[发明专利]一种腺病毒芯片及其用途

说明书

技术领域

本发明属于生物医学领域，涉及一种腺病毒芯片及其用途，具体涉及一种人类全基因组腺病毒芯片及其用途。 

背景技术

在人类基因组全部测序完毕之后，下一步最重要的就是如何研究发现每一个基因的功能。只有知道了每个基因的功能，才能有效地治疗人类的各种疾病。人类的每个基因都在身体内行使一定的功能，疾病的产生尤其是癌症都是与基因有关系的。为了研究每个基因的功能，首先得有一个具体的cDNA基因克隆。基因克隆就像“钞票”一样在生物技术及生物制药行业流通。因为很多疾病的产生和发展都是很多基因共同作用的结果，将来的功能基因组学，蛋白质组学，新药物的研发，都会依赖在高通量筛选中同时利用很多种基因克隆，尤其是以高密度芯片的方式。 

反相转染芯片技术利用人类的全长基因是Ziauddin和Sabatini在2001年发明的。它在从基因组学到蛋白质组学的研究中起到了重要的桥梁作用。从一个基因芯片到一个以细胞为基础的芯片技术上主要包括三个步骤：1）芯片的制造：芯片上的每一个样点代表不同的表达人类基因的质粒克隆；2）然后加入转染试剂到基因芯片上；3）加入附着性动物细胞到芯片上培养：当细胞加入到基因芯片上之后，在转染试剂的帮助下，附着的细胞吸取每个样点上的质粒克隆并得到转染，同时每个样点上的蛋白得到表达。这种技术可以同时用来研究成千上万种基因的表达。他在基因功能研究和药物发现中有很重要的应用。 

用人类全长基因制成的生物芯片虽已存在，但这些芯片都是利用质粒载体制成的。当质粒载体点到芯片上之后，它的转染效率非常低。实际上，覆盖人类整个基因组的全长基因芯片也不存在。用质粒做成的芯片的致命弱点是它不能用来转染不分裂的细胞，像与疾病有关的原发细胞和干细胞。基因功能组学的目的是用以细胞为基础的试验分析方式，在基因组的范围内研究发现每一个基因的功能，尤其是利用原发细胞或者是干细胞，然而大部分原发细胞或干细胞不能用传统的质粒载体转化。以病毒为基础的载体，像腺病毒载体，对分裂或不分裂的细胞都有很高的转染率。 

腺病毒载体是转染人类细胞最有效的，多样化的系统，它被广泛的应用在生物医学研究和基因疗法领域。腺病毒载体能够有效的转染分裂或不分裂的细胞，其转染效率可达到百分之百。腺病毒载体进入细胞后不整合到人类基因组，所以它相对比较安全。腺病毒的生产比较容易达到很高的滴度，并且能够容纳多达30kb以上的外源基因。腺病毒重组蛋白的表达可以达到20-30%的细胞重量。与其他病毒载体（像慢病毒）相比，腺病毒更稳定。病毒载体不仅转染效率高，并且转染过程中不影响细胞的生存，相反很多质粒转染的转染试剂都有很高的毒性。因为腺病毒比较稳定，容易保存和运输，它是一个很好的材料去制作人类全长基因的“腺病毒芯片”。 

最常见的生物芯片是用寡聚核苷酸制成的。这些芯片的主要作用是用来测定基因表达和基因突变分析。这种芯片与人类全长基因芯片有很多不同，因为全长基因芯片可以用来研究细胞的功能，形态变化，也就是说可以用来测定基因产物，蛋白质水平的变化。质粒基因克隆可以放到96孔板或384孔板中，然后加入动物细胞做细胞水平的分析，但是这种方式既繁琐又昂贵。 

目前现有芯片存在以下问题： 

1.现有芯片细胞转染效率低。现有的基因芯片是用来研究基因表达和基因突变的，因为用全长基因质粒载体制成的芯片细胞转染效率非常低。一般质粒载体的转染效率只有20%。当质粒载体被点到芯片上之后，其转染效率会更低。低的转染效率最终影响蛋白的表达和细胞功能的研究。

2.现有芯片技术不能用来研究不分裂的细胞。在生理上和功能上与人类细胞或疾病细胞最相近的是很多原发细胞或干细胞，但是现有的全长基因芯片不能够转染这些细胞。慢病毒虽然能够转染不分裂的细胞，但要得到高的滴度非常困难，所以也不能用来制造全长基因芯片。 

3.当质粒基因芯片上样点的密度增大时，相互污染会增加。在用芯片点样机打印到显微玻片之前，质粒DNA要跟0.2%的凝胶混合。一般样点的大小在100微米，间距在300-400微米。这样最终影响一个芯片上基因克隆的数量。 

4.现有全长基因高通量分析效率低，试剂消耗大。现有的利用全长基因的基因组范围的高通量分析是在96孔或384孔板中进行的。这种分析效率低，并且需要大量的实验试剂和动物细胞。原发细胞和干细胞有时候很难得到大量的细胞，所以传统的方式很难用到这些细胞的高通量分析。 

5.现有技术产品的价格高。如果进行全基因组范围的高通量分析，需要购买15，000-18，000个全长基因质粒克隆。这些克隆的价格至少在几百万美元。