一、神奇的DNA芯片（论文文献综述）
张欣欣[1]（2021）在《基于DNA自组装的逻辑芯片》文中进行了进一步梳理随着人们对计算机需求的提高,出现了传统的计算机难以解决的复杂问题。一是信息处理规模的增加,对计算机数据存储的能力要求增加。二是近期全球芯片的短缺,让我们意识到提高芯片制作速度的重要性。由此而出现的DNA计算是解决两类问题的新技术,DNA四种碱基的排列组合扩大了信息存储量;DNA链的自组装和置换功能可以快速的完成DNA芯片的制作。DNA逻辑芯片是DNA计算的重要组成部分。DNA芯片包含芯片支持物、DNA探针,并将DNA探针固化于支持物表面。根据支持物的不同,将DNA芯片分为DNA无机芯片与DNA有机芯片。DNA无机芯片常用的支持物为硅片、玻璃等;DNA有机芯片常用的支持物为尼龙膜、聚丙烯膜等。本文借助于caDNAno、NUPACK等进行设计,通过DNA链的自组装,完成了以DNA为材料的DNA芯片支持物的设计与实现,此设计归属于DNA有机芯片支持物的创新;并将DNA逻辑计算模型编码为DNA链,设计了 DNA逻辑电路。最后通过将DNA逻辑电路固化于DNA支持物上,实现了 DNA逻辑芯片。实验使用琼脂糖凝胶电泳、非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和实时荧光PCR等技术,对DNA逻辑芯片进行了多方面的研究。一方面是DNA芯片支持物,我们知道现有的DNA芯片有机支持物,包含膜囊泡、碳化钛等,提出了使用DNA折纸作为DNA逻辑芯片的支持物。DNA折纸基于DNA自组装技术,使用M13噬菌体长链和订书钉链实现组装。DNA芯片支持物与DNA逻辑电路材料统一,提高了芯片的相融性。第二是逻辑电路的设计,本文使用DNA颈环作为基本功能链,存在输入链时,DNA颈环被打开,被打开的DNA颈环暴露隐藏区域,将报告链置换出,以此为基础,实现了“是”、“与”、“非”逻辑门以及DNA串联电路的设计。第三是将电路固化于支持物上。在支持物较为居中的位置,通过设计定位链,用来固化DNA逻辑电路所涉及到的功能链,与传统的特质孔径方式连接支持物相比,链杂交的操作更加简单。通过本次实验,我们体会到DNA具有天然的自组装性质,通过DNA自组装实现的纳米结构各式各样,具有设计性、操作性、编程性等特点。而DNA逻辑芯片既是分子计算的技术基础,亦可应用于生物医学,前景十分广泛。
余志文,于军,徐静平,周文利[2]（2000）在《神奇的基因芯片》文中进行了进一步梳理基因芯片运用微电子加工技术以及基因分子的自组装技术在微小芯片上组装成千上万个不同的DNA微阵列 ,实现以基因为主的生命信息的大规模检测。其显着优点在于 :高速、高效、耗费低、便于系统集成和大规模信息的适时处理。基因芯片技术的出现将会给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品和环境卫生监测等领域带来一场革命。本文简要介绍了基因芯片及其应用和近期研究的进展。
朱建鹏[3]（2017）在《特殊0-1整数规划问题的DNA芯片模型研究》文中研究说明自从Adleman博士将DNA序列信息和分子生物学技术相结合解决了有向Hamilton路径问题[1]以来,DNA计算为生物计算开辟了一片新天地,并且凭借其高度并行性、高存储、低耗能等优势而备受专家学者关注。随后,不少研究人员将DNA计算与遗传算法、模糊系统、神经网络等计算方法相结合,开辟了计算的新思路。许多学者将DNA计算应用于求解图与组合优化问题,先后提出了不同的DNA计算模型,解决了 3-SAT问题[2]、最大团问题[3～6]、最小顶点覆盖问题[7]、图顶点着色问题[8]等[9、10]。0-1规划问题是整数规划的特殊形式,是运筹学中的一个重要问题,其应用广泛,如指派问题、选地问题等均可视为0-1规划。解决该问题的常见算法有穷举法、隐枚举法、分支定界法等,但各个算法均存在优缺点,目前为止还没有哪种算法可以一劳永逸。近年来,有不少学者针对一些特殊的整数规划问题,先后提出了相应的DNA计算模型。部分组合优化问题（特别是NP-完全问题）和一些可满足性问题,一般都能转化为0-1整数规划问题。DNA芯片操作简单可行、并行性高,能有效避免实验操作及人为因素对计算结果造成的误差,实现计算过程自动化,提高了计算效率和可行解的准确性。因此DNA芯片在DNA计算乃至生物计算领域的优势得天独厚,有望成为新型生物计算芯片。文章首先对DNA计算相关的生物操作加以介绍,简单阐述DNA结构以及DNA计算的基本思想。其次,介绍0-1规划问题、特殊整数规划问题的几种DNA计算模型,并对其算法和思想加以对比分析。然后,对现有算法加以改进,融合分子生物技术和DNA芯片,利用荧光标记对一类特殊0-1整数规划问题提出了新的计算模型。最后,对论文进行总结,指出改进后的优点和仍需解决的问题。
