Affymetrix 芯片平臺介紹

簡介

　　美國Affymetrix 公司是基因芯片產業*，早在1989年就研制出了世界首張基因芯片。其開發的寡核苷酸原位光刻合成技術(light-controlled in situ synthesis of DNA microarrays)，是目前zui高密度的芯片制備技術。Affymetrix 公司以其完備的芯片設計，穩定可靠的分析結果和強大的生物信息學分析能力，幫助研究人員在短時間內獲得大量可靠的結果，為后續研究提供重要的線索和幫助。目前用Affymetrix芯片發表的科學文章現已多達24319篇（截至2011年12月29日），多篇文章發表在nature、science、cell等高級別的學術刊物上。

GeneChip系統 

　　Affymetrix GeneChip生物芯片檢測系統，是由高密度GeneChip芯片和試劑，雜交、掃描儀器，數據處理和分析工具組成的一整套檢測平臺，是世界上*種經歐盟和美國FDA審批的可用作體外診斷的芯片系統。

平臺設備 
　　Affymetrix GeneChip芯片系統的硬件平臺由高度自動化的流體工作站、高通量芯片掃描儀，和相關探針序列描述和注釋數據庫等組成。高度自動化的處理減少手工操作時間，提高了數據重復性。配合使用不同類型的芯片，Affymetrix GeneChip芯片系統可用于RNA和DNA檢測的多方面的應用研究。
 
原位光刻合成技術 
　　Affymetrix芯片采用原位光刻技術和嚴格的流程控制合成高密度基因芯片，可以在每平方厘米基片上合成超過400萬的探針。
　　Affymetrix原位光刻合成技術的原理：先將基片支持物(wafer)羥基化，并用對光敏感的保護基團將羥基基團保護起來。然后選取特制的光刻掩膜(photolithographic mask)覆蓋在基片上，遮擋不需要合成的部位，暴露需合成部位。當光通過蔽光膜照射到基片上，需要合成探針的部位透光，受光照射部位的羥基脫保護而活化。加入3’端活化(5’羥基末端連接光敏保護基團)的單一一種核苷酸單體底物后，發生偶聯反應。在一輪反應之后更換另一張光掩膜控制活化區域，并換另一種核苷酸單體實現在待定位點合成預定序列寡聚體。光掩膜設計和嚴格的工藝流程使制造的芯片具有高質量、高重復性和*性，也確保了芯片上探針合成的*密度。

                              
*的表達譜PM-MM 探針設計 
　　Affymetrix芯片采用*的PM-MM探針設計方式，即針對每段參考序列設計一對25-mer探針，其中一個是*匹配（perfect match, PM）探針，另一個是靠近序列中間的錯誤位點匹配（mismatch, MM）探針。檢測時將每對PM-MM探針的檢測信號綜合起來，這樣有助于區分特異性結合與非特異性結合的靶片段，從而提高探針靈敏度和特異性。這種PM- MM設計對于在復雜序列背景樣品中低豐度表達產物的檢測中有明顯優勢。同時，使用多個探針來檢測轉錄本或SNP等，有效減少了探針雜交非專一性的影響，并通過合適的算法獲得更為有力的數據。
 

廣泛的應用領域 
　　Affymetrix公司芯片產品非常豐富，目前可以提供生命科學研究和醫學研究的二十多種生物物種的全基因組表達譜芯片，以及十幾種模式植物、農作物以及微生物全基因組表達譜芯片。
基因表達研究方面，GeneChip芯片被業界廣泛采用，可研究的物種十分豐富，廣泛用于發現新的信號通路、疾病分型、驗證藥物作用位點、證明作用機制、分析毒性反應等多個領域。Affymetrix全面分析人、小鼠、大鼠全部Exon表達的基因芯片，用于分析同一個基因不同轉錄產物；推出人、小鼠、酵母菌、線蟲、果蠅的Tiling芯片，可用于分析基因組DNA上所有可以被轉錄的部分，發現新轉錄本，掃描基因組甲基化修飾位點，染色質修飾位點等。
　　在DNA研究方面，GeneChip芯片同樣有著不俗成績，SNP分型芯片在全基因組掃描、腫瘤基因組學、致病基因分型和藥代動力學相關基因分型方面得到廣泛應用。另外高密度的重測序芯片使得特定區域的基因序列分析成為可能。
　　Affymetrix公司芯片在目前的公共數據庫（如GEO）中積累了大量數據結果，和其他的生物芯片平臺相比，Affymetrix芯片平臺能夠提供更大量的比較數據以滿足生物信號通路分析和目標靶分子等深入研究的需要。同時，豐富的商業軟件和免費軟件為Affymetrix芯片系統構建了相應分析平臺，使得個性化數據分析成為可能，也大大促進了實驗結果的交流。

GeneTitan系統 
Affymetrix GeneTitan系統是全自動高度集成的芯片工作站，使用類似于96孔板形式的芯片板，其中每一塊方形芯片大約占據了96孔板一個孔的面積，一塊芯片板可包含16，24或96塊芯片，從而實現多樣本高通量檢測。GeneTitan系統非常適合于需要進行多樣品高通量檢測的情形，例如大量樣品的GWAS研究，可以有效地控制檢測成本。

平臺設備 
　　Affymetrix GeneTitan系統是全自動高度集成的芯片工作站，該系統將從雜交到掃描的實驗全過程中用到的雜交爐、流體工作站和CCD掃描成像設備整合為一臺儀器，使用類似于96孔板形式的芯片板，將芯片板放入GeneTitan系統后，芯片的雜交、洗滌、掃描幾乎無需人工干預，全部可以由機器自動完成。
 
 
檢測原理 
以Axiom基因分型芯片檢測為例，圖示如下。表達譜芯片檢測與GeneChip系統相同。

 
技術優勢 
高通量多樣本檢測：有16、24、96三種規格芯片，滿足中等到高通量多種需求。
快速、自動化檢測：實現從雜交到掃描的全自動芯片處理；縮短手工操作時間：手工操作時間縮減為30分鐘；掃描一張芯片時間少于5分鐘。
重復性高：全自動操作，減少了雜交、洗滌和掃描中的人為誤差。
產品列表

GeneAtla系統
　　
　　AffymetrixGeneAtlas系統是面向生物學家的微陣列服務個人工作站，采用全新的芯片制式：條形（strip）芯片，一條芯片上有4個點陣，可以同時處理4個不同的樣品，提高了表達譜芯片的通量。GeneAtlas系統和array strips芯片為表達譜檢測提供了一個經濟的解決方案。
平臺設備
　　Affymetrix GeneAtlas是*款個人型臺式芯片系統，包括高度整合的流體工作站和掃描儀，能同時處理四個樣品。


技術原理
　　Affymetrix GeneAtlas表達譜檢測原理與經典的GeneChip 3' IVT和全轉錄本表達譜芯片標靶標記原理相同，流程如下圖：


技術優勢

簡便易用：從靶標制備到結果分析的全部步驟都簡便易用；數據分析軟件是特別針對生物學家而非統計學家而開發的，界面友好操作簡便；
高度自動化：靶標制備后步驟需手工操作時長少于16分鐘；

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