基于微流控芯片平台的基因诊断和细胞—药物相互作用研究

论文摘要

本论文以微流控芯片为基本平台,结合临床医学研究对象进行了基因诊断和细胞-药物相互作用研究,为微流控芯片的生物医学应用进行了有益的尝试。用自行设计研制的微流控芯片系统进行了基因诊断研究,包括:⑴利用生物信息学方法分析了SARS病毒基因组并选择特异性序列设计引物,以反转录多重PCR与微流控芯片电泳结合完成了18例SARS临床样品的基因诊断;⑵设计和制作了一种集成有等速电泳预浓缩和筛分电泳分离的微流控芯片,其检测限较传统电泳芯片降低了300倍。将该芯片与基因亚型序列特异性PCR方法联合使用,完成了200例乙型肝炎病毒基因分型研究。研究结果表明采用这种芯片可以缩短PCR扩增时间,提高检测灵敏度。上述基因诊断研究证实微流控芯片具有高灵敏度、高分离效率、快速分离和低样品消耗等特点,可作为基因诊断的一种潜在平台。用自行设计研制的微流控芯片系统进行了细胞-药物相互作用研究。该芯片具有5组微流控梯度形成通路和30个细胞培养池,集成了细胞种植、培养、不同种药物梯度浓度刺激、荧光标记和荧光信号检测等功能单元。利用这种微流控芯片研究了乳腺癌MCF-7细胞内谷胱甘肽含量与化学治疗敏感性的关系,结果显示三氧化二砷和N-乙酰丝氨酸分别具有降低和升高细胞内谷胱甘肽水平的作用,同时还显示细胞内谷胱甘肽的消耗可以改善肿瘤细胞的化疗敏感性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 微流控芯片的发展概况
• 1.3 微流控芯片的发展趋势
• 1.3.1 微流控芯片的规模集成
• 1.3.2 微流控芯片系统的微型化
• 1.3.3 专用型微流控芯片的发展
• 1.4 微流控芯片在生物学研究中的应用
• 1.4.1 微流控芯片在基因诊断中的应用
• 1.4.1.1 基因突变检测
• 1.4.1.1.1 点突变
• 1.4.1.1.2 基因大片断缺失、基因重排和甲基化
• 1.4.1.1.3 微卫星不稳定性分析
• 1.4.1.2 基因分型
• 1.4.1.2.1 单核苷酸多态性（SNP）基因分型
• 1.4.1.2.2 短串联重复序列多态性（STR）基因分型
• 1.4.1.3 微流控芯片在病原基因诊断中的应用
• 1.4.2 微流控芯片在细胞－微环境作用研究中的应用
• 1.4.2.1 微环境对细胞迁移的调控
• 1.4.2.2 微环境对细胞基因表达的调控
• 1.4.2.3 微环境对细胞生长和分化的调控
• 1.4.2.4 微环境对细胞代谢的调控
• 1.4.2.5 细胞对于药物治疗的反应
• 1.5 展望
• 参考文献
• 第一篇 基于微流控芯片平台的基因诊断研究
• 第二章 微流控电泳芯片用于SARS 病毒检测
• 2.1 PMMA 微流控电泳芯片DNA 无胶筛分体系考察和条件优化
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 实验材料与方法
• 2.1.2.1 试剂与样品
• 2.1.2.2 微流控芯片的制作
• 2.1.2.3 微流控芯片分析仪
• 2.1.2.4 微流控芯片电泳分析
• 2.1.3 结果与讨论
• 2.1.3.1 筛分介质浓度对分离效果的影响
• 2.1.3.2 场强对分离效果的影响
• 2.1.3.3 染料浓度对分离效果的影响
• 2.1.4 小结
• 2.2.P MMA 微流控芯片用于SARS 病毒检测
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 实验部分
• 2.2.2.1 SARS-CoV 基因组分析和引物设计
• 2.2.2.2 试剂与样品
• 2.2.2.3 逆转录PCR
• 2.2.2.4 仪器与试剂
• 2.2.2.5 微流控芯片电泳分析
• 2.2.3 结果和讨论
• 2.2.3.1 PCR 扩增效果考察
• 2.2.3.2 微流控芯片电泳分析系统的检测限
• 2.2.3.3 临床样品分析
• 2.2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 集成等速电泳预浓缩的微流控芯片用于乙肝病毒的基因分型研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与样品
• 3.2.2 PCR
• 3.2.3 仪器
• 3.2.4 微流控芯片制作
• 3.2.5 微流控芯片电泳分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 应用场强对预浓缩效率的影响
• 3.3.2 确定微流控芯片的检测限
• 3.3.3 临床样品分析
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第二篇 基于微流控芯片平台的细胞－药物相互作用研究
• 第四章 具有阵列浓度梯度形成网络的微流控芯片的设计、制作和考察
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 微流控芯片设计
• 4.2.3 微流控芯片的制作
• 4.2.4 细胞在芯片上的种植和培养
• 4.2.5 梯度浓度药物刺激
• 4.2.6 细胞标记和观察
• 4.2.7 图像处理
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 基于层流的微流控浓度梯度形成网络
• 4.3.2 微流控通道网络浓度梯度生成
• 4.3.3 微流控芯片细胞培养
• 4.3.4 MCF-7 细胞对不同药物刺激的反应
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 微流控芯片用于研究细胞内谷胱甘肽水平与化疗敏感性的关系
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器与试剂
• 5.2.2 芯片上的细胞接种和培养
• 5.2.3 梯度浓度药物刺激
• 5.2.4 细胞荧光标记
• 5.2.5 图像处理
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 细胞内谷胱甘肽水平在接受不同药物刺激后的改变
• 5.3.2 细胞内谷胱甘肽水平与MCF-7 细胞药物敏感性的关系
• 5.4 小结
• 参考文献
• 结论
• 作者简介
• 攻读博士期间发表文章
• 致谢