縱觀當(dāng)前基因芯片的研究趨勢(shì),基因芯片在今后幾年內(nèi)可能的發(fā)展方向,可能有以下幾個(gè)方面:
1.進(jìn)一步提高探針陣列的集成度,如有多家公司的芯片陣列的集成度已達(dá)1.0×105左右,這樣基因數(shù)量在1.0×105以下的生物體(大多數(shù)生物體)的基因表達(dá)情況只用一塊芯片即可包括。
2 提高檢測(cè)的靈敏度和特異性。如檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化組合和采用高靈敏度的熒光標(biāo)志。多重檢測(cè)以提高特異性,減少假陽性。
4高自動(dòng)化、方法趨于標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化,成本降低。價(jià)格高昂是目前推廣應(yīng)用的主要障礙之一,但隨著技術(shù)的革新,基因芯片的價(jià)格將會(huì)大大降低。
5高穩(wěn)定性。寡核苷酸探針、RNA均不穩(wěn)定,易受破壞。而肽核酸(PNA)有望取代普通RNA/DNA探針,可以確保探針的高穩(wěn)定性。
6 研制新的應(yīng)用芯片,如1999年美國環(huán)保局(EPA)組織專家研討會(huì),討論了毒理學(xué)芯片的發(fā)展策略。近來多種新的生物芯片不斷問世,這是物理學(xué)、生物學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)共同的結(jié)晶。
7 研制芯片新檢測(cè)系統(tǒng)和分析軟件,以充分利用生物信息。
8 芯片技術(shù)將與其它技術(shù)結(jié)合使用,如基因芯片PCR、納米芯片等。
9不同生物芯片間綜合應(yīng)用,如蛋白質(zhì)芯片與基因芯片間相互作用等,可用于了解蛋白質(zhì)與基因間相互作用的關(guān)系。
當(dāng)前,基因芯片數(shù)量呈幾何級(jí)數(shù)在增長,功能也日益完善,但價(jià)格卻大大降低。可以預(yù)見,基因芯片可能在未來3-5年,也即到2005年左右,將在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用,甚至普及使用!到2010年它可能成為常規(guī)的實(shí)驗(yàn)技術(shù),正如個(gè)人電腦的迅速普及一樣。
基因芯片作為生物芯片的代表,其發(fā)展目標(biāo)同生物芯片的目標(biāo)一樣是“芯片實(shí)驗(yàn)室”(Lab-on-chip),也即將整個(gè)生化檢測(cè)分析過程縮微到芯片上。“芯片實(shí)驗(yàn)室”通過微細(xì)加工工藝制作的微濾器、微反應(yīng)器、微泵、微閥門、微電極等以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物樣品從制備、生化反應(yīng)到檢測(cè)和分析的全過程,而且實(shí)驗(yàn)過程趨于自動(dòng)化從而極大地縮短的檢測(cè)和分析時(shí)間,節(jié)省了實(shí)驗(yàn)材料,而且又降低人為主觀因素,大大提高實(shí)驗(yàn)的客觀性。
總之,基因芯片技術(shù)發(fā)展到今天不過短短幾年時(shí)間,雖然還存在這樣或那樣的問題,但其在基因表達(dá)譜分析、基因診斷、藥物篩選及序列分析等諸多領(lǐng)域已呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,隨著研究的不斷深入和技術(shù)的更加完善基因芯片一定會(huì)在生命科學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)揮出其非凡的作用;蛐酒罱K的意義和目的不再于本身,而在于它極大地提高了人類認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)的能力和手段,為揭示人類這個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。從某種意義上我們可以這樣認(rèn)為:基因的結(jié)構(gòu)或種類決定物種;基因的功能或表達(dá)則決定生命,即生物的生、老、病、死;蛐酒夹g(shù)將為我們提供一條認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)的捷徑。當(dāng)然基因芯片并非萬能,基因的表達(dá)并非代表生命活動(dòng)本質(zhì),生命執(zhí)行者應(yīng)是蛋白質(zhì),因而基因芯片必需同蛋白組學(xué)相關(guān)技術(shù),如二維凝膠電泳、蛋白質(zhì)芯片、大規(guī)模雙雜交體系等相結(jié)合才有望真正揭示生命活動(dòng)的時(shí)空過程。