[发明专利]核酸芯片、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及酶、微生物或者核酸分子的检测领域。具体地说，本发明涉及可用于细胞迁移、细胞增值、细胞分化、细胞凋亡等功能基因筛选的核酸芯片、其制备方法及用途。

背景技术

RNA干扰(RNA interfering，RNAi)是由双链RNA(double-stranded RNA，dsRNA)诱发引起同源mRNA高效特异性降解的现象，是生物界一种古老而且进化上高度保守的基因表达调控机制。1998年研究者发现在C.elegans或果蝇中注入dsRNA可特异性抑制基因表达，并将这种由dsRNA引发的抑制特定基因表达的现象成为RNAi。随后RNAi的基础研究和应用迅速成为生命科学的热点领域之一。RNAi研究取得了突破性进展，被《Science》杂志评为2001年的十大科学进展之一，并名列2002年十大科学进展之首。两位科学家也因此获得了2006年诺贝尔生理或医学奖。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。

RNA干扰技术沉默基因具备简单、高效、快速等特点。根据实验的要求，实现特定基因的沉默，可以使用化学合成的siRNA，也可以使用esiRNA，或者shRNA表达质粒，或者表达shRNA的病毒等不同形式核酸分子。因为绝大多数模式生物和人的全基因组序列完全已知，所以针对每一条基因，都可以方便地合成几条对应的siRNA或构建几个对应的shRNA质粒。近年来，有不同规模和形式的siRNA文库已建立起来。Dharmacon，Ambion以及Sigma等公司甚至提供人、小鼠等生物的全基因组siRNA文库，这使得大规模使用RNA干扰技术成为现实。近年来，利用siRNA文库在全基因组筛选功能基因已经取得一些令人瞩目的结果。但是，由于其昂贵的筛选成本和繁琐的操作过程，大大限制了RNA干扰技术的进一步推广和应用。

在研究如何降低siRNA生产成本的同时，科学家和企业家也致力于开发新的方法来降低siRNA文库的使用成本。例如，几个课题组最近开发一种所谓的反向转染技术(Wheeler，D.et al.Nature Genetics Supplement，2005；Bailey，S.et al.Nature Methods，2006；Erfle，H.et al.Nature Protocols，2007)。简单讲，这种方法就是将化学合成的siRNA，或者将shRNA质粒，或者将表达shRNA的病毒通过点样的方式固定在玻片表面，形成一个点阵列，然后直接在玻片表面上铺长细胞。由于阵列中每个siRNA或者shRNA只能特异地转染到一定区域的细胞内，不会形成相互污染。这样使得在一个10厘米见方的玻璃片上制备出上千个siRNA点阵，能同时进行研究，因此大大降低地研究成本。这些方法同样具有很多缺点。比如，细胞在玻片或硅片上长成一片，很难区分或辨别siRNA的点阵位置，对后期采集分析信号造成极大的困难；siRNA点阵之间的细胞也会对相邻点阵中的细胞造成一定影响；而且，对一些细胞现象如迁移不适用。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述技术问题，提供一种新型的核酸芯片及其制备方法以及用途。

通过采用表面修饰手段和微纳米技术，本发明不仅很好解决传统反向转染芯片的问题，还大大拓展它们的应用范围，比如对细胞迁移等功能基因的筛选。

本发明所称的“非生物相容性材料”是指细胞不能在该材料表面进行正常生长、增殖等活动的材料，若将细胞置于该材料表面培养，则细胞会产生明显的凋亡或死亡。

“智能材料(intelligent materials or smart materials)”是指在温度、pH值、化学、压力、电荷、磁场等参数变化时，材料的物理或化学性会发生变化的所有材料，包括但不限于聚-N-异丙基丙烯酰胺(Poly(N-isopropylacrylamide))、聚乙烯基己内酰胺(Poly(N-vinylcaprolactam))、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚醚(Polyethylene-polypropyleneglycol，如BASF公司的F-87、F-88、F-108或F127)、聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物(Polyoxypropylene-polyoxyethylene Block Copolymer)、聚乙二醇-聚丙二醇共聚物(Polyethylene glycol polypropylene glycol block copolymer)、壳聚糖、海藻酸钠，以及它们的衍生物或混合物。