陈智华[4]（2009）在《基于DNA计算自组装模型的若干密码问题研究》文中研究表明密码分析和密码设计是信息安全领域最重要的组成部分，它的发展关系到国家安全、经济安全和金融安全等多个方面。现代密码系统的安全性是建立在密钥搜索的指数增长时间复杂度上，而新兴的DNA计算具有超大规模并行性、高密度存储和低能耗等特性，不仅对传统密码安全提出了挑战，同时也为海量信息存储提供了新的存储和加密模式。实验已经证明DNA分子自组装是一种自底向上进行纳米尺度计算的有效机制。1维和2维的自组装作为DNA计算的工具，其并行计算能力已经得到认可，并得到了大量的研究。已经证明1维线性自组装具有正则语言的计算能力，而二维自组装的计算能力是图灵等价的。基于这样的背景，本文以DNA计算中的Tile自组装模型为核心，密码问题为主要研究对象，对DNA计算Tile自组装模型在密码中的各种应用及其有效性进行了探索研究，设计并实现了基于DNA计算Tile自组装的密码系统和密码算法破译模型，定量分析了DNA计算用于密码分析和数据加密的有效性、时间复杂度、空间复杂度。本文主要创新内容如下：首先，实现了基于DNA计算的一次一密密码系统。本文针对DNA计算的并行性和海量存储能力，使用DNA计算中的Tile自组装模型设计实现一次一密密码系统，为海量数据信息的加密存储和传输提供了新的方法。该密码系统包括加密子系统、密文提取子系统、密钥计算子系统和解密子系统，这四个子系统组成了一个完整的密码系统。同时使用已有的生物技术，实现了秘密密钥的安全传输。所有的子系统的Tile类型复杂度为（?）（1），计算时间复杂度为（?）（n）。最后，对该一次一密密码系统的安全性进行了分析，表明基于Tile模型和生物技术实现的密码系统可以保证海量数据的存储和传输安全。第二，基于自组装模型的编程能力，设计了使用自组装模型破译Diffie-Hellman算法的方法。首先根据g mod p，g2 mod p，…，gp-1mod p得到的整数值构建计算Tile，完成整数排列的自组装Tile系统。这里p为素数，g为这个素数的原根。通过PCR和凝胶电泳，可以读出不同的整数对应的g的幂次，即g的离散对数值。通过这样的方法，可以威胁到Diffie—Hellman密钥交换的安全。整个系统使用（?）（p）种Tile类型和（?）（p）的组装时间来完成整数的排列。这个模型对于有限位数的Diffie-Hellman算法是有效的。但是由于Tile种类与输入位数线性相关，因此限制了破译Diffie-Hellman算法的规模。然后，本文利用DNA计算自组装模型的封装编程能力，设计了除法自组装模型，并且充分利用DNA计算分布式并行计算优势，在除法自组装模型中嵌入除数生成系统，构建了非确定性大数分解自组装模型，用于解决大数分解问题。该模型的Tile种类复杂度为（?）（1），时间复杂度为（?）（n2）。该DNA计算实验允许至少1018个除法自组装系统同时进行运算，这些除法系统具有相同的被除数，但是除数是系统随机生成，各不相同。为解决除法完成后商的检测问题，在非确定性大数分解自组装模型中嵌入了判别余数是否为零的判断系统，该系统能够在大量结果中标记出能够整除被除数的除数，通过标记提取出对应的除数和商，完成大数分解。最后分析了这个非确定性自组装Tile模型能成功搜索到目标除数的概率，并且证明了通过增大参加运算的DNA分子的量可以使该概率接近于1。以目前的生物技术，该模型完全可以解决256位的大数分解。进一步，利用自组装自底向上的编程能力和封装能力，设计实现了基于自组装模型的DES和3DES加密算法。通过对DES算法中的轮函数，包括置换、交换、异或等进行封装和巧妙级联，实现了轮函数的循环调用。为了可以使用已知明文-密文对攻击的方法实现DES算法的破译，在DES算法模型中嵌入了主密钥生成系统，利用自组装的并行计算能力可以同时随机生成各不相同的主密钥对已知明文进行加密。本文以简化DES（SDES）作为模版，详细解释了各个函数的设计思想和方法，然后扩展到标准DES和3DES算法上。在已有的加密算法模型上，嵌入主密钥生成系统，随机生成主密钥，利用DNA计算的并行性，使用已知明文-密文攻击方法破译SDES、DES和3DES。最后分析了生物技术的误差率与成功破译DES和3DES加密算法的关系。从结果可以看到，随着生物技术的进一步提高，误差率的减小，自组装模型完全可以使用已知明文-密文攻击方法成功破译DES和3DES算法。最后，利用DNA芯片并行计算和荧光显像的特性，使用DNA生物芯片技术、杂交和酶切构建了XOR函数，并且应用这个技术分析DES算法中S盒子的抗差分密码分析能力。利用荧光图像，可以快速有效地评估S盒子异或输出的统计分布，从而实现对S盒子的抗差分密码分析能力的判断，为改进DES安全性提供了依据。
王希良[5]（2002）在《布氏菌病新型疫苗的初步研究》文中提出目的 研制布氏菌病新型疫苗,为安全、有效的防治布氏菌病提供保证。方法 采用基因重组技术扩增牛、羊、猪布氏菌保护性抗原BCSP31、BCSP39和L7/L12基因片段,及BCSP31-L7/L12和BCSP39-L7/L12融合基因片段,克隆于原核表达载体pQE30上,在IPTG作用下诱导重组蛋白的表达,用层析拄纯化BCSP31、BCSP39和L7/L12及BCSP31-L7/L12和BCSP39-L7/L12重组蛋白抗原;扩增布氏菌保护性抗原BCSP31、BCSP39和L7/L12基因片段,及BCSP31-L7/L12和BCSP39-L7/L12抗原融合基因片段,克隆于真核表达载体pcDNA3上,转染Hela细胞,在G418的作用于下诱导外原蛋白的表达,经狭缝杂交证实BCSP31、BCSP39、L7/L12和BCSP31-L7/L12、BCSP39-L7/L12蛋白抗原的表达;制备布氏菌病BCSP31/pcDNA3、BCSP39/pcDNA3和L7/L12/pcDNA3和BCSP31-L7/L12/pcDNA3、BCSP39-L7/L12/pcDNA3单价、双价基因疫苗,及BCSP31、BCSP39、L7/L12和BCSP31-L7/L12、BCSP39-L7/L12单价、双价基因重组蛋白疫苗,免疫Balb/c鼠三次,再用牛、羊和猪布氏菌毒株攻击观察免疫应答和免疫保护效果。