生物晶片（biochip）—下

生物晶片（biochip）—下
國立台灣大學師範大學生命科學系曾信豪碩士生/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

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生物晶片的技術是源自於1975年Edwin Southern所研發的雜合反應（hybridization），即是以具有螢光或放射線所標定的探針（labeled probe）與固體附著物上的單股DNA做氫鍵結合之互補反應。並將此反應應用在許多實驗技術上，例如南方墨點法（southern hybridization）、北方墨點法（northern hybridization）、螢光原位雜合技術（fluorescence in situ hybridization, FISH）以及DNA晶片，都是利用雜合反應的原理所衍生的技術。最早的生物晶片是在1980年由Caras及Janata所發明的盤尼西林檢測晶片（Penicillin sensor），即是利用β-內醯胺酶（β-lactamase）來水解盤尼西林產生盤尼西林酸（Penicilloic acid），盤尼西林酸接觸到酸鹼感應膜時，會產生電位改變的訊號，利用不同的電位訊號的輸出量即可推知原盤尼西林的總量。

目前發展中的生物晶片大致可分為DNA晶片與蛋白質晶片。DNA晶片又稱為基因晶片或DNA微陣列，是將五千至一萬種DNA固定點置於數公分的微晶片上，這些DNA即稱為探針。在進行未知檢體檢測時，探針DNA可檢測出檢體是否含有“標的核酸”並且可定量出標的核酸的總量。隨著晶片上DNA探針的不同，可將DNA晶片分為兩大類:一類是以利用聚合酶連鎖反應（polymerase chain reaction, PCR）所合成的單股cDNA（complementary DNA）當探針的晶片，稱為cDNA晶片或cDNA微陣列，可用來鑑定新型基因或檢測基因表達的程度；另一類是以合成出的寡核苷酸（oligonucleotide）當探針的晶片，稱為寡核苷酸晶片或寡核苷酸微陣列，主要用來檢測基因突變或基因的多型性（polymorphism）。目前的DNA晶片在生物醫學上可應用在鑑定新型基因、分析基因多型性、癌症研究、快速疾病篩檢、單一核苷酸多型性（single nucleotide polymorphism, SNP）、新藥品研發以及發育生物學的研究。

隨著人類基因體計畫的完成，使得人類染色體DNA序列被解出，造就了蛋白質體學的快速發展，使的蛋白質晶片的應用價值也逐漸提升，蛋白質晶片的製備與DNA晶片的製備類似，只是將反應對象改成蛋白質，也就是固定在晶片上的分子辨識單元以及待測物由DNA改成蛋白質或胜肽。但目前蛋白質晶片的應用與製作依然有著很大的困難，其原因包括蛋白質取得不易、蛋白質易失去活性、晶片載體製作困難、以及各種蛋白質反應條件不相同。

結合以上的生物晶片的應用，生物晶片除了可以告訴我們生物體內生理、病理和藥理的調控外，更可幫助我們對於生物醫學有更巨觀的了解。

參考資料：
WIKIPEDIA- Biochip http://en.wikipedia.org/wiki/Biochip
WIKIPEDIA- DNA microarray http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_microarray
WIKIPEDIA- Antibody microarray http://en.wikipedia.org/wiki/Antibody_microarray
WIKIPEDIA- Hybridization probe http://en.wikipedia.org/wiki/Hybridization_probe
高宇.2009 分子生物學第二版.第二十章生物技術與遺傳工程. 鼎茂出版社.