美國Affymetrix公司是目前全球基因芯片行業(yè)的領(lǐng)頭羊，以其專利的寡聚核苷酸原位光刻合成技術(shù)，年產(chǎn)各類寡聚核苷酸基因芯片達(dá)到幾十萬張，占據(jù)了表達(dá)譜基因芯片科研市場的一半以上，經(jīng)過了將近十年的研究和開發(fā)，已經(jīng)在國際上贏得了很高的盛譽，同時也成為為數(shù)極少的已經(jīng)盈利的生物芯片公司。Affymetrix公司的基因芯片為寡核苷酸芯片（Oligo芯片），這種類型的芯片具有極高的特異性和靈敏度，重復(fù)性好，假陽性率非常低，是目前世界上最先進(jìn)的基因芯片。Affymetrix所利用的原位光刻專利技術(shù)可使一張芯片上合成多達(dá)500,000 個寡核苷酸。該系統(tǒng)可以分析樣品中DNA或者RNA序列的相對含量。
（一）原位光刻合成專利技術(shù)
Affymetrix公司率先開發(fā)的寡聚核苷酸原位光刻專利技術(shù)，是生產(chǎn)高密度寡核苷酸基因芯片的核心關(guān)鍵技術(shù)。采用的技術(shù)原理是在合成堿基單體的5＇羥基末端連上一個光敏保護(hù)基。首先使支持物羥基化，并用光敏保護(hù)基團(tuán)將其保護(hù)起來。每次選取適當(dāng)?shù)谋喂饽?mask)使需要聚合的部位透光，其它部位不透光。這樣，光通過蔽光膜照射到支持物上，受光部位的羥基脫保護(hù)而活化。因為合成所用的單體分子一端按傳統(tǒng)固相合成方法活化，另一端受光敏保護(hù)基的保護(hù)，所以發(fā)生偶聯(lián)的部位反應(yīng)后仍舊帶有光敏保護(hù)基團(tuán)。因此，每次通過控制蔽光膜的圖案(透光與不透光)決定哪些區(qū)域應(yīng)被活化，以及所用單體的種類和反應(yīng)次序就可以實現(xiàn)在待定位點合成大量預(yù)定序列寡聚體的目的。 使用多種蔽光膜能以更少的合成步驟生產(chǎn)出高密度的陣列，在合成循環(huán)中探針數(shù)目呈指數(shù)增長。某一含N個核苷酸的寡聚核苷酸，通過4×N個化學(xué)步驟能合成出4N個可能結(jié)構(gòu)。例如：一段8個堿基的寡核苷酸有65，536種排列的可能，通過32個化學(xué)步驟，8個小時就能合成65，536個探針。其基本原理如圖所示：
該方法的主要優(yōu)點是可以用很少的步驟合成極其大量的探針陣列。在上述例子中合成65536個探針的8聚體寡核苷酸序列僅需4×8=32步操作，8小時就可以完成。而如果用傳統(tǒng)方法合成然后點樣，那么工作量的巨大將是不可思議的。同時，用該方法合成的探針陣列密度可高達(dá)到106/cm2。不過，該方法每步合成反應(yīng)產(chǎn)率比較低，不到95%。因此探針的長度受到了限制。Affymetrix將光引導(dǎo)合成技術(shù)與半異體工業(yè)所用的光敏抗蝕技術(shù)相結(jié)合，以酸作為去保護(hù)劑，使每步產(chǎn)率增加到98%。原因是光敏抗蝕劑的解離對照度的依賴是非線性的，當(dāng)照度達(dá)到特定的閾值以上保護(hù)劑就會解離。所以，該方法同時也解決了由于蔽光膜透光孔間距離縮小而引起的光衍射問題，有效地提高了聚合點陣的密度。另據(jù)報導(dǎo)，利用波長更短的物質(zhì)波如電子射線去脫保護(hù)可使點陣密度達(dá)到1010/cm2
（二）獨特的PM-MM探針設(shè)計
獨特的PM-MM探針對設(shè)計：設(shè)計一對25-mer探針，其中一個是完全匹配（perfect match PM） 及有一錯誤位點匹配（mismatch MM）探針。該設(shè)計可提高探針的靈敏度和特異性，尤其針對在一個復(fù)雜背景的樣品中低豐度表達(dá)產(chǎn)物的檢測。Affymetrix的PM-MM探針設(shè)計策略有助于區(qū)分特異性結(jié)合與非特異性結(jié)合的靶片段。經(jīng)過周密細(xì)致的試驗研究者們發(fā)現(xiàn)25-mer是一個理想的探針長度，較那些僅用單一探針的策略來說，PM-MM探針設(shè)計使得檢測低濃度靶序列的特異性和靈敏度大大提高。因為MM探針可將樣品中的背景信號探測出，所以能夠區(qū)分背景信號的策略對那些相對較弱的陽性信號來說尤為重要。
