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——回顾历史  重视现在  奔向未来

结论：1、生物芯片有着巨大的潜在市场和可观的现实市场，我国在生物芯片的制作方面虽然有一些劣势方面，但也存在着不少优势方面。该行业在我国有着广阔的发展前景，有能力和优势的相关公司应该积极介入。
　　2、星湖科技以生物芯片领域空前的大手笔（2.5亿元）与基因芯片领域最据优势的龙头企业合作进军一个前景十分广阔的产业，经营前景非常看好。

　　一、生物芯片简介
　　（一）生物芯片的来源
　　生物芯片的技术来源追朔到一个多世纪之前，EdSouthern先生发现被标记的核酸分子能够与另一被固化的核酸分子配对杂交。因此，Southernblot可被看做是最早的生物芯片。在八十年代，BainsW.等人就将短的DNA片断固定到支持物上，借助杂交方式进行序列测定。但基因芯片从实验室走向工业化却是直接得益于探针固相原位合成技术和照相平板印刷技术的有机结合以及激光共聚焦显微技术的引入。它使得合成、固定高密度的数以万计的探针分子切实可行，而且借助激光共聚焦显微扫描技术使得可以对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测和分析。
　　（二）生物芯片的概念
　　生物芯片是将生命科学研究中所涉及的不连续的分析过程(如样品制备、化学反应和分析检测)，利用微电子、微机械、化学、物理技术、计算机技术在固体芯片表面构建的微流体分析单元和系统，使之连续化、集成化、微型化。

　　生物芯片技术主要包括四个基本要点：芯片方阵的构建、样品的制备、生物分子反应和信号的检测。1、芯片制备，先将玻璃片或硅片进行表面处理，然后使DNA片段或蛋白质分子按顺序排列在片芯上。2、样品制备，生物样品往往是非常复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不能直接与芯片反应。可将样品进行生物处理，获取其中的蛋白质或DNA、RNA，并且加以标记，以提高检测的灵敏度。3、生物分子反应，芯片上的生物分子之间的反应是芯片检测的关键一步。通过选择合适的反应条件使生物分子间反应处于最佳状况中，减少生物分子之间的错配比率。4、芯片信号检测，常用的芯片信号检测方法是将芯片置入芯片扫描仪中，通过扫描以获得有关生物信息。
　　（三）生物芯片的主要类型
　　生物芯片技术是一种高通量检测技术，它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域。
　　1、基因芯片(Genechip)又称DNA芯片（DNAChip）。它是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。
　　基因芯片是生物芯片研究中，最先实现商品化的产品。目前，比较成熟的产品有检测基因突变的芯片，检测细胞基因表达水平的表达基因芯片。

