鞠爱霞 邸金霖 李秋红 肖洪彬
黑龙江中医药大学基础医学院 （150040）
摘要：基因芯片技术能够一次性将大量探针固定在支持物上，因此可以同时对待测样品进行序列检测及分析，从而避免了传统核酸印迹杂交技术操作繁杂、检测序列数量少、自动化程度低等不足。由于其显著的优势，使得基因芯片自从产生以来，就备受人们关注。近几年，分子生物学发展迅速，促进了基因芯片技术不断优化和完善，日益成熟，使其在各领域中被广泛应用。基因芯片技术系统、全面、高通量的优势与中医药多靶点、多效应、整体观的理论具有同一性，基于此，本文进一步论述基因芯片技术在中医药研究中的应用，希望给相关科学研究提供参考数据。
关键词：基因芯片技术；中医药研究；应用
引言：现阶段，人类基因组计划研究的不断深入，已经陆续形成一些基因芯片技术，并且在医学各学科中得到广泛运用。例如对诊断、治疗疾病、研究药物、研究基因功能等方面具有重要意义。虽然当前基因技术在中医药研究中的应用还不够成熟，但是其具有的优势如快捷、自动、准确等，定会对中医药研究的各个方面做出卓越贡献。
一、基因芯片技术内涵和特征
运用杂交测序方法可以研制成基因芯片计划，能够促进待分析样品与芯片中已知序列核酸探针的互补杂交，再将定靶核酸序列和性质确定出来，且进一步从生物学角度分析基因表达谱数据。基因芯片技术能够在支持物上一次性固定探针，所以可以对待测样品同时实施序列检测和分析，这样就能够解决传统检测方法中的问题，比如较低自动化程度、较少数量检测序列等。在基因表达分析、点突变分析、基因分型检测等方面基因芯片技术得到大量应用[1]。
二、基因芯片技术分类
基因芯片按照芯片的支持物可分为薄模型、玻片型、微板型及集成电路型；按照芯片点阵的制备方法可以分为原位合成和直接点样；按照探针的DNA种类可分为寡核苷酸芯片、cDNA芯片和Genomic芯片；按照用途可分为表达谱芯片、功能分类芯片、诊断芯片、指纹图谱芯片、测序芯片和毒理芯片等。功能分类基因芯片是生物学通路研究的重要工具。这种芯片将微列阵技术与特定生物学通路（specific biological pathways）的最新知识有机结合，可以大大缩短发现诊治各种疾病的生物学标志(biomarkers)的时间。它与表达谱基因芯片的本质区别就在于剔除了基因芯片上对研究对象毫无意义的基因[2]。
三、基因芯片技术在中医药研究中的应用分析
基因芯片技术具有明显优势，将其应用于中医药研究中具有重大意义，下面本文具体分析其在中医药研究中的应用：
（一）应用于医学诊疗方面
基因芯片技术在医学诊疗方面主要体现在肿瘤诊疗。研究表明，肿瘤的产生和发展过程具有复杂性和多阶段性，通常情况下，其产生具有一定条件，表现为相关基因失常表达或者很多肿瘤抑制基因失活。最终肿瘤表达与否的决定因素有很多，包括正常基因发生突变或缺失、本身基因多效性及机体免疫等。在这样的条件下，研究多种肿瘤病例就可以广泛应用基因芯片。借助基因芯片表达数据谱在高通量作用下就可以将各期肿瘤生长细胞与相关肿瘤生长基因表达模式获取出来。为了更好的筛选出有关肿瘤多个环节起作用的分子和可能起关键调控作用的基因，需要将肿瘤生长各环节和各阶段中共同表达的众多基因作为一个基因簇来研究[3]。
肿瘤分型是基因芯片在肿瘤诊疗中发挥的另一个作用。过去依靠光镜下表现对肿瘤进行分型，自从应用基因芯片后，能够在广泛基因表达分析基础上分类肿瘤。该种技术判断方法可以将所有肿瘤主要类型辨别出来，真实性和可重复性极高。与此同时，在类似病情但肿瘤类型不同的基本分类机理中应用这种分子病理分型方法，可以增加诊断的准确度。临床上逐渐应用基因芯片，通过对大量临床数据的分析，用芯片诊断可以被看作是一种具有客观性通用技术，从而给患者诊疗提供参考依据。张硕[4]等应用基因芯片技术探讨白花蛇舌草豆甾醇（SHD）对人肝癌细胞 SMMC-7721 的抑制作用。结果显示，SHD可使癌基因FOS、RAS、MET、PIM-1、MYC、REL下调至正常水平，使抑癌基因NF-2和磷酸激酶MAP2K6的表达上调至正常水平。
