一種用於功能基因組研究的組織晶片、及其製備方法和應用的製作方法
2024-04-08 15:27:05
專利名稱：一種用於功能基因組研究的組織晶片、及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及生物晶片領域，具體地，本發明涉及一種用於功能基因組研究的 組織晶片、及其製備方法和應用。
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展。而 不斷革新的cDNA晶片和基因晶片技術是功能基因組研究的強有力手段，通過高 通量的晶片技術可以篩選出成百上千的差異表達基因，然而傳統分子生物學手段 對晶片篩選出的差異表達基因的驗證和研究都顯得十分不足。傳統的RT-PCR、熒 光定量PCR等都只能對晶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， 不能與高通量的晶片技術相匹配。因此，本領域迫切需要開發新的研究技術，以便能同高通量的晶片技術相匹 配，驗證、研究差異表達基因的時空表達性。發明內容本發明的目的是提供一種與基因晶片技術相匹配的高通量、經濟、有效 的用於功能基因組研究的組織晶片。本發明的另一目的是提供製備上述組織晶片的方法。 本發明的再一目的是提供上述組織晶片在功能基因組研究方面的用途。200710062946.0說明書第2/6頁根據本發明的組織晶片包括基片和位於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發育過程排列的處於不同發育時期的組織樣品點。優選地，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；以及每個發育時期的組織樣品點重複20 30次。根據本發明的製備組織晶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育時期的組織樣品芯，優選每個發育時期 的樣品組織有20 30個樣品點重複，並且加熱、優選在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)得到的石蠟切片置於基片上，獲得組織晶片。本發明還提供了上述組織晶片在功能基因組研究方面的應用。進一步，本發明提供了一種使用上述晶片研究差異表達基因在組織發育 過程中的時空表達性的方法，所述方法包括以下步驟-a) 使用基因晶片技術篩選差異表達的基因，並標記所述基因；b) 製備上述差異表達基因的同源組織晶片，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於不同發育時期 的組織樣品芯，並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)得到的石蠟切片置於基片上，獲得組織晶片，C)將上述差異表達基因和其同源組織晶片雜交，組織晶片原位雜交結果 與基因晶片技術揭示的差異表達基因的表達模式相比較，驗證基因晶片的結果， 研究差異表達基因在組織發育過程中的時空表達性。本發明的發明人經過技術實踐和理論分析，開發了組織發育過程的組織 晶片的新工藝、新用途，在此基礎上完成了本發明。用於本發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 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。用於本發明的基片沒有特別限制，可以選擇組織晶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。優選基片是經過聚一L-賴氨 酸處理的載玻片。在本發明中，對組織晶片設計中的點樣孔大小、間距和點樣密度沒有特 別限制，組織晶片設計的參數取決於組織樣品的大小。在本發明中，對組織晶片中固定的組織種類沒有特別限制。用於本發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技術。本發明的組織晶片的應用範圍為與基因晶片技術相結合，運用原位雜 交技術，研究組織發育過程中基因晶片技術篩選出的差異表達基因的時空表 達性。根據本發明的組織晶片可以與基因晶片技術相結合，高通量、經濟、 有效地驗證研究晶片技術篩選出的差異表達基因在組織動態發育過程中的 時空表達性。具體而言，通過高通量的基因晶片技術篩選出大量的差異表達基因，由 於用於晶片分析的RNA來源於某一組織的不同細胞類型(在植物中，這種 現象很普遍)，傳統的RT-PCR、螢光定量PCR都只能驗證基因晶片的檢測 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，不能同基因晶片技術的高通量相 匹配。而本發明的組織發育過程的組織晶片可以於高通量的基因晶片技術相 匹配，標記一條差異表達基因，可以對多個發育時期的多個組織樣品進行原 位雜交，由於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，並可以將這一結果同基因晶片檢 測結果縱向比較，從而研究基因的時空表達性。因而，本發明製作的組織晶片、以及與基因晶片技術相結合的分析方法， 可以用於研究差異表達基因在組織發育過程中動態的時空表達性。本發明的 組織晶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顯示本發明的實施例1的組織晶片的設計原理。 圖2顯示局部的本發明的組織晶片的顯微結構。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基因與組織晶片原位雜交結果。
具體實施方式
實施例l組織發育過程的組織晶片的製備 1.材料和方法組織材料來源於小麥小穗發育的雌雄蕊分化期、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，每個一發育時期的雄潔組織重複25次，組 織晶片密度為100芯/片，切片厚度為7微米，如圖1所示。 2.結果組織晶片脫點率小於5%，番紅染色表明雄蕊組織的顯微結構分明，未出現組 織結構變形，結果如圖2所示。實施例2目的基因與組織晶片的原位雜交1. 材料和方法組織晶片來源於實施例1製備的組織晶片。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中的組織晶片進行原位雜交。2. 結果組織晶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，其雜交信號弱於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晶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 織晶片原位雜交結果在驗證基因晶片結果的基礎上，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. 一種組織晶片，所述組織晶片包括基片和位於所述基片表面的石蠟切片，其特徵在於，所述石蠟切片具有按照組織動態發育過程排列的處於不同發育時期的組織樣品點。
2、 如權利要求1所述的組織晶片，其特徵在於，所述石蠟切片的厚度 為6 8微米。
3、 如權利要求1所述的組織晶片，其特徵在於，所述石蠟切片具有25 250個組織樣品點。
4、 如權利要求1所述的組織晶片，其特徵在於，每個發育時期的組織樣 品點重複20 30次。
5、 一種製備組織晶片的方法，其特徵在於，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育時期的組織樣品芯，並且加熱使組織 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)得到的石蠟切片置於基片上，獲得組織晶片。
6、 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，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，其特徵在於，相鄰點樣孔之間的中心距 離為2 5毫米。
8、 如權利要求1所述的組織晶片在功能基因組研究方面的應用。9、 一種使用權利要求1所述晶片研究差異表達基因在組織發育過程中 的時空表達性的方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟a) 使用基因晶片技術篩選差異表達的基因，並標記所述基因；b) 製備上述差異表達基因的同源組織晶片，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於不同發育時期 的組織樣品芯，並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)得到的石蠟切片置於基片上，獲得組織晶片，C)將上述差異表達基因和其同源組織晶片雜交，從而獲得所述差異表 達基因在組織發育過程中的時空表達性結果。
全文摘要
本發明涉及生物晶片領域，具體地，本發明涉及一種用於功能基因組研究的組織晶片、及其製備方法和應用。本發明的組織晶片包括基片和位於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發育過程排列的處於不同發育時期的組織樣品點。根據本發明的組織晶片可以與基因晶片技術相結合，高通量、經濟、有效地驗證研究晶片技術篩選出的差異表達基因在組織動態發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 優先權日2007年1月23日
發明者唐忠輝, 張立平, 迪 楊, 趙昌平 申請人:北京市農林科學院