專利名稱：Dna芯片超對稱掩膜版的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種DNA芯片的制備方法，特別是一種DNA芯片超對稱掩膜版的制備方法，屬于生物信息測試技術(shù)領(lǐng)域。
DNA芯片(基因芯片)技術(shù)是近幾年國際上迅猛發(fā)展起來的一項高新技術(shù)。是生物技術(shù)與芯片技術(shù)相融合產(chǎn)生的。
DNA芯片就是把寡核苷酸探針陣列高密度固定在一襯底上。而寡核苷酸探針(DNA探針)是由A、T、C、G四種堿基組合而成、長度為L的DNA鏈。DNA芯片目前主要有二種制備技術(shù)一種是原位合成技術(shù)；一種是點樣技術(shù)。位于加利福尼亞的Affymetrix公司在原位合成法制備DNA芯片技術(shù)領(lǐng)域在國際上是最領(lǐng)先的，有相關(guān)制備技術(shù)專利。經(jīng)檢索尚未發(fā)現(xiàn)原位合成法DNA芯片制備用超對稱掩膜版技術(shù)。文獻Jeffrey W.Jacbos and StephenP.A.Fodor“Combination al chemistry-applications of light-directed ChemicalSynthesis”TIBTECH ANUARY 1994 Vol.12.報道了Affymetrix公司用原位合成法制備DNA芯片所采用的未經(jīng)優(yōu)化的光掩膜版及原位合成相關(guān)技術(shù)。根據(jù)該技術(shù)用分層逐步合成的方法，在一個芯片上合成長度為L的A、T、C、G所有組合的DNA探針陣列共有4L個DNA探針。每一層都有4種元素，無論用光脫保護法制備還是用分子印章制備，都需要4L塊光掩膜版。因此對比材料所述的這種方法，在實施過程中要求較高，使用該方法的費用也很昂貴。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種DNA芯片超對稱掩膜版的制備方法，該方法將所需的4L塊光掩膜版優(yōu)化到L塊，解決了難點，提高了效益。
本發(fā)明的技術(shù)方案及其實施情況如下第一步，對DNA探針陣列進行四位超對稱編碼。對于長度為L的DNA探針，分成二半。分別進行X方向和Y方向的二維A、T、C、G四進位編碼。當(dāng)探針長度為L=2n時，取探針的前n半段為X方向編碼，后n半段為y方向編碼。當(dāng)探針長度為L=2n+1時，取探針的前n+1半段為X方向編碼，后n半段為y方向編碼，并對y編碼添加空的n+1位置。這樣長度為L的ATCG四元素的所有組合構(gòu)成的探針在x-y平面上是一正方形陣列。
將前二分之一段探針合成的DNA芯片制備用光掩膜版旋轉(zhuǎn)90度后用來合成后半段探針陣列。由于是正方形陣列，所以其前半段DNA探針合成所采用的光掩膜版旋轉(zhuǎn)90度后，就可以作為后半段DNA探針合成的光掩膜版。這樣就把所需的光掩膜版數(shù)目減少了二分之一。
第二步，對于前半段或后半段DNA探針合成所需的光掩膜版進行ATCG四元素循環(huán)對稱優(yōu)化。由于對于全組合探針陣列，ATCG四元素是循環(huán)變化的，而編碼中用1，2，3，4分別代表A、T、C、G。將原位合成法中四元素A、T、C、G全組合循環(huán)所需的光掩膜版的DNA探針?biāo)倪M位超對稱編碼技術(shù)進行循環(huán)優(yōu)化，將A、T、C、G四元素全組合循環(huán)優(yōu)化成等效的二元素全組合循環(huán)所需的光掩膜版。探針的位置編碼就是一個4進位數(shù)，對于前半段的編碼有如下形式Px=4n-1(a1-1)+4n-2(a2-1)+…+4(an-1-1)+an根據(jù)這一編碼方式，對于ATCG循環(huán)，A、T循環(huán)和C、G循環(huán)從形式上完全相同。只需將合成A的光掩膜版旋轉(zhuǎn)180度就可用來作為合成G的光掩膜版，同理，合成T的掩膜版可用來合成C。這樣，就把原位合成法制備DNA芯片用光掩膜版的數(shù)量又減少二分之一。
實施上述二個步驟，就可使原位合成法制備DNA芯片所需的光掩膜版數(shù)量減少到用現(xiàn)有技術(shù)的四分之一。
根據(jù)本發(fā)明，按基片面積與芯片面積之比，通過乘以一系數(shù)，可將超對稱編碼對稱擴展，使得在一塊掩膜版上生成m塊完全相同的原位合成法DNA芯片制備用光掩膜版，而其光掩膜旋轉(zhuǎn)對稱性和A、T、C、G四元素循環(huán)對稱性不變。
本發(fā)明的原位合成法DNA芯片制備用超對稱掩膜版已由計算機描制?？芍苯佑糜谥瓢?。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，本發(fā)明有實質(zhì)性特點和顯著進步。首先，采用DNA芯片探針陣列的對稱編碼技術(shù)，并應(yīng)用于DNA芯片的制備技術(shù)中，使價格昂貴的原位合成法所需光掩膜版的數(shù)量減少到四分之一，大大降低了DNA芯片的制備成本。而其它對準及流程指標(biāo)與現(xiàn)有方法完全一致。采用本發(fā)明把原位合成法DNA芯片制備中所需的光掩膜版成本降低到四分之一。按目前杜邦掩膜版制備公司的報價，一塊掩膜版800美金，按現(xiàn)有方法，制備長度為20個堿基的DNA探針陣列需80塊光掩膜版，而采用本發(fā)明只需20塊，本發(fā)明明顯提高效益。
權(quán)利要求
1.一種DNA芯片超對稱掩膜版的制備方法，其特征在于第一步，對DNA探針陣列進行四位超對稱編碼，第二步，對于前半段或后半段DNA探針合成所需的光掩膜版進行ATCG四元素循環(huán)對稱優(yōu)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種DNA芯片超對稱掩膜版的制備方法，其特征還在于對于長度為L的DNA探針，分成二半，分別進行X方向和Y方向的二維A、T、C、G四進位編碼，將前二分之一段探針合成的DNA芯片制備用光掩膜版旋轉(zhuǎn)90度后用來合成后半段探針陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種DNA芯片超對稱掩膜版的制備方法，其特征還在于將原位合成法中四元素A、T、C、G全組合循環(huán)所需的光掩膜版的DNA探針?biāo)倪M位超對稱編碼技術(shù)進行循環(huán)優(yōu)化，將A、T、C、G四元素全組合循環(huán)優(yōu)化成等效的二元素全組合循環(huán)所需的光掩膜版。
全文摘要
DNA芯片超對稱掩膜版的制備方法第一步,對DNA探針陣列進行四位超對稱編碼,第二步,對于前半段或后半段DNA探針合成所需的光掩膜版進行ATCG四元素循環(huán)對稱優(yōu)化。本發(fā)明使原位合成法DNA芯片制備中所必須采用的光掩膜版從原來的4L塊減少到L塊,是原來的四分之一。
文檔編號C12Q1/68GK1286310SQ0011962
公開日2001年3月7日 申請日期2000年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月17日
發(fā)明者王慶康, 林志新, 劉建華, 劉燕剛 申請人:上海交通大學(xué)