[发明专利]基因转录物比较分析

说明书

1.发明领域

本发明属于分子生物学和计算机科学领域；更确切地说，本发明描述了分析基因转录物的方法和分析细胞与组织的遗传表达的方法。

2.发明背景

直到最近，分子生物学的历史还由“一次一个基因”方式写成。科学家们观察了细胞的物理变化，从细胞或其环境中分离出混合物，提纯了蛋白，将蛋白测序并由此制备了探针以寻找其相应的基因。

最近，不同的国家已经设立了大量的项目来对人类基因组的几十亿个碱基测序，这些项目的典型步骤是：先将基因组分为染色体的大片段，然后确定这些片段的序列，再分析这些序列与已知蛋白或是蛋白的被称为基元(motif)部分的一致性。不幸的是，大多数基因组DNA并不编码蛋白，虽然其被假定为对细胞合成蛋白的能力有作用，其与医学上应用的关系目前并未为人们所知。

第三种方法包括只对编码积极参与合成蛋白的细胞机制的转录物(即mRNA)进行测序，。其优点在于细胞已经编辑剪除了所有不编码的DNA，使确认RNA中编码蛋白的部分相对容易些。对研究基因的工作者来说，这种途径的用途并不很一目了然。事实上，最初提出cDNA测序时，这种方法曾受到负责基因测序者的严厉指责。例如，美国人类基因组项目主席将cDNA测序贬为无价值的，并且拒绝为其提供资金。

在本公开内容中，我们给出分析DNA的方法，包括分析cDNA文库的方法。基于我们的分析和研究，我们把每一种单独基因产物视作信息的“象素”，其与(并只与)基因的表达相关。在此我们给出一种方法，此方法能将基因表达信息的单独“象素”组合成单一基因转录物的“图象”，在图象中，每个单独的基因同时可见，并且使基因象素间的关系容易看到和理解。

我们进一步给出一种新的我们称为电子减法(electronic subtraction)的新方法。电子减法能使研究基因的科研人员将单一的图象转变为活动的画面，画面描述细胞或完整组织水平上基因表达的瞬态或动力学过程。正是这种对细胞或器官水平上的细胞机制“运作”的认识形成了本新发明。本发明为活细胞的生理学进程提供了新的视角，并且为揭示和发现医学上新的治疗和诊断途径提供了希望。

我们给出了第二种我们称之为“电子Northern”的方法，该方法能够跨越多种细胞和组织追踪某单一基因的表达。

核酸(DNA和RNA)，其序列携带遗传信息并由此而成为生命的基本分子。在所有活体生物，包括细菌、真菌、病毒、植物和动物中都发现有核酸。不同细胞、组织和生物体在一段时间内，在不同条件、不同处理和培养下测定其不同核酸的相对丰度是很有意义的。

人体的所有可分裂细胞，都有同一套23对染色体。据估计，这些常染色体和性染色体编码约100,000个基因。据信不同类型细胞间的差别反映了这100,000个左右基因的不同表达。了解在不同细胞中的哪些基因被转录，且知道转录物的相对丰度，就能回答生物学的基本问题了。

以前，通过标准的分子生物学技术如PCR，Northen印迹分析或其它类型DNA探针分析如原位杂交，本领域只能一次分析少数已知的基因。每一种上述的方法一次可分析的仅是已知基因和/或少数基因的转录物。参考文献：Nucl.Acids Res.19，7097-7104(1991)；Nucl.Acids Res.18，4833-42(1990)；Nucl.Acids Res.18，2789-92(1989)；European J.Neuroscience2，1063-1073(1990)；Analytical Biochem.187，364-73(1990)；Genet.AnnalsTechn.Appl.7，64-70(1990)；GATA 8(4)，129-33(1991)；Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85，1696-1700(1988)；Nucl.Acids Res.19，1954(1991)；Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88，1943-47(1991)；Nucl.Acids Res.19，6123-27(1991)；Proc.Natl.Acad.Sci.USA85，5738-42(1 988)；Nucl.Acids Res.16，10937(1988).