專利名稱：一種用于功能基因組研究的組織芯片、及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物芯片領域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于功能基因組研究的 組織芯片、及其制備方法和應用。
背景技術：
隨著許多生物基因組測序的完成，不同生物的功能基因組研究迅速發(fā)展。而 不斷革新的cDNA芯片和基因芯片技術是功能基因組研究的強有力手段，通過高 通量的芯片技術可以篩選出成百上千的差異表達基因，然而傳統(tǒng)分子生物學手段 對芯片篩選出的差異表達基因的驗證和研究都顯得十分不足。傳統(tǒng)的RT-PCR、熒 光定量PCR等都只能對芯片檢測的結果進行驗證，而不能驗證、研究差異表達基 因的時空表達性；傳統(tǒng)的原位雜交只能一條基因探針對應一個組織樣品進行驗證， 不能與高通量的芯片技術相匹配。因此，本領域迫切需要開發(fā)新的研究技術，以便能同高通量的芯片技術相匹 配，驗證、研究差異表達基因的時空表達性。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種與基因芯片技術相匹配的高通量、經濟、有效 的用于功能基因組研究的組織芯片。本發(fā)明的另一目的是提供制備上述組織芯片的方法。 本發(fā)明的再一目的是提供上述組織芯片在功能基因組研究方面的用途。200710062946.0說明書第2/6頁根據(jù)本發(fā)明的組織芯片包括基片和位于所述基片表面的石蠟切片，其中，所 述石蠟切片具有多個按照組織動態(tài)發(fā)育過程排列的處于不同發(fā)育時期的組織樣品點。優(yōu)選地，所述石蠟切片的厚度為6 8微米；所述石蠟切片具有25 250 個組織樣品點；以及每個發(fā)育時期的組織樣品點重復20 30次。根據(jù)本發(fā)明的制備組織芯片的方法包括以下步驟1) 在空白石蠟塊打出多個點樣孔，優(yōu)選所述點樣孔的直徑為1.5 2.0 毫米，相鄰點樣孔之間的中心距離為2 5毫米；2) 在所述點樣孔中植入不同發(fā)育時期的組織樣品芯，優(yōu)選每個發(fā)育時期 的樣品組織有20 30個樣品點重復，并且加熱、優(yōu)選在5(TC烘箱中處理2小時，使組織樣品芯同 石蠟塊融合；3) 將由步驟2)得到的石蠟進行切片，優(yōu)選切片厚度為6 8微米；以及4) 將由步驟3)得到的石蠟切片置于基片上，獲得組織芯片。本發(fā)明還提供了上述組織芯片在功能基因組研究方面的應用。進一步，本發(fā)明提供了一種使用上述芯片研究差異表達基因在組織發(fā)育 過程中的時空表達性的方法，所述方法包括以下步驟-a) 使用基因芯片技術篩選差異表達的基因，并標記所述基因；b) 制備上述差異表達基因的同源組織芯片，包括以下步驟 I)在空白石蠟塊打出多個點樣孔；II) 在所述點樣孔中植入與上述差異表達基因同源的處于不同發(fā)育時期 的組織樣品芯，并且加熱使組織樣品芯同石蠟塊融合；III) 將步驟II)得到的石蠟進行切片；以及IV) 將通過步驟III)得到的石蠟切片置于基片上，獲得組織芯片，C)將上述差異表達基因和其同源組織芯片雜交，組織芯片原位雜交結果 與基因芯片技術揭示的差異表達基因的表達模式相比較，驗證基因芯片的結果， 研究差異表達基因在組織發(fā)育過程中的時空表達性。本發(fā)明的發(fā)明人經過技術實踐和理論分析，開發(fā)了組織發(fā)育過程的組織 芯片的新工藝、新用途，在此基礎上完成了本發(fā)明。用于本發(fā)明的組織材料沒有特別限制。