微生物病原的检测分析

摘要：基因芯片技术是伴随着人类基因组计划的实施和相关生物学科不断完善而逐渐发展起来的先进技术，其作为前沿性生物技术之一，不仅与生命科学和化学领域密切相关，也涉及到计算机科学和生物信息学等多种学科，是当今世界上交叉度和综合度最高的前沿性学科之一，应用该技术能更好的对微生物病原进行检测分析，以便及时对可能出现的由微生物病原引起的疾病进行预测和控制。为了在其实际检测中更好的发挥作用，文章从技术分类、原理、优势等方面出发，对基因芯片技术应用进行具体分析。

关键词：微生物；病原；检测

微生物病原是一种可以侵犯人体，并引起人体感染或将传染病感染给人体的微生物或病原体。病原体侵入人体后，人体便成为病原体的生存场所，其在宿主体内的长期生长繁殖可能会释放出有毒物质，从而引起人体不同程度的病理变化导致感染，使人的免疫系统下降，严重时可能使人的生命健康受到威胁。基于此，有必要采用先进的技术对微生物病原进行检测，为可能发生的传染病预测和控制提供依据，将人们的生命安全隐患率降至最低。而微生物病原检测技术种类较多，文中主要对基因芯片检测技术进行如下分析。

一、基因芯片技术分类

基于探针可以将基因芯片分成寡核酸芯片和cDNA芯片，寡核酸芯片一般用于基因组学及其表达谱研究，cDNA则用于表达谱研究；基于点样方式可以将基因芯片分为原位芯片、微矩阵芯片和电定位芯片；基于固定载体，可以将芯片检测技术分为固相芯片和液相芯片。因固相支持物的不同，可将固相基因芯片分成玻璃、硅片和陶瓷等无机芯片，以及物凝胶、呢绒膜和硝酸纤维素膜等有机芯片。固相芯片实际应用时能将基因和蛋白质的生物分子固定在有机、无机芯片上，使其与有标记的样品发生反应，并将信号传送至计算机进行分析处理，以得出检测信息。液相芯片可以称为悬浮芯片，也可以称为多功能悬点阵技术。这种技术一般以微球体为载体，用流式细胞仪作检验平台，对核酸和蛋白质等生物分析进行相应检验。由于固相基因芯片技术和液相芯片技术较为重要，下文主要对这两种基因芯片技术进行分析。

二、基于固相基因芯片技术的分析

（一）固相基因芯片技术

1.固相基因芯片技术原理

固相芯片技术也可以称作DNA芯片或cDNA微距阵，是依附在载体上的高密度微点阵，它是在核酸的分子杂交基础上发展而来的，也就是在已知序列的核酸基础上对未知序列的核酸进行杂交检测。具体来说是利用分子生物学技术、信息技术、微电子技术、基因组学和光电子技术将已知序列中的寡核酸探针在固定的载体上进行排列，使其形成微点阵，之后用同位素或荧光物在DNA、cDNA等样品上做好标志，与芯片上的探针杂交在一起，再用放射自显影或荧光共聚焦显微镜进行相应扫描，将杂交的信号传输至计算机中进行分析和处理，以获得样品基因的表达信息。

2.固相基因芯片技术优势

固相基因芯片技术作为高通量检测技术，其能最大限度的实现样品检测，且能对大量样品进行检测；分析过程中可以利用多色荧光对样品进行标记，并对多个样品进行检测分析，一定程度上减少了人为干扰，使生物样品的准确性得以保证；固相基因芯片技术与之前的生物检测技术相比，其反应体积相对较小，有助于将试剂消耗将至最低。加之反应物在有限的空间体积内密度相对较高，不仅可以加速生物反应，也可以缩短检测时间。此外，固相基因芯片特异性也比较强，与计算机结合起来，能快速且完全的实现自动化检测。

3.固相基因芯片技术的应用

肺炎链球菌是一种日常生活中较为常见的呼吸道感染致病原，这种感染对抵抗力较薄弱的老人和小孩有一定的威胁，利用固相基因芯片检测技术，除了能将肺炎链球菌编码血清型和血清标志蛋白特异性的核酸序列作为微阵列的探针，来区分肺炎链球菌血清型、鉴定肺炎链球菌外，还可以分析生物的敏感度、适用度等，从而实现高通量监测。大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌及空肠弯曲杆菌进行分析诊断和鉴别时，就可以利用固相基因芯片检测技术，使用这种技术需要将不同细菌不同血清型特有的标志基因附在芯片表面，并将含有细菌的保守序列看作细菌感染标志，实际检测过程中结果敏感度高于传统的微生物病原检测，操作也较为方便、重复性较好，诊断效率也相对较高。

（二）基于多指标同步分析的液态基因芯片技术

1.基于多指标同步分析的液态基因芯片技术原理

液态基因芯片技术是基于流式细胞仪、数字信号处理器和激光检测装置而研发出来的具有多指标同步分析功能的基因芯片技术。多指标同步分析芯片技术可以通过液态生物技术，来大规模的分析核酸和蛋白质等生物分子，实现微量样品上百种相异指标分析检测。基于多指标同步分析的液态基因芯片技术是利用红橙两种颜色的色荧光染料按照一定比例混合成聚苯乙烯乳胶微球，从而得到百种不同地址标记微球。因不同微球表面附有活性羧基化基团，氨基标记的寡核酸探针经过化学反应后会共价到微球表面，在此基础上蛋白质利用微球实现耦联，不同编码的微球就可以共价结合，并携有可以捕获分子的生物探针，在寡苷酸探针或蛋白质探针与羧基化的微球相互作用下，对被测微生物病原目标分析进行检测和作荧光标记，再将不同微球单列排列用两束激光对被测微生物病原进行检测，其中一束激光是利用微生物产生特异荧光来识别微球类型确定被测微生物分子，另一束激光是利用微球表面生物学反应产生的荧光强度来测量被测微生物定量。通过识别和测量后，将已知数据输入电脑中，进行综合分析和处理，最终得出检测数据。

2.基于多指标同步分析的液态基因芯片技术优势

基于多指标同步分析的液态基因芯片技术灵敏度相对较高，检测最低限度可达到0.01pg/ml，重复性也相对较好，每一个指标都有几千个反应单元，经过上百次分析后取平均值，CV值也相对较好；线性范围也相对较宽，其动态范围可达到5个数量级左右；速度较快，每小时可进行上万次测试，一定程度上能节省检测时间；高通量也相对较好，一次可以检测近百个指标。

3.基于多指标同步分析的液态基因芯片技术应用

基于多指标同步分析的液态基因芯片技术凭借其独特的优势，在国内外微生物病原检测上被逐渐应用。基于多指标同步分析的液态基因芯片技术在检测时不同编码的乳胶微球能置于同一个系统中，一份小样本可以进行上百次检测，得出的检测结果准确性也相对较高。尤其是对艾滋病毒、丙型病毒性肝炎病毒、单纯疱疹病毒核酸进行检测时能更好的体现其快速、敏感、特异和高通量等优势。

结束语：

现有的基因芯片检测技术虽然凭借其操作简单、重复性好、高通量性好等优势，一定程度上能满足目前的微生物病原检测需求，但是芯片技术成本相对较高、样品相对繁琐、检测信号不灵敏等劣势还不能很好的解决。随着时代的发展，对微生物病原检测技术的要求将会更高，这就需要对微生物病原检测技术进行进一步分析，以更好的预防微生物病原引发的疾病。

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