生物資訊與生物晶片領域發展計畫
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生物資訊與生物晶片領域發展計畫. 申請學校:國立虎尾技術學院 申請系別:資訊工程技術系 光電工程技術系. Outline. 計畫背景 人類基因組計畫 生物資訊學 生物晶片 計畫目標 相關教學內容與發展特色 生物資訊 / 生物晶片實驗室規畫 預期成效. Computational Management. Biological Information. of all kinds of. Databases Analytical Software . Genes Proteins .

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Presentation Transcript

生物資訊與生物晶片領域發展計畫

申請學校:國立虎尾技術學院

申請系別:資訊工程技術系

光電工程技術系


Outline
Outline

  • 計畫背景

    • 人類基因組計畫

    • 生物資訊學

    • 生物晶片

  • 計畫目標

  • 相關教學內容與發展特色

  • 生物資訊/生物晶片實驗室規畫

  • 預期成效


Computational

Management

Biological

Information

of all kinds of

Databases

Analytical Software

Genes

Proteins

BIOINFORMATICS

The science of using information to understand biology

網際網路上各種生命科學相關資料之

取得及應用


Bioinformatics flow chart 1
Bioinformatics Flow Chart (1)

1a. Sequencing

  • Base calling

  • Physical mapping

  • Fragment assembly

1b. Analysis of nucleic acid seq.

  • -gene finding

  • Multiple seq alignment

  •  evolutionary tree

Stretch of DNA coding for protein;

Analysis of noncoding region of genome

2. Analysis of protein seq.

Sequence relationship

3. Molecular structure prediction

3D modeling;

DNA, RNA, protein, lipid/carbohydrate

Protein-protein interaction

Protein-ligand interaction

4. molecular interaction

5. Metabolic and regulatory networks


Bioinformatics flow chart 2
Bioinformatics Flow Chart (2)

6. Gene & Protein expression data

  • EST

  • DNA chip/microarray

7. Drug screening

  • Lead compound binds tightly to binding site of target protein

  • Lead optimization – lead compound modified to be nontoxic,

  • few side effects, target deliverable

Ab initio drug design OR

Drug compound screening in

database of molecules

Drug molecules designed to be complementary to binding

Sites with physiochemical and steric restrictions.

  • Now investigated at the genome scale

    • SNP, SAGE

8. Genetic variability


生物晶片

  • 何謂生物晶片技術?

    • 簡單地說,生物晶片技術是結合了分子生物學、電子學、微機械、和生物訊息等專業領域的綜合產物。而生物晶片是指將待測物品置於玻璃、矽片、塑膠等不同材質載體之上,利用適當的儀器加以判讀,其作用對象可以為基因、蛋白質或細胞組織等等。

  • 生物晶片依其功能可分為

    • 基因晶片(Gene chip、 DNA chip)

    • 蛋白質晶片(Protein chip)

    • 微流體晶片(Microfluidics chip)

    • 實驗室晶片(Lab-on-chip)等四大類


  • 基因晶片

    • 而基因晶片依DNA樣品製備的方式不同又可分為二種:

      • 第一種是由Affymetrix公司研發出來,以半導體製程方式開發的光學蝕刻法(photolithography)與化學合成法相結合的光引導原位合成法(Light-Directed synthesis)。

      • 第二種是美國史丹佛大學所使用的接觸式點樣法,利用預先合成好的DNA固定到玻璃片上,這種高密度矩陣方式整齊排列的晶片,很多人稱它為微陣列技術(Microarray)。


    基因晶片實驗流程

    • Step 1. DNA sequence收集及資料庫Database建立


    Step 2 dna probe microarrayer printing
    Step 2. DNA probe探針設計,微點陣設計與固定化 ( Microarrayer printing )


    Step 3 hybridization
    Step 3. 雜交反應試驗 (Hybridization)


    計畫目標

    • 生物晶片與cDNA晶片的資料管理系統計劃

    • 基因晶片與生物資訊整合系統計劃

    • 光學生物晶片檢測系統計劃


    生物晶片與cDNA晶片的資料管理系統計劃

    • 以成立生物晶片實驗室及發展cDNA晶片相關的資料管理系統為主

    • 設計一些生物晶片為主的課程,如分子生物學,DNA及RNA之製備與操控,基因晶片之原理與介紹等相關基礎課程,再配合基因晶片實驗室之實習課程為輔


    基因晶片與生物資訊整合系統計劃

    • 以成立基因晶片與生物資訊研究所為導向,以整合資訊工程以及微機電(Microelectromechanical system,MEmS)技術,整合若干管道集反應器於一塊晶片上(Lab-on-a-chip),以完成各種樣品處理、反應或分析檢測,功能類似一個實驗室之縮影。


    光學生物晶片檢測系統計劃

    • 本計劃將發展基因晶片(gene chip,DNA microarray)、蛋白質晶片(protein chip)及晶片實驗室(lab-on-a-chip) 的相關光學檢測技術。


    相關教學內容與發展特色

    • 本校資工系與光電系專業課程中與生物資訊學之相關課程,包括

      • 演算法

      • 生物計算

      • 神經網路

      • 平行處理

      • 電子電路學

      • 信號處理

      • 生物晶片

      • 通訊系統

      • 生物影像處理

      • 生物資訊安全

      • 分散式系統

      • 生物資訊設備

      • 生物資訊原理等


    生物資訊/生物晶片實驗室規畫

    • 為配合四技新課程的實施,將於資工系與光電系成立生物晶片/生物晶片檢測/VLSI 設計實驗室。實驗室除提供資工系與光電系生物資訊整合課程外,並提供本校其他各科相關課程實驗


    預期成效

    • 使學生瞭解基因體DNA序列資訊之分析、序列組合、註解及快速比對,結構性分子資訊之分析,蛋白質三維結構預測以及基因調控系統之模擬,分子演算化學等。

    • 提供學生生物晶片檢測系統理論與實際結合完整的訓練,並培養學生微光機電系統與積體電路設計能力

    • 使學生能有本土cDNA 晶片資料管理系統之建立。


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