基因芯片(Gene chip)技术是指通过微阵列(Microarray)技术将高密度DNA片段通过高速机器人或原位合成方式以一定的顺序或排列方式使其附着在如膜、玻璃片等固相表面，以同位素或荧光标记的DNA探针，借助碱基互补杂交原理，进行大量的基因表达及监测等方面研究的技术。
基因芯片技术的原理
基因芯片的测序原理是杂交测序方法，即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法，在一块基片表面固定了序列已知的靶核苷酸的探针。当溶液中带有荧光标记的核酸序列与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。据此可重组出靶核酸的序列。
下图为agilent表达谱芯片的大致原理：样本RNA经过反转录得到双链cDNA，再用体外转录的方式得到cRNA，由于体外转录过程中加入了带荧光标记的反应物，所以得到的cRNA便是带有荧光标记，再将其与芯片上的探针杂交，根据设计芯片时的探针位置和荧光强度分布比对分析得出样本的核酸序列。
图2 | agilent表达谱芯片实验原理
基因芯片的类型
基因芯片类型较为繁多，可以依据不同的分类方法进行分类，一般可分为以下几种：
- 按照载体上所添加DNA种类的不同，基因芯片可分为寡核苷酸芯片和cDNA芯片两种。
- 按照载体材料分类：载体材料可分为无机材料和有机材料两种。
- 按照点样方式的不同可以分为原位合成芯片、微矩阵芯片、电定位芯片三种。
基因芯片的应用
基因芯片可用于基因表达检测、突变检测、基因组多态性分析和基因文库作图以及杂交测序等方面，在疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域都能发挥作用。
| 表达谱芯片 | 通过比较基因的表达差异以揭示生物学现象或疾病发生的分子机制是高通量研究的一个常用策略。利用表达谱芯片能够快速得到基因表达谱的变化，广泛应用于生物学与医学的基础研究、疾病诊断、新药开发、环境保护等许多方面。 |
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| lncRNA芯片 | 长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一类转录本长度超过200nt、不编码蛋白的RNA。lncRNA能在表观遗传、转录及转录后水平上调控基因表达。lncRNA芯片可以快速、高效地筛选出与疾病或特定表型相关的差异lncRNA，为人类疾病的发生、发展和防治提供理论依据。 |
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| miRNA芯片 |
检测miRNA表达水平、差异miRNA筛选、差异miRNA靶基因预测 项目文章 欧易客户通过miRNA芯片技术发现外泌体途径诱导上皮性卵巢癌发展的作用机制 |
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| 类别 | 相关技术 |
| 成像学 | 原子力显微镜(AFM)、蛋白芯片扫描、能量色散X射线光谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、基因芯片扫描、扫描声学显微镜(SAM)、进动电子衍射(PED)、原子探针断层扫描(APT)、透射电镜(TEM)、球差校正扫描透射电子显、聚焦离子束(FIB)、阴极荧光光谱/阴极发光扫、冷冻扫描电镜(CryO-SEM)、电子東感应电流(EBIC)、组织芯片扫描 |
| 光谱学 | 电子背向散射衍射 (EBSD)、X 射线衍射 (XRD)、石墨炉原子吸收光谱法、中子衍射、激光行射法 (LDPS)、光学轮廓测量 (OP)、氢前向散射光谱 (HFS)、X 射线荧光 (XRF)、折射仪折光仪测试 (RM)、傅里叶变换红外光谱 (FTI)、激光诱导击穿光谱 (LIBS)、粒子诱导的 X 射线发射 (PI)、拉曼光谱法 (Raman)、X 射线反射率 (XRR)、紫外 / 可见光 / 近红外光谱、电子能量损失谱 (EELS)、纳米压痕 (NI)、同步辐射 X 射线荧光分析、全反射 X 射线荧光 (TXRF)、发射率 / 热辐射比 (EV)、原位 XRD、卢瑟福背散射 (RBS)、核磁共振光谱 (NMR)、原位傅里叶变换红外、X 射线光电子能谱 XPS 光谱、电热汽化 ICP 光学发射光谱、同步辐射吸收谱 (XAFS)、椭圆偏振光谱法 (SE)、核反应分析 (NRA)、原位 X 射线光电子能谱、俄歇电子能谱 (AES/Auger) |
| 色谱学 | 凝胶渗透色谱 (GPC)、气相色谱 - 质谱法 (GC-MS)、液相色谱 - 串联质谱 (LC-MS-MS)、仪器气体分析 (IGA)、残余气体分析 (RGA)等 |
| 质谱学 | 高分辨率质谱 (HRIS)、电感耦合等离子体发射光谱、气相色谱 - 串联质谱 (GC-MS)、电感耦合等离子体质谱、热解气相色谱 / 质谱 (GC-MS)、二次离子质谱 (SIMS)、仪器气体分析 (IGA)、液相色谱质谱 (LC-MS)、激光剥蚀电感耦合等离子、飞行时间二次离子质谱、气相色谱 - 质谱 (GC-MS)、基质辅助激光解吸 / 电离、电感耦合等离子体 (ICP)、辉光放电质谱 (GDMS) |
| 理化学 | 差示扫描量热法 (DSC)、固体和液体的密度测走、材料测试分析鉴定、镀层分析、X 射线实时成像 (RTX)、膨胀扩张测量法 (Dilatomet)、材料表征分析、翘曲分析、张力测量法 (TSM)、破坏性物理分析 (DPA)、材料失效分析、污染物识别、热重 - 差热分析 (TG-DTA)、痕量微量元素分析、表面分析、盐雾测试、接触角和液滴形状测量、化学分析、电子故障分析、表面积和孔径测定 (BET-DF)、差分霍尔效应计量 (DHEM) |
| 功能测试 | 功能测试相关内容包括电子测试与可靠性，失效分析、涵盖 ATE，ESD 测试，故障分析，FIB 电路编辑，老化和 REL，PCB 设计和翘曲分析等 |
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