代表性的組織材料是小麥小穗發(fā) 育不同時期的雄蕊材料，具體包括雌雄蕊分化期、藥隔形成期、四分體時 期、單核花粉期、雙核花粉期的雄蕊組織樣品。用于本發(fā)明的基片沒有特別限制，可以選擇組織芯片領域常用的各種基 片，基片要求透明、無色、不受有機溶劑腐蝕。優(yōu)選基片是經過聚一L-賴氨 酸處理的載玻片。在本發(fā)明中，對組織芯片設計中的點樣孔大小、間距和點樣密度沒有特 別限制，組織芯片設計的參數(shù)取決于組織樣品的大小。在本發(fā)明中，對組織芯片中固定的組織種類沒有特別限制。用于本發(fā)明的石蠟切片厚度沒有特別限制，為了進行原位雜交，通常切 片的厚度為5 8微米。本發(fā)明中所使用的組織固定技術、石蠟包埋技術、以及切片技術沒有特 別限制，可以選用本領域的常規(guī)技術。本發(fā)明的組織芯片的應用范圍為與基因芯片技術相結合，運用原位雜 交技術，研究組織發(fā)育過程中基因芯片技術篩選出的差異表達基因的時空表 達性。根據(jù)本發(fā)明的組織芯片可以與基因芯片技術相結合，高通量、經濟、 有效地驗證研究芯片技術篩選出的差異表達基因在組織動態(tài)發(fā)育過程中的 時空表達性。具體而言，通過高通量的基因芯片技術篩選出大量的差異表達基因，由 于用于芯片分析的RNA來源于某一組織的不同細胞類型(在植物中，這種 現(xiàn)象很普遍)，傳統(tǒng)的RT-PCR、熒光定量PCR都只能驗證基因芯片的檢測 結果，而不能揭示差異表達基因的時空表達性；傳統(tǒng)的原位雜交技術，只能 一條基因一個組織樣品進行原位雜交分析，不能同基因芯片技術的高通量相 匹配。而本發(fā)明的組織發(fā)育過程的組織芯片可以于高通量的基因芯片技術相 匹配，標記一條差異表達基因，可以對多個發(fā)育時期的多個組織樣品進行原 位雜交，由于不同時期的組織樣品在均一化的條件下完成雜交，進而可以橫 向平行比較不同時期組織的原位雜交結果，并可以將這一結果同基因芯片檢 測結果縱向比較，從而研究基因的時空表達性。因而，本發(fā)明制作的組織芯片、以及與基因芯片技術相結合的分析方法， 可以用于研究差異表達基因在組織發(fā)育過程中動態(tài)的時空表達性。本發(fā)明的 組織芯片以及新型的研究方法是功能基因組研究的有效手段。


圖1顯示本發(fā)明的實施例1的組織芯片的設計原理。 圖2顯示局部的本發(fā)明的組織芯片的顯微結構。圖3顯示雌雄蕊分化期、藥隔形成期、四分體時期、單核花粉期和雙核 花粉期的雄蕊組織的基因表達譜分析。圖4顯示TCCP1基因在雌雄蕊分化期、藥隔形成期、四分體時期、單 核花粉期和雙核花粉期的表達模式。圖5顯示TCCP1基因與組織芯片原位雜交結果。
具體實施方式
實施例l組織發(fā)育過程的組織芯片的制備 1.材料和方法組織材料來源于小麥小穗發(fā)育的雌雄蕊分化期、藥隔形成期、四分體時期、 單核花粉期和雙核花粉期的雄蕊組織，每個一發(fā)育時期的雄潔組織重復25次，組 織芯片密度為100芯/片，切片厚度為7微米，如圖1所示。 2.結果組織芯片脫點率小于5%，番紅染色表明雄蕊組織的顯微結構分明，未出現(xiàn)組 織結構變形，結果如圖2所示。實施例2目的基因與組織芯片的原位雜交1. 材料和方法組織芯片來源于實施例1制備的組織芯片。分析雄蕊組織雌雄蕊分化期、藥隔形 成期、四分體時期、單核花粉期和雙核花粉期的基因表達譜，如圖3所示，挑選 目的基因TCCP1， TCCP1基因的表達模式如圖4所示。將TCCP1基因進行探針標記， 與實施例1中的組織芯片進行原位雜交。2. 結果組織芯片原位雜交的結果表明在單核花粉期檢測到原位雜交信號，雜交信號分 布在花粉粒、花粉囊壁以及藥隔維管束的細胞中；在三核花粉期也檢測到雜交信 號，其雜交信號弱于單核花粉期的雜交信號，這一時期的雜交信號分布在藥隔維 管束的細胞中。