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2006年8月28日，星期一

诸如计算机之类的高科技实验室工具通常会随着其分析能力的扩展而公开更新。在9月刊的《分子诊断学杂志》上，NIH受资助者报告说，他们已经开发出了第二代“ MitoChip v2.0硅芯片实验室”，该芯片首次快速，可靠地对所有线粒体DNA进行了测序。线粒体是为我们的细胞提供动力的能量细胞器，其独特之处在于它们具备与细胞核中所存储的DNA不同的自身遗传指令。

这组作者说，他们的全序列芯片将是加速线粒体DNA研究的关键工具，而线粒体DNA则是一个日益受到科学关注的领域。这种兴趣源于表明每个人线粒体DNA中自然序列变异和/或突变的数据可能在癌症诊断，老年医学和刑事法医学等领域具有生物学信息的数据。

巴尔的摩约翰霍普金斯大学医学院的科学家约瑟夫·卡利法诺博士（Dr. Joseph Califano）说，根据该论文的资深作者，MitoChip v2.0在他的团队中显示出比其前身对头颈癌样品序列变异更敏感的灵敏度。 v2.0还检测到非编码D循环中的近三打变体，长期以来一直被认为是无人测序领域，而原始的MitoChip则不包括。

Califano说：“目前，我们还没有预见到MitoChip v3.0，”他的研究得到了美国国立卫生研究院国家牙科和颅面研究所的支持。 “ v2.0是一个非常好的工具，因为我们已经将500种最常见的单倍型（或已知DNA变异的分组模式）排列在线粒体公共数据库中。”

线粒体是散布在整个细胞质中的长方形，线状结构。每个人类细胞中存在数百至数千个线粒体，占据其细胞质的四分之一。线粒体有时被非正式地称为“细胞发电厂”，它将有机物质转化为ATP，即细胞的能量货币，没有它，生命就会终止。

早在1920年代，科学家就发现线粒体可能在引发癌症中起作用的线索。但是，像细胞核中的其他DNA一样，科学家在整个20世纪的大部分时间里都缺乏所需的研究工具来系统地研究线粒体基因组或整个基因组的化学组成及其与人类疾病的关系。

在1980年代初期，英国的科学家完成了当时的赫尔克勒壮举，对完整的人类线粒体基因组进行了测序。基因组由16568个碱基对或DNA单元组成，并编码37个连续基因。

到1996年，新技术带来了新机遇。位于加利福尼亚州圣克拉拉的Affymetrix公司的科学家开发了首个线粒体测序微阵列。大约四分之一的大小，硅芯片通过光刻技术对其退火了多达135,000个短的，排列的DNA序列位，这些位点共同跨越了线粒体DNA的大部分单链。

该芯片利用了DNA作为双链分子自然存在的事实。通过收集线粒体DNA并将其分解成短的单链位，科学家证明了每个位将与排列在芯片上的互补序列配对或杂交。通过粗略的类比，每一位就像一个粘在其镜像上的独特磁铁。

但是，如果提取的DNA包含退火至芯片上的标准共有序列的突变或其他变异，则具有这些变化的位对于读取芯片的经过特殊设计的计算机软件程序来说将显得异常。该软件程序不仅会读取“碱基检出”过程中预期的DNA碱基的身份，而且还会读取这些变异的那些碱基的身份。

Affymatrix芯片使实验室能够比传统的手动和自动化策略更快地对线粒体基因组进行重测序。同样重要的是，就像iPod对音乐爱好者一样，该芯片为实验室提供了广泛的技术平台，可根据他们的研究兴趣来定制阵列。

2004年，约翰·霍普金斯大学的Anirban Maitra博士及其同事使用MitoChip v1.0做到了这一点。除了实质性的技术创新可以大大提高芯片的速度和速度之外，v1.0还标志着首个被设计为潜在的癌症筛查工具的线粒体重测序微阵列。 “利用线粒体DNA，具有质量优势。”本月论文的作者Anirban Maitra博士说，他的研究得到了NIH国家癌症研究所的支持。 “尽管核DNA每个基因仅包含两个拷贝，但实际上大多数细胞中都有数百个线粒体。如果要用数量有限的细胞来筛选唾液或其他体液以进行分析，那么线粒体DNA可以为您提供更多的工作机会，并有更多的机会检测可能与癌症发展相关的突变。”

Maitra博士说，尽管最初的Mitochip分配基地电话的成功率达到96％，但仍有改进的空间。由博士领导Hopkins小组的Shaoyu Zhou和Keyaunoosh Kassauei共同完成了MitoChip v2.0。在本月的《分子诊断学杂志》上有报道。它产生了与前代产品基本相同的碱基检出成功率，在复制实验中显示出近乎完美的可重复性，并且比第一代芯片检测到更多变异。

作为原理上的证明，Mitochip v2.0还检测到14个头部和颈部肿瘤样本的非编码D环中的31个变异。该计数中包括一些可能对该病有用的突变。

“真正有趣的是，没有人能够很好地研究这些D环变化，” Califano说，“它们显然存在于肿瘤细胞中，并且有一些选择过程。但是，它们的功能意义一直不为人所知。现在，您可以如此轻松地对D环进行测序，并开始为某些癌症中的关联而变得更加困难。”

美国国家牙科和颅面研究所（ http://www.nidcr.nih.gov ）是该国口腔，牙齿和颅面健康研究的主要资助者。 http://www.nidcr.nih.gov/ 。 NCI成立于1937年，是联邦政府负责癌症研究的主要机构，是位于马里兰州贝塞斯达的NIH的27个研究所和中心中最古老的。

关于美国国立卫生研究院（NIH）：美国国立卫生研究院（NIH）是美国的医学研究机构，包括27个研究所和中心，并且是美国卫生与公共服务部的组成部分。 NIH是进行和支持基础，临床和转化医学研究的主要联邦机构，并且正在调查常见和罕见疾病的病因，治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息，请访问www.nih.gov 。

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