结果 构建的重组质粒测序结果与设计的序列完全一致;获得了在原核细胞和真核细胞中表达的BCSP31、BCSP39、L7/L12和BCSP31-L7/L12、BCSP39-L7/L12重组蛋白,及具有免疫学活性的BCSP31、BCSP39、L7/L12和BCSP31-L7/L12、BCSP39-L12。纯化重组蛋白抗原;布氏菌病新型基因疫苗免疫Balb/c鼠,产生了有效的特异性抗体和细胞免疫应答的效果。结论 研制的布氏菌病新型疫苗初步证实具有良好细胞免疫和体液免疫的免疫应答的效果,深入研究正在进行之中,有望为布氏菌病的有效防治提供保证。
侯国清[6]（1997）在《神奇的NDA芯片》文中提出 美国加州圣克拉拉,一家俨然是生产芯片的工厂,内有一尘不染的“清洁车间”,车间里运行着芯片制作设备。它生产的也是芯片。不过不是计算机用的半导体芯片,而是基因组学研究用的DNA芯片。DNA芯片的出现,似乎没有像英国罗斯林研究所克隆绵羊那样,受到新闻界的普遍重视,知道的人不是很多。但是,生命科学和生物技术界的行家认为,DNA芯片技术是人类基因组图谱测绘研究的一项重大成果,又是今后基因组测绘的一种重要工具,将对基因组学和临床医学产生深远的影响,其意义远非克隆技术可比。 1990年,美国开始实施“人类基因组计划”,目标是在12年内耗资20亿美元,对人类基因组进行全面测绘,将人体5—10万个基因分析透彻。其他一些国家也跟着制订了类似的研究计划。人
张春红[7]（2019）在《人体微量营养素缺乏风险关联SNP高通量微流体芯片方法研究与初步应用》文中研究表明背景:继限制性酶切片断长度多态性和短串联重复序列之后,单核苷酸多态性位点（single-nucleotide polymorphism,SNP）以遗传标记密度高、稳定性高、分型检测易于实现自动化的特点成为第3代多态性标记,在遗传诊断,遗传风险评估、连锁不平衡图谱和遗传关联分析等人类基因组学研究领域显示了强大的应用前景。人体存在营养素需要量个体化遗传特征,通过研究导致功能和表型改变的编码区和调控区的个体化SNP信息,可以基于SNP分析对个体化营养素缺乏风险进行评估和干预,通过基于正常人群和缺乏人群的流行病学观察及人群SNP基因分型检测,可以建立人群SNP基因型频率分布特征,获得与营养素缺乏风险高度关联的SNP位点公共数据库,从而实现基于个体差异或人群差异特征的精准营养干预。为此,探索快速、准确、高通量的SNP基因分型技术以及基于SNP检测对人体营养缺乏风险进行评估的研究必要而迫切。目的:一、研究建立人体微量营养素缺乏风险关联SNP高通量微流体芯片方法通过文献荟萃分析筛选提取营养相关联的SNPs,优化血液和唾液样本DNA自动化提取程序,建立适宜的引物设计方法,采用微流体芯片技术,建立微流体芯片营养SNP的检验方法,实现对营养不良风险的评估。二、微流体芯片方法的初步应用采用人群对微流体芯片方法进行测试,初步分析基因型数据的地域分布特征,并与生化数据进行关联分析,研究营养SNPs的检验方法在微量营养素缺乏风险评估中应用的可行性。方法:采用自动化提取工作站建立血液和唾液样本的DNA提取流程,采用竞争性等位基因PCR原理设计引物,纳入了 52个与维生素A,D,E,B6,B2,叶酸,钙,铁,锌和硒微量营养素缺乏易感性关联较大的SNP位点,SNP检索和纳入原则是在中国生物医学文献数据库、中国期刊全文数据库、万方数据库、重庆维普中文科技期刊全文数据库,PubMed数据库和Web of Science中检索从建库至2017年6月25日发表的相关文献,检索主题词分别为“single nucleotide polymorphism or SNP”and“vitamin A,D,E,B6,B12,FA,Ca,Iron,Zn,Se”和“单核苷酸多态性”和“维生素A,D,E,B6,B12,叶酸,钙,铁,锌和硒”。同时手工检索文献,并辅以文献追踪法收集更多相关文献。建立创新性SNP微流体芯片检测方法,并对如下指标进行评估:（1）防交叉污染能力的测试:奇数反应孔中预点引物混合液,偶数反应孔中不点制无引物混合液。另外,采用凝胶电泳试验对芯片对应反应孔中的溶液进行检测。试验重复操作六次。（2）引物特异性分型能力和准确性评估:先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,待引物混合液干燥后再将156个不同的DNA样本预点于不同的反应孔中,室温静止30 min使得芯片干燥,DNA样本的浓度为10 ng/μl,随后将PCR预混液注入到进样通道中。所有的芯片分型检测结果均与对应的二代测序（NGS）分型结果进行比较。试验重复操作六次。（3）适宜DNA反应浓度检测:先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,再将52个不同的DNA样本中每个样本都按照1 ng/pl,5ng/μl,10ng/μl和15ng/μl进行四个浓度梯度稀释。