　　2、蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同，但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。蛋白质芯片构建的简化模型为：选择一种固相载体能够牢固地结合蛋白质分子（抗原或抗体），这样形成蛋白质的微阵列，即蛋白质芯片。如果加入与之特异性反应的带有特殊标记的蛋白质分子（抗体或抗原），两者结合后，通过对标记物的检测来实现抗原抗体的互检，即蛋白质的检测。此种方法构建的模型所需蛋白质的量极少，反应相对较快，蛋白质芯片稳定性较好，灵敏度较高，在临床检测方面大有发展。
　　3、芯片实验室为高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记及检测为一体的便携式生物分析系统，它最终的目的是实现生化分析全过程全部集成在一片芯片上完成，从而使现有的许多烦琐、费时、不连续、不精确和难以重复的生物分析过程自动化、连续化和微缩化，属未来生物芯片的发展方向。
　　二、生物芯片的应用前景展望
　　生物芯片的成熟和应用一方面将为下个世纪的疾病诊断和治疗、新药开发、分子生物学、航空航天、司法鉴定、食品卫生和环境监测等领域带来一场革命；另一方面生物芯片的出现为人类提供了能够对个体生物信息进行高速、并行采集和分析的强有力的技术手段，故必将成为未来生物信息学研究中的一个重要信息采集和处理平台。
　　生物信息学研究。随着人类基因组测序逐渐接近完成，一些学者提出了如下的问题：即使我们已经获得了人的完整基因图谱，那我们对人的生命活动能说明到什么程度呢？他们提出一系列问题，例如：基因表达的产物是否出现与何时出现；基因表达产物的浓度是多少；是否存在翻译后的修饰过程，若存在是如何修饰的等等。概括这些问题，其实质应该是：我们虽然知道了基因，知道了核酸序列，但我们不知道它们是如何发挥功能的，或者说它们是如何按照特定的时间、空间进行基因表达的，表达量有多少。可以看出，就人类基因组来说，得到序列仅仅是第一步，要回答上述问题，下一步的工作是所谓后基因组时代的任务，即收集、整理、检索和分析序列中表达的蛋白质及其结构与功能的信息，找出规律。生物信息学将在其中扮演至关重要的角色。生物信息学的研究重点主要体现在基因组学和蛋白组学两方面，具体说，是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构与功能的生物信息。而生物芯片（Biochip)的应用将为上述研究提供最基本和必要的信息及依据，成为基因组信息学研究的主要技术支撑，它和读取DNA信息的仪器及解译所得数据的软件一起组成获取生物信息的系统或平台。比如研究基因生物学功能的最好方式是监测基因在不同组织、不同发育阶段、不同健康状况下在机体中活性的变化。这是一项非常麻烦的工作，但基因芯片技术可以允许研究人员同时测定成千上万个基因的作用方式，几周内获得的信息用其它方法几年才能得到。
　　由于人类基因只是地球上几十万种生物基因资源中的一份子,在今后的几十年内,人类将测出所有物种的“基因图谱”。因此,类似如人类基因组计划的基因研究和生物信息产业,还仅仅是一个起步，其将来的发展前景是无法估量的。生物芯片作为生物信息学的主要技术支撑和操作平台，其广阔的发展空间就不言而喻。
　　在实际应用方面，生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域。它将为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化、为人类疾病的诊断、治疗和防治开辟全新的途径，为生物大分子的全新设计和药物开发中先导化合物的快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台，这从我国99年3月国家科学技术部刚起草的《医药生物技术“十五”及2015年规划》中便可见一斑：规划所列十五个关键技术项目中，就有八个项目（基因组学技术、重大疾病相关基因的分离和功能研究、基因药物工程、基因治疗技术、生物信息学技术、组合生物合成技术、新型诊断技术、蛋白质组学和生物芯片技术）要使用生物芯片，其中，生物芯片技术被单列作为一个专门项目进行规划。总的看来，生物芯片技术在医学、生命科学、药业、农业、环境科学等凡与生命活动有关的领域中均具有重大的应用前景。

