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这项技术最早且最常见的应用是基因表达的研究，例如可以将健康细胞与癌细胞的基因表达形式进行比较。研究人员通过研究基因表达来寻找新的治疗方法，确认疾病预警征兆并预测哪些药物对某些病人最有效。除了癌症之外，基因表达分析的其他重要应用还包括心血管疾病、免疫及感拘约膊∫约爸醒肷窬低澄陕摇?
在多年的癌症疾病研究中，科学家和医学工作者们认识到，癌症并不只是某一种疾病，在它的背后，隐藏着形形色色、变化多端的种类，有几百种这样的癌症存在着。它们为什么一直难以攻克？其主要的原因是由于每一种癌症都有自己的特点，一种药物并不能对各个不同组织的癌症都能产生疗效，有些能抑制住肿瘤细胞，但有些却毫无作用，甚至在病症上相同的癌症，也无法用一种药物达到治疗的目的。而dna微阵列技术可以帮助我们区分这些癌症，并加以定义，而且还能帮助我们寻找新的治疗药物。
最近，荷兰癌症协会的乳癌研究人员通过使用安捷伦微阵列技术，在研究外科摘除乳瘤时发现并确认了70个基因，这些基因表达形式可分为“良好状态”或“不佳状态”。两项研究结果表明，不使用化疗的情况下，基因表达水平显示为“良好状态”的病人存活率较高并且10年内转移复发率较低。但显示为“不佳状态”的病人，如果不进行化疗，其存活率只有50%。
美国阿默斯特学院生物学学士、斯坦福大学医学院癌症生物学博士孙海介绍，癌症研究是目前在中国乃至世界的重要研究课题，而微阵列是应用在该研究领域的重要技术。作为基因表达研究的基本工具，微阵列同时测量成千上万个基因的表达方式。它能够使科学家比较“有害细胞”和“无害细胞”的基因表达方式，以彻底查明疾病遗传的原因。