试验重复操作六次。（4）重现性检测:先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,重现性试验采用一个DNA样本进行检测。试验重复操作六次。（5）临床血液样本多种营养素缺乏风险筛查评估应用:采用所建立的成熟的芯片分型检测方法,随机选取六个临床样本进行评估应用。先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,随后按照芯片检测流程进行检测,并对检测结果进行分析。（6）血液中提取的DNA与唾液中提取的DNA在芯片上分型结果的比较:分别获得三个人的血液DNA样本,来自于同样的三个人的唾液DNA样本。先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,随后按照芯片检测流程进行检测,并对检测结果进行分析。（7）运用二代测序方法对芯片分型结果进行验证,设计二代测序所需引物序列,目的扩增片段长度约300～450 bp,包含该SNP位点。目的片段的扩增,序列测定工作均由生工生物工程（上海）股份有限公司完成。运用建立的高通量微流体芯片基因分型检测方法,对1130份血细胞样本进行了基因分型检测,对每份样本检测与人体微量营养素维生素A,D,E,B6,B12,叶酸,钙,铁,锌和硒等微量营养素缺乏风险高度关联的143个SNP遗传标记物。该143个SNP位点的纳入原则同上所述。铁营养素相关生化指标与SNP位点易感性分析中,CRP>10 mg/l的人被排除在这项研究之外。体内铁储量采用如下公式进行计算:体内铁储量（Body iron,BI,mg/kg）=-[log（sTfR*1000/SF）-2.8229]/0.1207。由于数据缺失量小于5%,对连续变量中的缺失数据采用现有数据把原始数据中的缺失数值模拟出来。采用Q-Q图和Shapiro检验数据是否符合正态分布,若不符合正态分布,则采用扭曲线性混合模型（Warped linear mixed model,Warped-LMM）对生化指标数据进行变换。扭曲线性混合模型是在标准混合线性模型的基础上建立起来的一种分析方法,允许在进行遗传分析的同时适应表型变换,应用在生化指标变量中,以改善其与正态分布的配合度,因为SF和sTfR浓度呈正偏态分布。采用R软件包进行PCA、Kinship和SNP位点之间连锁不平衡分析,分析候选SNP位点的特征。如有种群结构的存在,采用FaST-LMM模型（Factored spectrally transformed linear mixed models）进行关联分析,首先采用连续变量探索基因多态性位点与各种营养素之间的关联性,随后再采用分类变量对所有的表型数据和基因型数据进行关联分析。SF的分组标准:参照《WST 465-2015人群铁缺乏筛查办法》将铁缺乏的标准设定为SF<25 ng/ml,当CRP≤5 mg/1时,当SF<25 μg/1时判定为铁缺乏组,当SF≥25 μg/1时判定为正常人群;当CRP>5 mg/1时,当SF<32μg/1时判定为铁缺乏组;当SF≥25μg/1时判定为正常人群。sTfR的分组标准:sTfR<4.4 mg/1时为铁缺乏组,sTfR≥4.4mg/1时判定为正常人群。参照《WS/T600—2018人群叶酸缺乏筛查方法》将叶酸（FA）的缺乏标准设定为FA<4 ng/ml时为叶酸缺乏组,FA≥4 ng/ml时判定为正常人群。同型半胱氨酸（HCY）和维生素B12的缺乏标准参照检测试剂盒上提供的数据:HCY≥10μM时为病例组,HCY<10μM时判定为正常人群。B12的分组标准:B12<425 pg/ml时为B12缺乏组,B12>425 pg/ml时判定为正常人群。采用卡方检验分析不同基因型以及等位基因在民族之间的分布差异,采用方差分析分析不同基因以及等位基因携带人群的各种生化指标的分布情况。根据P值0.05的阈值确定是否有统计学意义。结果:一、建立了 SNP高通量微流体芯片方法和人体微量营养素缺乏风险检测方法,包括3个主要流程:建立了自动化DNA提取流程,通过对带有凝胶的血细胞、EDTA抗凝全血、离心去血清后的血细胞、新鲜唾液、唾液保存液保存的唾液样本和口腔拭子采集的口腔黏膜细胞等各种样本的提取效果比较,结果显示96份新鲜唾液获取的DNA浓度为150.02±50.97 ng/μl,OD260/280为1.80±0.15,OD260/280为1.50±0.21。从新鲜唾液中获取DNA含量理想,DNA降解程度低,提取方法简单,应作为唾液标本采集的首选,是开展营养基因组学人群研究的有效方法。分析并应用了竞争性等位基因特异PCR扩增设计方法。建立了人体微量营养素缺乏风险关联SNP微流体芯片检测标准化流程,对方法的评估结果显示应用物理性阻断技术实现了相邻反应孔间的零交叉污染。本研究将5 ng/μl和15 ng/μl分别作为血液和唾液来源的样本的适宜DNA反应浓度检测下限值。芯片平台上相同样本精密度为0.67%～26.06%,相同位点的重复结果上没有太大的差异。该研究在重现性方面显现出良好的实验结果,无论在芯片内还是在芯片间,重现性均良好。六个临床样本多种营养素缺乏风险筛查彩色图谱直观显示出多种营养素缺乏风险,以及单一营养素缺乏风险程度,同时也表明个体在营养素缺乏风险程度上各有其独特性。