　　关于生物芯片的市场前景，有关机构目前有以下几种预计：①估计到2001年,全世界生物芯片的市场可达170亿美元,用生物芯片进行药理遗传学和药理基因组学研究所涉及的世界药物市场每年约1800亿美元。②根据有关方面统计，仅2000年后的第一个五年内，全球仅基因芯片的销售就可达50亿美元。随着国内经济的发展，中国基因芯片的市场需求也将持续扩大。③在今后的5年之内，应用生物芯片的市场销售将达到200亿美元左右。④专家统计：全球目前生物芯片工业产值为10亿美元左右，预计今后5年之内，生物芯片的市场销售可达到200亿美元以上。⑤据估计,到2005年，仅美国用于基因组研究的芯片销售额将达50亿美元,2010年有可能上升为400亿美元。这还不包括用于疾病预防及诊治及其它领域中的基因芯片，这部分预计比基因组研究用量还要大上百倍。因此，基因芯片及相关产品产业将取代微电子芯片产业，成为下一个世纪最大的产业。
　　总的来看，专业机构和市场人士对生物芯片的市场前景几乎是一致看好的。
　　（一）基因芯片
　　基因芯片是生物芯片中最基础的，也是研究开发最早、最为成熟和目前应用最广泛的产品。1998年底美国科学促进会将基因芯片技术列为1998年度自然科学领域十大进展之一，足见其在科学史上的意义。现在，基因芯片这一时代的宠儿已被应用到生物科学众多的领域之中。它以其可同时、快速、准确地分析数以千计基因组信息的本领而显示出了巨大的威力。这些应用主要包括基因表达检测、寻找新基因、杂交测序、基因突变和多态性分析以及基因文库作图以及等方面。1、基因表达检测。人类基因组编码大约10万个不同的基因，仅掌握基因序列信息资料，要理解其基因功能是远远不够的，因此，具有监测大量mRNA（信使RNA，可简单理解为基因表达的中介物）的实验工具很重要。有关对芯片技术检测基因表达及其敏感性、特异性进行的研究实验表明芯片技术易于监测非常大量的mRNAs并能敏感地反映基因表达中的微小变化。利用基因芯片技术人们已比较成功地对多种生物包括拟南芥、酵母及人的基因组表达情况进行了研究，并且用该技术（共157,112个探针分子）一次性检测了酵母几种不同株间数千个基因表达谱的差异。2、寻找新基因。有关实验表明在缺乏任何序列信息的条件下，基因芯片也可用于基因发现，如HME基因和黑色素瘤生长刺激因子就是通过通过基因芯片技术发现的。3、DNA测序。人类基因组计划的实施促进了更高效率的、能够自动化操作的测序方法的发展，芯片技术中杂交测序技术及邻堆杂交技术即是一种新的高效快速测序方法。如使用美国Affymetrix公司1998年生产出的带有13.5万个基因探针的芯片就可以使人类DNA解码速度提高了25倍。4、核酸突变的检测及基因组多态性的分析。有关实验结果已经表明DNA芯片技术可快速、准确地研究大量患者样品中特定基因所有可能的杂合变异。对人类基因组单核苷酸多态性的鉴定、作图和分型，人线粒体16.6kb基因组多态性的研究等。随着遗传病与癌症相关基因发现数量的增加，变异与多态性分析必将越来越重要。
　　（二）蛋白质芯片
　　蛋白质芯片以蛋白质代替DNA作为检测目的物，比基因芯片更进一步的接近生命活动的物质层面，因而有着比基因芯片更加直接的应用前景。
　　7月中旬，在人类基因组测序方面大出风头的美国塞莱拉基因公司宣布，他们在完成了人类基因组工作草图之后，已经开始了围绕人体蛋白质进行的研究，以全面破解主导人体内所有化学反应的蛋白质，了解人体所有蛋白质之间的功能及其相互间的关系、以及它们引发疾病的原理。这种研究被称为蛋白质组学，目前已有不少科学家在进行这方面的工作，但以商业为目的的研究，这还是第一次。这也意味着随着人类基因组大规模测序工作接近尾声，以功能基因组学和蛋白质组学为主要研究内容的后基因组时代来临。蛋白质芯片作为检测蛋白质存在和运动变化的高效工具，必将发挥越来越大的作用。
　　尽管蛋白质芯片尚处于初试摸索阶段，但我们已看到了其无可限量的应用前景。以下两个案例产品可以用来帮助理解蛋白质芯片的功效，一种是美国加利福尼亚的Ciphergen生物系统公司生产的SELDI蛋白质芯片系统；另一种是最近公布的印度普度大学最近研究开发成功的一种蛋白质芯片。

