哈尔滨医科大学“生物芯片表达谱分析技术”2007年硕士研究生教学大纲

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课程编号：b048 开课教研室： 医学数学与生物医学工程学教研室
总学时数： 30 学 分： 1.5
主讲教师： 郭政 开课学期：第2学期
教材名称： 自编讲义
课程简介： 生物芯片技术是分子生物学里的又一项里程碑式的重大发展。集dna微阵列技术与微电子、微加工技术之大成，从而能够高通量、并行化、微型化和自动化地去检测蕴藏在生物体内的海量基因、蛋白等信息。本课程讲述生物芯片从概念的提出及发展过程，系统介绍基因芯片的原理、类型、制备、检测、数据存储管理与处理分析以及在基因表达、基因多态性、病原体检测、新药筛选等方面的应用，最后对其他生物芯片也做一定介绍和展望。
本课程主要教授以基因芯片表达谱为数据源的几种科研分析软件的用法，并扼要回顾其方法原理。软件涉及到序列同源比对、芯片探针设计、基因芯片表达谱的样本分型与基因聚类、差异表达基因的阈值确定、基因调控网络的构建等。
教学目的： 了解生物芯片（重点基因芯片）的原理、制备、数据检测、数据处理与分析。
教学重点及要求掌握的内容：
1、dna芯片的原理。
2、dna芯片的类型和制作过程
3、芯片的杂交和反应及检测。
4、芯片的布局设计
5、探针筛选原理
6、数据处理（图像数据处理、质量控制分析、数据标准化及基本的预处理方法）
7、基因表达分析及其在药物研究中的应用。
8、本课程主要教授以基因芯片表达谱为数据源的几种科研分析软件的用法，并扼要回顾其方法原理。软件涉及到序列同源比对、芯片探针设计、基因芯片表达谱的样本分型与基因聚类、差异表达基因的阈值确定、基因调控网络的构建等。
实践内容及项目：
微机操作
以基因芯片表达谱为数据源的几种科研分析软件的用法。软件涉及到序列同源比对、芯片探针设计、基因芯片表达谱的样本分型与基因聚类、差异表达基因的阈值确定、基因调控网络的构建等。
使学生掌握基因表达谱分析各环节的思想方法，能够搭配各种软件完成整个流程的分析任务；理解芯片设计思想和基因网络构建算法，并能运用相关软件解决实际问题。
1、基因表达谱分析：
常见应用与分析方法概述
arraydesigner (ad)：运用blast标识非特异区序列；运用ad内置程序设计最优短序列
2、arraytool (at)：
拼接芯片扫描输出数据表；过滤低信息量的基因，进行矫正系统误差的标准化；绘散点图；层次聚类；多维标度分析；疾病分型预测
3、cluster and treeview (ctv)：
数据预处理；层次聚类；自组织映射聚类；主成份分析；treeview的文件格式与使用；
4、ma-anova（ma）：
数据质量监测与可视化；数据转换；对基因表达谱进行方差分析和统计检验；用bootstrapping 方法估计可信区间；用bootstrapping 方法进行聚类分析
5、基因调控网络构建软件
relevance network (rn)　用相关系数连接基因，并根据permutation test　确定相关系数的阈值。
reveal 运用布尔模型和信息熵传递最大化原理构建基因调控网络。
参考书目：
马立人 蒋中华．《生物芯片》．化学工业出版社， 2000年2月