通过分析三个个体血液和唾液两种来源的DNA样本在微流体芯片上的52个SNP位点分型结果,并且与二代测序结果进行比较,结果显示三个个体血液和唾液两种来源的DNA样本在芯片上的52个位点分型结果完全一致,与二代测序的结果也完全一致。二、对143个MDR-SNPs位点地域分布特征及关联分析进行了初步探索主成分分析（PCA分析）结果显示了存在群体遗传结构。对主成分1和主成分2与种群间关系的方差分析结果为P<1.36e-14,表明143个SNP位点存在显着的民族差异。这与样本的最初个体信息吻合,也进一步印证了本研究中采用的基因分型技术的准确性良好。采用函数snpgdsPCACorr分析了主成分中前三个成分与SNP位点之间的关系,结果表明:3号染色体上的基因多态性位点与其他染色体上的多态性位点均呈现显着的差异,主成分分析PC1中显示位于RAB6B基因上的rs2280673解释效度在25%以下,位于TF基因上的rs1799852解释效度为25-500%,位于RBP2基因上的rs2118981位点和SRPRB基因上的rs1830084位点解释效度在50-75%之间,位于TF基因上的rs1358024,rs1525892,rs 1880669,rs381]647,rs3811658,rs6794945,rs7638018,rs8177248八个多态性位点的解释效度为75%以上。采用卡方检验分析不同基因型以及等位基因在民族之间的分布差异,采用方差分析分析不同基因以及等位基因携带人群的各种生化指标的分布情况,获得了大量具有统计学意义的位点。结论:本研究建立了人体微量营养素缺乏风险关联SNP微流体芯片检测方法,主要包括构建了适合于大规模流行病学研究的唾液基因组自动化DNA提取方法,建立了竞争性等位基因特异PCR扩增引物设计方法,建立了一种高通量微流体芯片基因分型检测方法,并采用1130人的小样本对方法进行了初步测试应用。
梁俊,李道季,卢莉琼[8]（2003）在《生物芯片应用于海洋生物科学领域的前景展望》文中研究指明
刘翠华[9]（2005）在《人粘膜病原微生物的分子致病机理及分子诊断学研究》文中研究说明包括共生菌在内的微生物遍布于人体的体表（如皮肤）或粘附于粘膜上皮组织（如胃肠道、呼吸道、阴道等处）。它们的总数远远超过人体细胞总数。在与其宿主长期共同演化的过程中,这些微生物发展了种类繁多的共生或致病因子和手段,以便于它们与宿主相互作用并引起一系列生物学反应,从而使得它们更好地侵入宿主细胞,并在其中长期生存,繁殖,甚至在某些情况下还引起宿主细胞癌变。因而,鉴定这些共生于人类的病原微生物的致病因子并研究其分子致病机理,以及对病原体进行早期诊断是有效预防和治疗其感染的关键所在。本研究综合应用细菌遗传学、细胞生物学、生物化学与分子生物学以及免疫学等多学科的研究方法,首先对两个重要的人体共生病原微生物B族链球菌（group B Streptococcus,GBS）和脆弱类杆菌（B.fragilis）的分子致病机理进行了研究;然后以重要致癌病原体人乳头瘤病毒（human papillomavirus,HPV）为对象,探索了限制性显示（restriction display,RD）和DNA芯片技术在病原体分子诊断中的应用前景。 B族链球菌（GBS）是一种革兰式阳性链球菌。它共生于多数人类胃肠道,并且也是引起新生儿脓血症,脑膜炎和肺炎等致命性感染的主要病原体。GBS的荚膜多糖（capsular polysaccahride,CPS）不仅是其主要的致病决定因子,而
刘萱[10]（2020）在《基于GEO数据库特定数据集的融合对非小细胞肺癌病理机制的转录组学分析》文中指出肺癌是一种常见的恶性肿瘤,是全世界范围内癌症相关死亡的第一大原因,在中国,肺癌发病率的占比已相当于发达国家水平,而非小细胞肺癌（NSCLC）患者约占所有肺癌患者病例的85%。大量证据表明,在肿瘤发生、发展和转移的过程中,某些基因的异常表达起着非常重要作用,因此,找到非小细胞肺癌发生发展过程中的异常表达基因,以及相关联的一些信号通路,可以为非小细胞肺癌基因层面的治疗提供潜在的靶标。本实验的目的是利用生物信息学技术鉴定差异基因和关键基因及其相关通路,从病理发生的分子机制角度对非小细胞肺癌进行理解,找到潜在可深入研究的用于诊断和预后生物标志物以及治疗非小细胞肺癌的分子靶标,并深入探讨对靶标通路进行研究的可行性。研究通过筛选共同差异基因、功能富集分析、筛选关键基因、整合结果四个部分组成。首先,分析GEO数据库下载的4种不同的人类基因表达芯片数据集,比较非小细胞肺癌组织与正常肺组织的基因表达量,筛选得到各数据集中的关键差异表达基因（DEGs）。通过对四个数据集全部差异基因的RRA整合,最终得出各数据集间共同存在的169个差异基因,其中43个共同上调、126个共同下调。然后,本实验分别通过DAVID在线分析进行了差异基因的基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）途径富集,探究了这169个共同差异基因在肺癌病理机制发生中的功能和参与的调控通路。GO分析结果显示,DEG主要游离于细胞膜、细胞外基质、核,生物学过程主要集中在调节细胞增殖、粘附、转移和血管形成以及细胞内信号级联,具体功能集中在蛋白互作上。