基因芯片技术在中药治疗糖尿病机制的研究中的作用.pdfVIP

基因芯片技术在中药治疗糖尿病机制研究中的作用1 柴可夫，黄晓玲 浙江中医药大学，浙江杭州 （310053 ） E-mail：ckf666@163.com 摘 要：基因芯片技术是一种高通量筛选药物的研究手段 可以在同一时刻对成千上万个基 因的表达情况进行分析。在中药治疗糖尿病的作用机制研究中，基因芯片通过检测药物对糖 尿病基因表达水平的影响，从而筛选治疗糖尿病的有效中药。 关键词：基因芯片技术；中药；糖尿病；作用机制 中图分类号：R 中药的有效成分十分复杂，传统的药理研究方法周期长，耗时多，所需财力大。基因芯 片技术的出现为我们提供了从基因层级全面探讨降糖中药作用机制的契机。采用基团芯片研 究，在DNA芯片的表面，以微阵列的方式固定大量(可达10000个／cm)并行的寡核苷酸或 cDNA探针，借此可以对生物体整个基因组的基因表达进行测定，从而确定药物作用的靶点， 大大加快有效中药和中药有效成分的大规模筛选过程。 1. 基因芯片原理及在中药研究中的应用 基因芯片(gene chip)，又称DNA微矩阵（DNA microarray ），是指将许多特定的寡核苷酸 片段或基因片段有序地、高密度地排列固定于支持物上，待测的样品核酸分子经过标记，与 固定在载体上的DNA阵列中的点按碱基配对原理同时进行杂交。杂交形式属于固-液杂交， 与膜杂交相似。通过激光共聚焦荧光检测系统等对芯片进行扫描，检测杂交信号强度而获取 样品分子的数量和序列信息，用计算机软件进行数据的比较和分析，从而对基因序列及功能 进行大规模、高通量的研究[1] 。基因芯片作为一个技术平台，已应用于生命科学的许多领域， 尤其在中药的药理、药效和不良反应等研究方面将有无可限量的前景。 1.1 中药作用靶点与作用机制 由于中药品种繁多，成分复杂，选择疗效确切、作用机制明确的药物难度较大。基因芯 片技术的出现和发展有可能简化研究的过程和大大降低研究的难度，可以从疾病及药物两个 角度对生物体的多个参量同时进行研究， 发现和筛选靶标(即疾病相关分子) ，并同时获取 大量其他相关信息。进行药物筛选的方法可有：①在DNA芯片的表面，以微阵列的方式固 定大量(可达10000个／cm)并行的寡核苷酸或cDNA探针，借此对生物体整个基因组的基因表 达进行测定，从而确定药物作用的靶点。②利用基因芯片比较正常组织(细胞)及病变组织(细 胞) 中大量相关基因表达的变化，从而将所发现的一组疾病相关基因作为药物筛选靶标。表 达明显发生变化的基因常与发病过程及药物作用途径密切相关，很可能是药物作用的靶点或 继发事件，可作为药物进一步筛选的靶点或验证已有的靶点。 1.2 中药的毒性评价 在中药新药研究中，许多药物因其所具有的毒副作用而开发失败。同时某些中药中的毒 性成分又是有效成分，了解其剂量与毒副作用之间的关系十分重要。观察药物处理后细胞、 组织和器官基因表达的差异，可以对药物的毒性程度及代谢特点有初步的了解。将可能受中 1本课题得到国家教育部博士点专项科研基金 (20050344003) 的资助。 -1- 药毒性影响的基因，包括凋亡、细胞周期调控、药物转化和代谢、DNA复制及修复、热休 克、氧化应激反应等相关的基因，制备成基因芯片，从动物或暴露于药物的培养组织中提取 的相匹配遗传物质与芯片上的探针结合，根据检测到的信息分析药物中的有毒成分，从而采 取防护措施，控制剂量范围，寻找拮抗药物等，以避免毒副作用的发生。 1.3中药个体化治疗 中医治病注重个体差异，而基因芯片技术具有高通量、高效率的优势，可成为发展中药 给药个体化的有利手段。一方面，在治疗前，可将与中药反应相关的基因制成基因芯片，检 测患者相关基因的变异情况， 了解机体对药物的反应程度，可以精确中药用药方案，提高 药物疗效，避免某些毒副作用的发生。另一方面，在中药治疗开始后，将表达上可能发生改 变的基因制成基因芯片，监测病情变化，及时调整用药，减少药物滥用，防止耐药性的发生。 2. 基因芯片对中药治疗糖尿病作用机