监视基因的“眼睛”

【美国《纽约时报》４月８日文章】题：计算机和生物学的结合：ＤＮＡ芯片（作者
尼古拉斯·韦德）
在一间类似于硅谷许多其他车间的“洁净车间”里，一组技术人员正在利用任何一家半导体工厂中常用的设备组装一批芯片。但是这些芯片并不是用层状硅制造的，它们是用ＤＮＡ制成的。ＤＮＡ是构成基因的材料。设计这些芯片并不是用于计算的，而是用于读取活组织基因组随进化而来的涌动信息流。
这种生物学和计算机的惊人交叉是由一家名为艾菲梅特里克斯（Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ）的公司设计的。制药公司和学术界的生物学家正在测试该公司制造的第一批ＤＮＡ芯片。艾菲梅特里克斯原型芯片已经能够读取基因表达和检测具有癌变倾向的某些基因突变，这意味着它们在甄别有患癌症倾向的人群方面可能发挥重要作用。
一些专家说，功能更强的这类芯片可以设计用于监测人体ＤＮＡ所有同位置上的遗传变化，从而可以预测某人易患多种疾病的可能性。美国马里兰州罗克韦尔人类基因组学公司总经理威廉·赫塞尔廷博士说：“这是一项真正非凡而又有价值的技术。”
该公司目前只营销一种产品，它是一种在艾滋病病毒产生抗药性时跟踪其基因突变的芯片。第二种产品很快将出现，它将检查出在许多种癌症中发生突变的Ｐ５３基因的变化。
该芯片的基本思想是，将生命的化学过程转化为一种静态形式，这种形式可编程用来监视特定基因。这种芯片决不是有生命的东西，虽然它们是由ＤＮＡ组成，并且它的程序是根据任何一种它们针对的基因的序列编制而成（由于许多基因的化学单位排列顺序、即ＤＮＡ序列现在已经确定，因此在许多情况下，要预先知道基因密码并不是很困难的事）。实际上，根据设计，芯片中的ＤＮＡ可用化学方式识别真正的基因，这种识别非常精确，连基因起作用的活跃程度和它携带了何种突变都可以显示出来。
这种芯片是面积与１０美分镍币差不多的正方形玻璃片，包在一个很小的黑色管套中。玻璃上是一层肉眼看不见的被称为探头的ＤＮＡ纤维。将要检测的基因分为几个片段，用一种荧光化学物质作标记，并以溶液形式注射到放芯片的管套中。
然后用一束激光扫描该芯片，从而使基因片段与探头一致的地方发出荧光。由于ＤＮＡ纤维层的绘制方式，发光的形式便表明了目标基因的序列，或说是ＤＮＡ单位的排列顺序。
艾菲梅特里克斯公司制造的芯片对１５名病人的ＢＲＣＡＩ基因（该基因与遗传型乳腺癌有关）进行了诊断，正确率达到１４／１５，而且没有一例误诊。全国人类基因组研究所的弗朗西斯·科林斯博士说，虽然有一个突变该芯片没有诊断出来，但是这“根本不是一个致命障碍”，因为存在提高其诊断准确率的办法。他认为，该芯片在人口筛查方面是有价值的，他正在计划研制第二代可同时检查３种基因的芯片。
艾菲梅特里克斯芯片不仅能够同时监测数以千计的基因，而且还能够测量细胞中每个基因的活性。艾菲梅特里克斯基因组研究主任戴维·Ｊ·洛克哈特博士利用已经全部解析的６５００个基因设计出一块芯片，并正在设计能够同时监测５万个人体基因的新芯片。这就使在尽可能最细微的尺寸上分析人体生理学成为可能，确切地说，是分析基因视不同的工作任务进行开和关成为可能。