　　Ciphergen公司的芯片能够从人体体液或组织中获取大量的微量蛋白质，以绘制捕获的蛋白质图谱。其第一代系统已经使用了两年，功效显著。公司的高级科学家预言：“蛋白质芯片的使用将加速新疾病的生物标志化合物的发现以及特殊标记检测的发展”。以前，发展针对特定疾病标记蛋白质的检验要花几个月到几年的时间，并且是强劳动力的。而蛋白质芯片可以准确而迅速地提供多标记蛋白质的'显性指纹'---一种比任何单个标记更有效的疾病阶段指示剂。在以往的实验中，Ciphergen公司的科学家们利用蛋白质芯片系统对来自健康个体和不同癌症阶段的患者的血清样本进行了研究。仅在三天内他们找到了6种前列腺癌的潜在标记，而利用以往的标准技术，发现和确定同样数量的潜在标记可能需要数月至数年的时间才能得到证明。不过，若要将蛋白质芯片提供的潜在的生物标记用于临床，他们必须通过进行大量患者基因表达的比较证以发现足够为特殊疾病提供可靠的'显性指纹'的标记。这种蛋白质芯片方法已经很好地应用于前列腺和卵巢癌的研究中。美国食品和药物管理局和国家癌症研究所也已经使用Ciphergen的蛋白质芯片系统来确定和部分验证前列腺癌和卵巢癌的一些标记。
　　印度普度大学的科学家们7月3日宣布，他们已经率先研制成功一种蛋白质生物芯片，通过这种生物芯片，医生可以利用含有生物芯片的医疗设备迅速而准确地对一般疾病进行诊断并对某些化学治疗方法进行评估；它还可以帮助士兵在战场上探测到来自敌方的生化攻击；对农作物的病虫害进行探测并发出警告；同时它还能帮助科学家们对人们常用来治病的植物进行分析，看它们是否确实含有具治疗效果的化学成份，从而在此基础上研制并生产出新的药品。
　　蛋白质芯片系统在医疗领域的重要影响是在简单地，精确地进行早期诊断方面有重大的进展。而这对许多疾病有临床的意义。就象能够进行早期诊断一样，它也能监控疾病的进程和治疗的效力。以卵巢癌为例，卵巢癌的症状只有在癌症已经建立和可能已经转移而难以挽救时才出现。利用蛋白质芯片系统进行的诊断能够在早期检测出来，可能在症状发展前一年就诊断出，使医生能够进行外科手术，及时地开始化学治疗，获得成功的可能，据估计单此一项，每年就可挽救几十万名妇女的生命。
　　（三）芯片实验室
　　芯片实验室是基因芯片技术和蛋白质芯片技术进一步完善和向整个生化分析系统领域拓展的结果，是生物芯片技术的发展的最高阶段。由于芯片实验室是利用微加工技术浓缩整个芯片实验室所需的设备，化验、检测以及显示等等都会在一块基因芯片上完成，因此成本相对极为低廉，使用非常方便。
　　美国普杜大学已开发出一种芯片实验室技术，将化学实验室的专用仪器缩微在芯片上，芯片上的仪器缩小到常规仪器的千分之一甚至百万分之一。这项成果使科学家能在一块硅片上堆积几十个或几百个“实验室”，每个“实验室”都能进行复杂的化学分析，从而可减少很多化学和医学分析的费用，并提高效率。它可以使研究人员借助一块芯片进行化学分析，同时进行大量的实验。在同一时间内不是有一个化学实验室进行实验或化学分析，而是能够有许多实验室同时进行实验。这种芯片实验室与同功能常规实验室所不同的只是实验室的大小和制造方法。尽管芯片上的实验室很小，但却能用很少的样液（几分之一滴）进行精确测量。用量减少到常规实验室的百万分之一，但测量精度仍可达很高的水平。由于超微实验室没有运动或机加工部件，与常规实验室设备相比，结构要简单得多，制造费用也非常低。例如，常规实验室中部分通用设备就需要花费15,000美元，但杜普大学将该类实验室缩微后的一个芯片的制造费只有400美元，而且在一个芯片上能排列数量巨大的个微型实验室。
　　芯片实验室技术在医药实验室方面将大有用武之地。在医药实验室中，科学家要分析成千上万的天然化合物和合成化合物，以发现新药候选者。此外，在临床应用上也非常有意义，如医生办公室，在那里，医务人员能利用超微实验室进行诊断工作。微型实验室还可设计成类似妊娠试剂盒进行简单的诊断，相当实用。（需要生物芯片科研合作、产品购买、技术转让与交流、芯片投融资，请联系：戴天岩，手机：13051069337，E-mail:davad311@126.com，msn:davad311@hotmail.com,qq:104974415。）

注：以上观点，转载者没有做评论，只代表作者发表文章年代的个人观点。

来源于：2000年09月证券时报全景财经（长城证券　李卫红）