單核花粉期和三核花粉期的原位雜交結果如圖5所示。TCCP1基因 原位雜交信號強弱的結果同芯片技術檢測的結果相一致，即在單核花粉期TCCP1 基因的表達量最多，在三核花粉期TCCP1基因受到抑制，基因的表達量減少。組 織芯片原位雜交結果在驗證基因芯片結果的基礎上，進一步揭示出TCCP1基因表 達的空間分布。在單核花粉期TCCP1基因分布在花粉粒、花粉囊壁以及藥隔維管 束的細胞中，在三核花粉期TCCP1基因集中分布在藥隔維管束的細胞中。
權利要求
1. 一種組織芯片，所述組織芯片包括基片和位于所述基片表面的石蠟切片，其特征在于，所述石蠟切片具有按照組織動態(tài)發(fā)育過程排列的處于不同發(fā)育時期的組織樣品點。
2、 如權利要求1所述的組織芯片，其特征在于，所述石蠟切片的厚度 為6 8微米。
3、 如權利要求1所述的組織芯片，其特征在于，所述石蠟切片具有25 250個組織樣品點。
4、 如權利要求1所述的組織芯片，其特征在于，每個發(fā)育時期的組織樣 品點重復20 30次。
5、 一種制備組織芯片的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟1) 在空白石蠟塊打出點樣孔；2) 在所述點樣孔中植入不同發(fā)育時期的組織樣品芯，并且加熱使組織 樣品芯同石蠟塊融合；3) 將由步驟2)得到的石蠟塊進行切片；以及4) 將由步驟3)得到的石蠟切片置于基片上，獲得組織芯片。
6、 如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述點樣孔的直徑為1.5 2.0毫米。
7、 如權利要求5所述的方法，其特征在于，相鄰點樣孔之間的中心距 離為2 5毫米。
8、 如權利要求1所述的組織芯片在功能基因組研究方面的應用。9、 一種使用權利要求1所述芯片研究差異表達基因在組織發(fā)育過程中 的時空表達性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟a) 使用基因芯片技術篩選差異表達的基因，并標記所述基因；b) 制備上述差異表達基因的同源組織芯片，包括以下步驟I) 在空白石蠟塊打出多個點樣孔；II) 在所述點樣孔中植入與上述差異表達基因同源的處于不同發(fā)育時期 的組織樣品芯，并且加熱使組織樣品芯同石蠟塊融合；III) 將由步驟II)得到的石蠟塊進行切片；以及IV) 將由步驟III)得到的石蠟切片置于基片上，獲得組織芯片，C)將上述差異表達基因和其同源組織芯片雜交，從而獲得所述差異表 達基因在組織發(fā)育過程中的時空表達性結果。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物芯片領域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于功能基因組研究的組織芯片、及其制備方法和應用。本發(fā)明的組織芯片包括基片和位于所述基片表面的石蠟切片，其中，所述石蠟切片具有按照組織動態(tài)發(fā)育過程排列的處于不同發(fā)育時期的組織樣品點。根據(jù)本發(fā)明的組織芯片可以與基因芯片技術相結合，高通量、經濟、有效地驗證研究芯片技術篩選出的差異表達基因在組織動態(tài)發(fā)育過程中的時空表達性。
文檔編號G01N33/48GK101231282SQ20071006294
公開日2008年7月30日 申請日期2007年1月23日 優(yōu)先權日2007年1月23日
發(fā)明者唐忠輝, 張立平, 迪 楊, 趙昌平 申請人:北京市農林科學院