越来越多新数据分析方法被开发出来后，其他疾病诊疗也可以应用基因芯片的分型和诊断。比如结核杆菌一些疾病诊断芯片开发出来后逐渐在市场上投入，将新的手段和方法提供给医院诊断和治疗疾病。
（二）应用于新药研究与开发方面
基因芯片被作为新的重要手段应用于研发药物方面。传统筛选药物方法，从相对应生化途径开始，在代谢过程中将相关蛋白或其他物质找出来，然后用药物做实验。缺点比较明显，效率低，而且具有较大局限性。应用基因芯片可以改善这一弊端，研究者借助高通量数据，从全面角度出发，研究药物和疾病多种参数，最终确定产生疾病的机制和相关药物靶点。
基因芯片还可以被用作一种工具，能够对药物作用机制进行研究。为更好对药物使用进行控制，基因芯片能够将药物作用对生物体内基因表达影响检测出来，基于整个生物体系层次上，将药物对基因调控和表达网络的影响研究出来，最终将药物分子机制和药物对不同途径的作用获取出来。在研究生物体内基因变化中，还能更好的检测出部分药物在作用中产生的药理作用。另外，应用基因芯片技术可以更有效率筛选出中药活性成分，明确其作用机制，为中药新药开发提供有力的科学依据。
（三）应用于研究中药作用机理方面
由于中药含有多种化学成分，治疗时可对疾病产生多系统、多作用通路、多靶点的联合干预作用，而基因芯片技术可以帮助识别药物对应的靶序列，分析药物在生物体基因组层面上的作用，并可对整个药物干预疾病过程中基因表达改变进行监控，最后对疗效进行评价。通过对上万个基因信息进行检测分析，可从中获取大量有效数据，从而对中药产生的复杂作用机制提供科学合理的解释，并为我国传统中医药的作用提供一定的科学依据。基因芯片技术在中药抗肿瘤、抗心血管疾病和抗衰老等方面的药理作用机制研究中应用较为广泛，主要体现在对中药单体、提取物和中药复方的基因表达谱进行研究分析，从基因水平阐释其作用机制，有效解决了中药作用机理不明的问题[5]。
（四）应用于中医针灸作用机理方面
中医针灸是针法和灸法的合称。针法主要是至把毫针按一定穴位刺入患者体内，通过捻、提等手法来对患者的疾病状况进行治疗。灸法是把燃烧着的艾绒按一定穴位熏灼皮肤，利用热的刺激来治疗疾病，是中国古代常用、有效的治疗各种疾病手法之一。研究表明，不同的刺激方式、频率以及强度会导致基因转录存在一定的差异性。通过基因芯片可以对针灸经络的差异、时间变化及因果关系等进行观察，进而进一步明确针灸的作用机制。相关研究学者利用基因芯片研究了针刺对半乳糖致衰老大鼠基因表达的分析中表示，针刺对衰老大鼠基因表达的影响基础代谢、涉及免疫、生长发育以及细胞骨架运动。这从基因水平证明了针刺疗法是一种整体调控效应[6]。
结束语：基因芯片在中医药领域中应用还存在一定的问题，比如涉及领域不够广泛，各领域相对独立，不够综合，另外大部分研究停留在找出差异基因而缺乏进一步的验证和下游基因蛋白的研究，相信随着该技术的不断成熟，基因芯片技术在中医药领域中将发挥更大的作用，为从基因水平阐释中医药作用机理提供强有力的技术保障。
参考文献：
[1]王慧煜,郑家昊,梅琳, 等.A型流感病毒分型基因芯片在流感病毒各亚型监测中的应用[J].中国动物检疫,2020,37(5):111-115.
[2]胡宗仁,王惠芳,郑文江, 等.基于生物信息学技术分析克罗恩病差异表达基因及中药预测研究[J].中华中医药杂志,2020,35(5):2562-2567.
[3]孙珍珍,郭锦晨,刘健.基于基因芯片研究中医药治疗类风湿关节炎的进展[J].风湿病与关节炎,2020,9(7):62-66.
[4]张硕，王宏韬，石振艳，等.应用基因芯片技术研究白花蛇舌草豆甾醇抑制人肝癌细胞体外生长的靶基因调控[J].现代生物医学进展，2007，7（8）：1 181.
[5]王玉,杨雪,靳晓杰, 等.基于中医药整合药理学平台、GEO数据库芯片及分子对接探讨大黄抗肝癌的作用机制[J].中草药,2020,51(20):5207-5219.
[6]尹磊淼.基于转录组学技术的针灸效应物质基础研究策略与前景展望[J].上海中医药杂志,2019,53(09):17-21.
基金项目 黑龙江中医药管理局基金项目（ZHY18-020）
黑龙江自然科学基金联合引导项目（LH2019H107）；