[发明专利]用于一体化检测的基因芯片及在片扩增方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在片PCR扩增的基因芯片，可以用于一体化检测基因信息，使得基因扩增、检测等相应功能在同一个封闭空间内即可完成，无需转移操作。

背景技术

目前，在分子生物学、基因检测、疾病的检测与诊断等各种涉及核酸分子的检测及研究过程中，聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）都是不可或缺的技术之一。PCR的原理是DNA（脱氧核糖核酸，Deoxyribonucleic acid）的半保留复制，双链DNA在多种酶的作用下可以变性解旋成单链，在DNA聚合酶的参与下，根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子拷贝。DNA在高温时也可以发生变性解链，当温度降低后又可以复性成为双链。因此，通过温度变化控制DNA的变性和复性，加入设计引物，DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的体外复制。PCR反应中有两条引物，即5′端引物和3′引物，按实验需要设计引物，以一条DNA单链为基准（常以信息链为基准），5′端引物与位于待扩增片段5′端上的一小段DNA序列相同；3′端引物与位于待扩增片段3′端的一小段DNA序列互补。PCR扩增方法灵敏度极高，可以将原本浓度极低的待测基因扩增到数万至数百万倍的浓度，其扩增产物一般使用电泳的方法来检测。

但是，该技术存在如下问题：首先，因为PCR扩增的高灵敏度，在扩增和转移过程中很容易发生交叉污染，而且该污染很容易被放大，出现“假阳性”的现象，不仅影响对结果的判断，还常常需要其他实验加以验证。其次，使用电泳来检测PCR扩增产物，需经染色才能显现带型，最常用的是极毒的溴化乙锭（EB）染色法。另外，一次PCR反应一般情况下只能检测一个基因的信息。如果要检测多个基因，即多重PCR，引物之间、引物与待测基因之间会产生干扰，很难实现在同一时间在一个反应体系内对多个基因的检测，因此，还无法满足人们对于多基因同时检测的需求。

基因芯片（Genechip）又称DNA芯片（DNA Chip），也称为寡核苷酸阵列或杂交阵列分析，它是根据DNA双螺旋原理而发展的核酸链间分子杂交的技术。它是在基片表面制备成千上万的基因单元作为配基，对待测基因进行筛选。基片是指玻璃，硅片，石英，金属，高分子材料，塑料片、尼龙膜、硝酸纤维膜、多孔膜，凝胶这类固相基底材料，通过化学、物理方法对其进行改性后可得到的具有功能性基团的载体表面。待测基因通过PCR扩增技术得到数量放大，再进行荧光标记，使其在筛选过程中产生可识别的荧光发射或光谱转移。此荧光信号被检测仪器检出，达到基因识别的目的。将已知的DNA（探针）和未知的核酸序列之间的一方以有序的阵列固定到载玻片或硅片上，再与荧光标记的另一方进行杂交。当荧光标记的一方在DNA芯片上发现互补序列时即发生杂交，杂交的结果以荧光和模式识别分析来检测。DNA芯片技术可以快速分析大量的基因信息，从而使生物医学工作者可以研究并收集基因表达和变异信息。

基因芯片的出现，实现了同时检测多个基因的想法，使得高通量检测基因成为了可能。尽管利用基因芯片可以高通量地获得基因的信息，同时检测多个基因，但是其待测基因的扩增、扩增产物的转移以及杂交都是在不同的体系中完成的，这难免使得每个步骤的衔接过程都增大了污染的可能性，从而降低了实验检测的准确性和可靠性。基因芯片在高通量基因检测和筛选中有重要作用，但由于制造成本及杂交反应复杂性，在低通量的实际应用中受到了限制。为此，有科学家设计了一些方法来促进其应用，如管盖芯片，其使用普通PCR扩增管，在专用管盖内侧固定分子探针，扩增后与PCR产物杂交。但其还是有DNA杂交这一步骤，为此还专门设计改造扩增管。

发明内容

本发明提供了一种用于一体化检测的基因芯片及在片扩增方法，即将特异性核酸引物固定在基片上所制成的基因芯片，直接放入普通扩增管中进行PCR扩增，检测中无需进行核酸分子杂交过程，减化了操作，提高基因检测的准确性和可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的用于一体化检测的基因芯片，在基片上固定特异性核酸引物。

本发明所述的用于一体化检测的基因芯片及在片扩增方法，按如下步骤：

（1）在基片上固定特异性核酸引物；

（2）将固定特异性核酸引物的基片置于扩增管中；

（3）将制备好的待检测基因提取物、扩增体系加入到扩增管中；

（4）将扩增管置于基因扩增仪中扩增；

（5）基因扩增完成后，检测基片上的荧光信号，从而获得基因信息。

步骤（2）所述的扩增体系包括相应的酶和荧光标记的核酸引物系统等。