基因芯片技术在中医实验研究中的应用

王 军，刘震坤

(1.长春中医药大学 伤寒教研室，吉林 长春 130117;2.吉林省中医药科学院 妇科，吉林 长春 130021)

基因芯片(gene chip)又称DNA微阵列(DNA microarray)，1991年美国加州旧金山Affymetrix公司的Fodors等创造了世界上第一块DNA芯片。1995年Stanford大学医学中心生化系Brown教授领导的科研小组发表了第一篇基因表达芯片文章[1]。由于其高通量、并行性、微量化和自动化等特点，成为近些年来发展非常迅速、应用最广泛、技术最成熟的生物技术之一[2]。

1 基因芯片技术的原理

基因芯片技术是建立在基因探针和杂交测序技术上的一种高效快速的核酸序列分析手段。它将大量的基因探针以点阵的方式有序地、高密度地排列在面积较小的载体表面，在一定的条件下与样品中待测的靶基因片段杂交，反应结果用同位素法、化学发光法或酶标法等显示，通过检测杂交后信号的强度及分布实现对靶基因信息的存在、含量及变异等信息的快速检测。它就好象是众多Northern blot的集成，可以根据实验需要，对一大群相关基因的表达进行综合研究，同时也能反映出基因和基因之间表达变化的联动性[3]。目前,基因芯片技术在中医药研究中得到广泛应用。

2 基因芯片技术在中医实验研究中的应用

杨裕华等[4]用鼠脑芯片检测肾阳虚鼠脑基因。结果筛选出186条差异表达基因，其中上调基因主要为炎症/免疫、促细胞凋亡相关基因等150条，下调基因主要为泌乳素、生长激素等36条。沈自尹等[5]利用基因芯片技术检测自然衰老的大鼠，得到了基因表达谱数据,并建立量化肾虚证程度的数学模型。结果筛选到199条基因表达具有年龄依赖特征,其中相当一部分为神经内分泌免疫相关基因。管冬元等[6]应用基因芯片检测了健脾益气、清热解毒、活血化瘀等常用中医治法对金属硫蛋白1E(MT1E)基因在肝癌细胞中表达的影响。结果不同中医治法对MT1E在肝癌细胞中的表达均具有不同程度的调控作用，其中健脾益气法的下调作用最明显。梁超等[7]应用了同样的方法检测了UBE2D2基因在肝癌细胞中的表达,结果与MT1E相似。张辉等[8]应用了同样的方法观察了细胞周期相关蛋白(Cyclins)及周期蛋白依赖激酶4(CDK4)在二乙基亚硝胺(DEN)诱发大鼠肝癌组织中的表达及不同中医治法对其表达的调节作用。结果与正常肝组织比较，有6个Cyclins及CDK4在肝癌组织中过表达，不同中医治法对其有一定的下调作用。赵宁宁等[9]利用基因芯片观察理气活血法对萎缩性胃炎癌前病变大鼠胃黏膜组织基因表达谱的影响。结果共筛选出差异表达基因14条, 其中上调基因8条，下调基因6条。其中蛋白酪氨酸激酶2(ptk2)在自然恢复组中明显下调,经理气活血法干预后明显上调。说明ptk2可能是理气活血法治疗萎缩性胃炎癌前病变的靶标之一。张宏方等[10]利用基因芯片研究小鼠胸膜间皮细胞免疫相关基因表达谱的状况。结果共筛选出小鼠胸膜间皮细胞免疫相关表达基因204条,其中主要有免疫应答及调节基因56条；炎性反应基因32条；非特异性免疫基因14条;T细胞增殖、活化、调节等相关基因23条等。说明胸膜间皮细胞既表达免疫相关的正向调节基因，亦表达负向免疫相关的调节基因，这提示胸膜可能为免疫协调器官。

魏蓓蓓等[11]利用基因芯片技术筛选出寒体与热体的特征性基因。结果与热体组比较，寒体组中基因H+-ATPsgtu(A tp6n 1)、胰岛素2(Ins2)、乙酰胆碱酯酶(AchE)表达上调，硫氧还蛋白还原酶1(Txnrd1)基因表达下调，推断A tp6n 1、Ins2以及AChE可能是寒体与热体的特征性基因，与寒体与热体的形成机制存在密切的关系。

3 结语

基因芯片技术发展到今天仅十几年时间，但已在诸多领域呈现出广阔的应用前景。随着研究的不断深入和技术的完善，基因芯片将是中医药研究领域重要技术之一，也必将推动中医药研究的现代化进程。

[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]杨裕华,李震.“劳倦过度、房室不节”肾阳虚小鼠模型脑基因芯片研究[J].中华中医药杂志,2008,23(5):396-401.

[5]沈自尹,张新民,林伟,等.基于基因表达谱数据建立肾虚证量化数学模型[J].中国中西医结合杂志,2008,28(2):131-134.

[6]管冬元,方肇勤,代小平,等.金属硫蛋白1E(MT1E)在肝癌细胞中的作用及不同中医治法对其表达调控的差异研究[J].中国中医基础医学杂志,2009,15(11):828-831.

[7]梁超,方肇勤,管冬元,等.UBE2D2基因在肝癌细胞中的作用及不同中医治法对其调控作用的影响[J].上海中医药大学学报,2011,25(2):47-50.

[8]张辉,方肇勤,管冬元,等.中医不同治法对相关Cyclins及CDK4在大鼠肝癌中表达的影响[J].上海中医药大学学报,2009,23(3):60-63.

[9]赵宁宁,李军样,张玉禄,等.理气活血法对萎缩性胃炎癌前病变大鼠基因表达谱的影响[J].北京中医药大学学报,2009,32(12):830-833.

[10]张宏方,金志甲,李军,等.小鼠胸膜间皮细胞免疫相关基因表达谱与中医藏象理论相关性研究[J].辽宁中医药大学学报,2009,11(3):183-185.

[11]魏蓓蓓,张伟妃,张瑞义,等.中医寒体与热体基因差异性表达的RT-PCR分析[J].上海中医药大学学报，2011,25(3):68-70.