KEGG通路分析表明这些DEGs主要参与细胞质基质受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路、黏着斑等。最后,基于蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络,本实验筛选出了20个关键基因（hub gene）,将这些基因进行Kaplan-Meier生存分析,结果表明其中7个hub基因,即ASPM、CDC20、COL1A1、HMMR、NEK2、SPP1、TOP2A的高表达与预后不良显着相关;以及4个hub基因,即LPL、PECAM1、CDH5、TEK的低表达与预后不良显着相关。通过将这些关键基因与KEGG信号通路相结合,可以猜测,COL1A1、HMMR、SPP1的上调,影响了细胞外基质受体结合通路、黏着斑,激活了PI3K-Akt信号通路,TEK的下调减少了对血管形成的阻碍,激活了PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路。而PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路的激活,使非小细胞肺癌细胞具有了异常的增殖、血管生成、DNA修复和抗凋亡的能力。综上所述,本研究中确定的差异基因和关键基因及其相关通路可能有助于对非小细胞肺癌分子机制的全面理解,并可用作诊断和预后生物标志物以及治疗非小细胞肺癌的分子靶标。
二、神奇的DNA芯片（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、神奇的DNA芯片（论文提纲范文）
（1）基于DNA自组装的逻辑芯片（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 第2章 相关知识与技术 |
| 2.1 相关知识介绍 |
| 2.1.1 DNA自组装 |
| 2.1.2 DNA链置换 |
| 2.1.3 DNA逻辑电路 |
| 2.1.4 miRNA的检测 |
| 2.2 相关实验技术 |
| 2.2.1 PCR技术 |
| 2.2.2 琼脂糖凝胶电泳 |
| 2.2.3 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
| 2.2.4 荧光共振能量转移 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 DNA芯片支持物的设计与实现 |
| 3.1 DNA芯片支持物的设计 |
| 3.2 DNA芯片支持物的实现 |
| 3.3 DNA芯片支持物的调控与验证 |
| 3.3.1 琼脂糖凝胶电泳实验步骤 |
| 3.3.2 DNA芯片支持物的浓缩提纯 |
| 3.3.3 DNA芯片支持物的骨架链的研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 逻辑门的设计与实现 |
| 4.1 “是”逻辑门的设计与实现 |
| 4.1.1 “是”逻辑门的设计 |
| 4.1.2 “是”逻辑门的实现 |
| 4.1.3 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳实验步骤 |
| 4.2 “与”逻辑门的设计与实现 |
| 4.2.1 “与”逻辑门的设计 |
| 4.2.2 “与”逻辑门的实现 |
| 4.3 “或”逻辑门的设计与实现 |
| 4.3.1 “或”逻辑门的设计 |
| 4.3.2 “或”逻辑门的实现 |
| 4.4 串联电路的设计与实现 |
| 4.4.1 串联电路的设计 |
| 4.4.2 串联电路的实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 DNA逻辑芯片的合成 |
| 5.1 定位链的设计 |
| 5.2 DNA芯片支持物固化作用的验证 |
| 5.2.1 荧光共振能量转移验证固化作用 |
| 5.2.2 链霉亲和素验证固化功能 |
| 5.3 DNA逻辑芯片 |
| 5.3.1 “是”逻辑芯片 |
| 5.3.2 “与”逻辑芯片 |
| 5.3.3 “或”逻辑芯片 |
| 5.3.4 串联电路芯片 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（2）神奇的基因芯片（论文提纲范文）
| 1 基因芯片简介 |
| 2 基因芯片的应用 |
| 2.1 基本应用 |
| 2.1.1 测序 |
| 2.1.2 基因表达分析[12～14] |
| 2.2 扩展应用 |
| 2.2.1 基因诊断[9, 14, 15] |
| 2.2.2 基因组研究[15～18] |
| 3 国内外研究概况 |
| 4 结语 |
（3）特殊0-1整数规划问题的DNA芯片模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 DNA计算的研究背景及现状 |
| 1.2 DNA计算的基本思想 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 基础知识 |
| 2.1 DNA的分子结构 |
