随着人类基因组计划（HGP）的完成和数量巨大的遗传信息的获得，人们的兴趣转向了解个体之间基因的差异性以及这种差异如何影响不同个体对疾病的敏感性及对药物的反应性。在公共卫生领域，也需要对引起突发公共卫生事件如不明原因的传染病的病原进行快速筛查，这都需要对DNA 样品进行快速、可靠、经济和高通量的检测。美国纳斯达克上市的Luminex公司研发的液相芯片技术（又称微球依赖的悬浮点阵技术，Luminex xMAPTM）为高通量的核酸分析提供了新的平台。与固相芯片相比，液相芯片具有操作简单，花费较低，重复性好，杂交动力学快，微阵列应用灵活等优点。液相芯片技术不但为后基因组时代的科学研究提供了强大的技术支持，也为高通量分子诊断提供了良好平台。本文对液相基因芯片的分析原理和应用现状作一综述。

1 Luminex xMAP 技术原理

Luminex xMAP 系统使用大小均一的5.6 μm 聚苯乙烯微球，每个微球在制作过程中按严格的比列精确掺入两种不同的红色分类荧光染料，每种染料各有10 种浓度，根据这两种红色分类荧光的比例不同，可以把微球分为100 种，这样每个微球都有了一个光谱地址。在每个微球表面可以进行不同的反应，使得可以在一个反应管里同时进行并检测100 种不同的反应。第3 种荧光素偶联在报告分子上，对发生在微球表面的反应进行定量。微球排成单列被快速液流传送通过Luminex100TM分析仪的两束激光。635 nm/10 mW的红色二极管激光激发微球中的分类荧光染料，确定被测物的特异性（定性）；532nm/13 mW的钇铝石榴石激光（YAC）激发结合在微球表面的报告荧光素（如藻红蛋白、Alexa532、Cy3 等），从而确定被测物的量（定量）^［1］。所得到的数据经电脑处理后可直接判断结果。

2 Luminex xMAP 分析模式

2.1 直接DNA 杂交

以PCR 扩增并标记靶DNA，使其与负载在微球上的互补捕获探针直接杂交。与固相芯片相比，液相芯片中的捕获探针扩散率快，有效浓度更高。

使用xMAP 悬浮点阵进行直接杂交分析时，通常使用含有四甲基氯化氨（TMAC）的杂交缓冲液，因为TMAC 会稳定AT 碱基对，最大程度地降低碱基成分对杂交的影响。长度大于200 碱基对的寡核苷酸在TMAC 中的杂交效率，较多地依赖于碱基互补程度，而较少依赖于碱基组成^［2］。含有3M或4MTMAC 的杂交缓冲液会平衡不同探针的熔点，使得在同样的杂交条件下，可以同时使用不同特性的探针。

直接杂交是鉴别单核苷酸差异的最简单方法。其优势在于，15～20 核苷酸的肽段与完全互补的模板杂交时的解链温度，比和有一个碱基错配的模板杂交时的解链温度时要高好几度^［3］。在单核苷酸鉴别分析中，典型的捕获探针通常由20 个核苷酸组成，和标记的PCR 产物链互补。探针的解链温度受长度、序列、错配碱基的位置和类型影响。随着温度的增加和探针长度变短，杂交中错配的影响增大^［4］。通过提高杂交温度和/或减少探针长度，可以提高鉴别的质量。在标准杂交条件下对已知DNA 样品进行测试后，向探针的5’或3’端添加核苷酸以提高敏感性，或从5’或3’端去除核苷酸以提高特异性。单核苷酸多态性（SNP）或突变位于探针的中部与靠近探针5’或3’端相比，中部的错配对平衡状态的影响更大，可以调节突变在探针中的位置以避开二级结构。当突变位于20核苷酸探针的第8~14 位时，都能达到足够的特异性。

PCR 引物对含有SNP 或突变位点的100~300 碱基对的DNA 区间进行扩增，引物中的一个在5’端生物素化，以标记扩增的靶DNA。较短的靶DNA 能降低空间位阻对杂交效率的影响。此外，确定靶基因浓度范围很重要，合适的靶DNA 浓度能提高杂交的效率而不影响分辨率^［5］。当靶DNA 超过饱和浓度时，由于互补链的竞争和PCR 产物的复性，杂交效率下降。通过调整杂交温度、探针长度、靶分子浓度，可在分析的敏感性和特异性上达到最佳条件。