（三）應(yīng)用芯片產(chǎn)品
1、人類基因組U133系列基因芯片 覆蓋39000種人類基因轉(zhuǎn)錄本
2、大鼠基因組U34系列基因芯片 覆蓋大鼠24000種已知基因及ESTs片斷
3、小鼠基因組U74系列基因芯片 覆蓋小鼠36000種已知基因及ESTs片斷
4、果蠅基因組芯片
5、擬南芥基因組芯片
6、酵母基因組S98系列芯片
7、大腸桿菌基因組芯片
（一）原位光刻合成專利技術(shù)
Affymetrix公司率先開發(fā)的寡聚核苷酸原位光刻專利技術(shù)，是生產(chǎn)高密度寡核苷酸基因芯片的核心關(guān)鍵技術(shù)。采用的技術(shù)原理是在合成堿基單體的5＇羥基末端連上一個光敏保護(hù)基。首先使支持物羥基化，并用光敏保護(hù)基團(tuán)將其保護(hù)起來。每次選取適當(dāng)?shù)谋喂饽?mask)使需要聚合的部位透光，其它部位不透光。這樣，光通過蔽光膜照射到支持物上，受光部位的羥基脫保護(hù)而活化。因為合成所用的單體分子一端按傳統(tǒng)固相合成方法活化，另一端受光敏保護(hù)基的保護(hù)，所以發(fā)生偶聯(lián)的部位反應(yīng)后仍舊帶有光敏保護(hù)基團(tuán)。因此，每次通過控制蔽光膜的圖案(透光與不透光)決定哪些區(qū)域應(yīng)被活化，以及所用單體的種類和反應(yīng)次序就可以實現(xiàn)在待定位點合成大量預(yù)定序列寡聚體的目的。 使用多種蔽光膜能以更少的合成步驟生產(chǎn)出高密度的陣列，在合成循環(huán)中探針數(shù)目呈指數(shù)增長。某一含N個核苷酸的寡聚核苷酸，通過4×N個化學(xué)步驟能合成出4N個可能結(jié)構(gòu)。例如：一段8個堿基的寡核苷酸有65，536種排列的可能，通過32個化學(xué)步驟，8個小時就能合成65，536個探針。其基本原理如圖所示：
該方法的主要優(yōu)點是可以用很少的步驟合成極其大量的探針陣列。在上述例子中合成65536個探針的8聚體寡核苷酸序列僅需4×8=32步操作，8小時就可以完成。而如果用傳統(tǒng)方法合成然后點樣，那么工作量的巨大將是不可思議的。同時，用該方法合成的探針陣列密度可高達(dá)到106/cm2。不過，該方法每步合成反應(yīng)產(chǎn)率比較低，不到95%。因此探針的長度受到了限制。Affymetrix將光引導(dǎo)合成技術(shù)與半異體工業(yè)所用的光敏抗蝕技術(shù)相結(jié)合，以酸作為去保護(hù)劑，使每步產(chǎn)率增加到98%。原因是光敏抗蝕劑的解離對照度的依賴是非線性的，當(dāng)照度達(dá)到特定的閾值以上保護(hù)劑就會解離。所以，該方法同時也解決了由于蔽光膜透光孔間距離縮小而引起的光衍射問題，有效地提高了聚合點陣的密度。另據(jù)報導(dǎo)，利用波長更短的物質(zhì)波如電子射線去脫保護(hù)可使點陣密度達(dá)到1010/cm2
（二）獨特的PM-MM探針設(shè)計
獨特的PM-MM探針對設(shè)計：設(shè)計一對25-mer探針，其中一個是完全匹配（perfect match PM） 及有一錯誤位點匹配（mismatch MM）探針。該設(shè)計可提高探針的靈敏度和特異性，尤其針對在一個復(fù)雜背景的樣品中低豐度表達(dá)產(chǎn)物的檢測。Affymetrix的PM-MM探針設(shè)計策略有助于區(qū)分特異性結(jié)合與非特異性結(jié)合的靶片段。經(jīng)過周密細(xì)致的試驗研究者們發(fā)現(xiàn)25-mer是一個理想的探針長度，較那些僅用單一探針的策略來說，PM-MM探針設(shè)計使得檢測低濃度靶序列的特異性和靈敏度大大提高。因為MM探針可將樣品中的背景信號探測出，所以能夠區(qū)分背景信號的策略對那些相對較弱的陽性信號來說尤為重要。
（三）應(yīng)用芯片產(chǎn)品
1、人類基因組U133系列基因芯片 覆蓋39000種人類基因轉(zhuǎn)錄本
2、大鼠基因組U34系列基因芯片 覆蓋大鼠24000種已知基因及ESTs片斷
3、小鼠基因組U74系列基因芯片 覆蓋小鼠36000種已知基因及ESTs片斷
4、果蠅基因組芯片
5、擬南芥基因組芯片
6、酵母基因組S98系列芯片
7、大腸桿菌基因組芯片