| 2.2 DNA分子的基本操作 |
| 2.2.1 DNA分子的剪切 |
| 2.2.2 DNA分子的连接 |
| 2.2.3 DNA链的变性与复性 |
| 2.2.4 DNA分子的复制 |
| 2.2.5 DNA分子的重组 |
| 3 0-1整数规划问题的常见模型 |
| 3.1 表面DNA计算模型 |
| 3.2 分子信标模型 |
| 3.3 三链DNA模型 |
| 3.4 DNA芯片模型 |
| 3.4.1 DNA芯片技术 |
| 3.4.2 DNA芯片的作用机理 |
| 3.4.3 DNA芯片的工作过程 |
| 3.4.4 DNA芯片的应用 |
| 3.4.5 DNA芯片模型 |
| 4 特殊0-1规划问题的DNA芯片计算模型 |
| 4.1 0-1整数规划问题 |
| 4.1.1 0-1规划问题的数学模型 |
| 4.1.2 0-1规划问题的形式转换 |
| 4.2 特殊0-1整数规划问题的DNA芯片模型 |
| 4.2.1 基本算法 |
| 4.2.2 生物算法 |
| 4.2.3 编码及操作 |
| 4.2.4 算法实例分析 |
| 4.2.5 模型推广 |
| 4.2.6 小结 |
| 5 一类特殊整数规划问题研究 |
| 5.1 一类特殊整数规划问题的数学模型 |
| 5.2 编码及操作 |
| 5.3 算法实例分析 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（4）基于DNA计算自组装模型的若干密码问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 DNA计算的基本思想和特点 |
| 1.2 基于DNA计算的信息安全研究进展 |
| 1.3 DNA计算自组装模型 |
| 1.4 本文的创新之处 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 2 基于自组装模型的一次一密密码系统 |
| 2.1 一次一密算法(One-Time-Pads Cryptosystem) |
| 2.2 基于DNA计算自组装模型的一次一密算法设计 |
| 2.3 密钥的安全共享 |
| 2.4 安全性分析 |
| 3 基于自组装模型的Diffie-Hellman算法破译 |
| 3.1 基于DNA计算自组装模型的整数排列算法 |
| 3.2 Diffie-Hellman算法破译模型 |
| 4 基于自组装模型的RSA密码破译 |
| 4.1 正整数除法的运算Tile设计 |
| 4.2 除法Tile自组装模型 |
| 4.3 RSA算法破译 |
| 5 基于DNA计算的DES密码破译 |
| 5.1 DES算法 |
| 5.2 使用自组装模型实现DES算法中的各个函数 |
| 5.3 SDES、DES和3DES的Tile自组装模型 |
| 5.4 构建模型的三个关键问题 |
| 5.5 主密钥的非确定性生成方法 |
| 5.6 误差分析 |
| 5.7 基于自组装模型的DES破译算法结论 |
| 5.8 基于DNA计算表面计算的S盒子差分分析 |
| 6 全文总结和研究展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| 附录2 发表论文和学位论文的对应关系 |
| 附录3 攻读博士学位期间参加的项目 |
（5）布氏菌病新型疫苗的初步研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 前言 |
| 第一章 布氏菌保护性抗原分子的克隆、在大肠杆菌中表达、纯化和鉴定 |
| 第二章 布氏菌保护性抗原分子的克隆、在真核细胞中表达和鉴定 |
| 第三章 布氏菌病基因疫苗的研制和免疫效果的初步研究 |
| 研究小结 |
| 下一步的工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 综述之一 |
| 综述之二 |
| 发表与待发表文章和课题资助的情况 |
（7）人体微量营养素缺乏风险关联SNP高通量微流体芯片方法研究与初步应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 前言 |
| 第一章 从血液和唾液中自动化提取DNA方法的优化 |
| 1 材料与方法 |
| 2 各种样本DNA提取方法的评估 |
| 3 统计方法 |
| 4 结果 |
| 5 讨论 |
| 第二章 竞争性等位基因特异性PCR引物设计方法 |
| 1 引物设计原理 |
| 2 设计方法 |
| 3 SNP纳入原则 |
| 4 引物设计结果 |
| 5 讨论 |
| 6 结论 |
| 第三章 人体微量营养素缺乏风险关联SNP高通量微流体芯片方法的建立 |
| 1 材料和方法 |
| 2 微流体芯片检测方法的评估 |
| 3 统计方法 |
| 4 血液中提取的DNA在芯片上的评估结果 |
| 5 唾液中提取的DNA在芯片上的评估结果 |
| 6 讨论 |
| 7 结论 |
| 第四章 MDR-SNPs位点地域分布特征及关联分析初探 |
| 1 材料和方法 |
| 2 结果 |
| 3 讨论 |
| 全文讨论 |
| 创新点 |
| 结论 |
| 未来工作计划 |
| 参考文献 |
