因)結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以精確診斷臨床上不容易區(qū)分的四種兒童復(fù)雜腫瘤(NATURE Medicine, Volume 7, Number 6, June, 2001)。

基因芯片的缺點(diǎn)在于其不能對(duì)待檢測(cè)基因在多細(xì)胞類(lèi)型組織中的精確定位進(jìn)行判斷,在這點(diǎn)上，NORTHERN也一樣，而原位雜交技術(shù)可以克服此缺點(diǎn)。另外很多蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)其功能不主要是依賴其是否表達(dá)或表達(dá)量高低，而是依賴蛋白質(zhì)磷酸化-去磷酸化等方式。在這種情況下，用核酸類(lèi)生物芯片就沒(méi)有什么意義了，正在研究開(kāi)發(fā)中的蛋白類(lèi)芯片可能會(huì)有所作為的。

黃文晉，第四軍醫(yī)大學(xué)分子神經(jīng)生物學(xué)博士