| 综述 单核苷酸多态性基因分型技术与人类营养风险评估 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 个人简历 |
| 致谢 |
| 发表文章 |
（8）生物芯片应用于海洋生物科学领域的前景展望（论文提纲范文）
| 1 生物芯片简介 |
| 2 在海洋生物科学领域的应用前景 |
| 2.1 生物芯片在海洋微生物的筛选、分类和鉴定中的应用 |
| 2.1.1 海洋微生物的分离 |
| 2.1.2 海洋微生物的分类、鉴定 |
| 2.2 生物芯片应用于海洋动物基因的克隆选择及cDNA文库筛选 |
| 2.3 生物芯片用于检测海洋生物的遗传多样性 |
| 2.4 生物芯片应用于海洋环境质量的生物监测 |
| 2.5 生物芯片用于筛选海洋生物活性物质 |
| 3 结语 |
（9）人粘膜病原微生物的分子致病机理及分子诊断学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 前言 |
| 第1章 CpsL，一个预测的GBS荚膜多糖重复单位转运蛋白的分子遗传学及功能研究 |
| 1.1 材料与方法 |
| 1.2 结果 |
| 1.3 讨论 |
| 第2章 GBS毒力调控机理研究：全局性调控因子Pho B和数量感应相关分子LuxS基因缺失突变株的构建及GBS中的数量感应研究 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.2 结果 |
| 2.3 讨论 |
| 第3章 脆弱类杆菌荚膜多糖的研究：荚膜多糖缺失突变株的构建及其特性研究 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.2 结果 |
| 3.3 讨论 |
| 第4章 宿主粘膜免疫机理研究：脆弱类杆菌与宿主树突状细胞间的相互作用研究 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.2 结果 |
| 4.3 讨论 |
| 第5章 限制性显示及DNA芯片技术在人乳头瘤病毒分子诊断中的应用研究 |
| 5.1 材料与方法 |
| 5.2 结果 |
| 5.3 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 文献综述 |
| 附录：英文缩写词表 |
| 攻读博士期间主要成果 |
| 致谢 |
| 原创性声明及版权使用授权说明 |
（10）基于GEO数据库特定数据集的融合对非小细胞肺癌病理机制的转录组学分析（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.研究背景 |
| 2.癌症生物信息学分析的进展 |
| 3.差异基因分析 |
| 4.课题概述 |
| 第二章 非小细胞肺癌数据集转录组学分析 |
| 1.材料与方法 |
| 1.1 数据来源 |
| 1.2 差异基因的筛选 |
| 1.3 微阵列数据整合 |
| 1.4 差异基因功能注释 |
| 1.5 蛋白互作网络构建 |
| 1.6 关键基因的筛选 |
| 1.7 Kaplan-Meier生存分析 |
| 2.结果与分析 |
| 2.1 微阵列数据信息和差异基因筛选 |
| 2.2 利用整合生物信息学鉴定非小细胞肺癌中的差异基因 |
| 2.3 功能通路富集分析 |
| 2.4 差异基因的KEGG信号通路分析 |
| 2.5 构建PPI网络图筛选hub基因 |
| 2.6 Kaplan-Meier生存分析 |
| 2.7 关键基因与通路 |
| 3.讨论 |
| 3.1 差异基因筛选 |
| 3.2 GO功能通路富集 |
| 3.3 KEGG信号通路富集 |
| 3.4 PPI网络图与hub基因 |
| 3.5 关键基因与通路挖掘 |
| 4.结论 |
| 参考文献 |
四、神奇的DNA芯片（论文参考文献）
- [1]基于DNA自组装的逻辑芯片[D]. 张欣欣. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [2]神奇的基因芯片[J]. 余志文,于军,徐静平,周文利. 电子元件与材料, 2000(06)
- [3]特殊0-1整数规划问题的DNA芯片模型研究[D]. 朱建鹏. 安徽理工大学, 2017(10)
- [4]基于DNA计算自组装模型的若干密码问题研究[D]. 陈智华. 华中科技大学, 2009(11)
- [5]布氏菌病新型疫苗的初步研究[D]. 王希良. 中国人民解放军军事医学科学院, 2002(11)
- [6]神奇的NDA芯片[J]. 侯国清. 中国科技信息, 1997(18)
- [7]人体微量营养素缺乏风险关联SNP高通量微流体芯片方法研究与初步应用[D]. 张春红. 中国疾病预防控制中心, 2019(10)
- [8]生物芯片应用于海洋生物科学领域的前景展望[J]. 梁俊,李道季,卢莉琼. 海洋科学, 2003(03)
- [9]人粘膜病原微生物的分子致病机理及分子诊断学研究[D]. 刘翠华. 第一军医大学, 2005(04)
- [10]基于GEO数据库特定数据集的融合对非小细胞肺癌病理机制的转录组学分析[D]. 刘萱. 武汉大学, 2020(03)