100%蛋白质芯片技术及其在病毒学中的应用精读.doc

蛋白质芯片技术的研究及其在病毒学中的应用 蛋白质是生命活动的许多功能的行使者，它反映基因传递的信息，蛋白的表达谱比基因的表达谱更能显示生物体的功能，因此如何系统地、通量化对蛋白质的组成、结构以及功能进行研究也显得十分重要。[1]目前，蛋白质组学技术已为寻找早期诊断标记物、研究疾病相关的蛋白以及研究疾病的机制提供了有力的帮助。随着蛋白质组学的进步，蛋白质芯片也就是蛋白质微阵列芯片也因通量高、特异性高以及灵敏度高等优势得到越来越多的关注。而随着蛋白质芯片技术在病毒学的应用，蛋白芯片对病毒基本结构、病毒复制、病毒感染以及病毒致病机制等方面的研究病也发挥者积极的作用。本文根据近年来国内外蛋白质芯片技术在病毒学研究各个领域中研究的必威体育精装版情况进行总结，现综述如下。 1 蛋白质芯片系统 1.1 蛋白质芯片的基本原理以及特点 蛋白芯片的基本原理是在固相载体上有序地固定多种蛋白质，通过标记的荧光分子成分与芯片的相互作用，然后漂洗将多余的不能与蛋白芯片上的蛋白质结合的荧光成分冲洗干净，使用激光共聚焦扫描仪来测定蛋白芯片上各点的荧光强度,通过检测到的荧光强度去分析蛋白质与荧光生物分子间的作用关系，从而测定各种蛋白质的功能[2]。蛋白芯片技术的重要部分是制备蛋白芯片以及检测相互反应信号。为了制备有效地蛋白芯片，首先要通过特定的方法把多种蛋白质固定在适宜的载体上，同时确保能够保持蛋白质的天然构象不变，必须预防蛋白质变性，使蛋白质能保持它原来的特殊的生物学功能。蛋白质芯片技术的主要特点有首先特异性高，因为在蛋白芯片进行检测时是抗原-抗体或者蛋白-配体这种特异性的结合；第二，蛋白芯片的敏感度高，即使样品只有微量的蛋白质它也能检测出蛋白质的存在，检测水平已经达到纳米级水平；第三，蛋白芯片的通量高，一次检测就可以同时进行过千种的目标蛋白，效率相当高；第四，蛋白芯片的可重复度高，进行多次检测期间差异极小，精确度高；第五，蛋白芯片的应用性强，对于样品的预处理只需要沉降分离小量的标本并进行标记后，就可以加在蛋白芯片上进行分析检测。 1.2 蛋白质芯片的种类 蛋白芯片可根据不同的分类标准进行分类，根据功能蛋白芯片分为研究型芯片或者检测型芯片：研究型芯片多数是高密度的芯片，载体上固定的蛋白是天然的或者融合的蛋白，研究型芯片主要适用在实验室对于蛋白质活性或者蛋白组学等等方面的研究；检测型芯片密度相对研究型芯片密度要低，上面固定的主要是抗原或者抗体等等，主要适用于大量、快速地检测特定的生物分子。根据表面的化学成分，蛋白质芯片分为化学表面芯片或者生物表面芯片，化学表面芯片包括阴离子、阳离子亲水、疏水或者金属螯合芯片，可用来检测未知的蛋白质，或者记录指纹图谱；生物表面芯片包括抗体抗原、受体配体、DNA蛋白质芯片等等各种类型。按照点固定蛋白质有无活性，蛋白质芯片可分为无活性或者有活性芯片，无活性芯片是把已经合成的蛋白质固定在芯片上，它的制作方式包括点合成、原位合成以及光蚀刻术；有活性的芯片是指固定在芯片上的蛋白质是有活性的生物体(譬如病毒)，在蛋白芯片上直接表达蛋白质，与无活性的芯片相比，有活性的芯片能够模拟生物体的内环境，更有利于蛋白质功能的分析研究。根据载体蛋白芯片可分为普通玻璃载体芯片、微孔芯片、多孔凝胶覆盖芯片等等[3]。近年来随着蛋白质芯片的飞速发展，蛋白质芯片的种类越来越多，在蛋白质芯片制的作工艺上发展了了机器人制作以及商品化的玻片载体，且蛋白质固相表面的固定难题也得到成功的解决。 1.3 蛋白质芯片的检测方法 蛋白质芯片的应用最重要就是芯片的检测，因为蛋白芯片样品的信号不是很强，所以检测方法必须灵敏度高，这样才能确保蛋白芯片的检测结果是准确而又精密的。目前最常使用的蛋白质芯片的检测方法主要分为两种：第一种是无标记检测法，它利用质谱检测、光学或者电化学原理等直接对目标蛋白的分子量以及相对含量进行分析；第二种是标记检测法，它采用放射性元素或者荧光染料等标记物质对目标蛋白进行标记，然后使用相关的仪器，譬如放射显像仪、激光共聚焦仪器或者CCD芯片扫描仪等检测标记信号，从而得到目标蛋白的生物学特性等信息。 2 蛋白质芯片技术在病毒学中的应用 2.1 病毒感染的检测 传统检测病毒感染的方法主要是病原学、分子生物学或者免疫学的方法，包括形态学染色、对病毒进行分离培养、血清学的鉴定或者PCR等。[4]蛋白质芯片技术比这些方法更有优势，它可以在很短的时间里面检测大批量的微量蛋白且能获得大量信息，而且目前也有应用于对一些病毒感染的检测中。在蛋白质芯片技术发展的早期有研究显示其敏感度以及特异性与ELISA 方法相比相差无几。但目前蛋白芯片技术检测的敏感度以及特异度要优于ELISA 法。而且蛋白质芯片操作更加简便，而且费用也十分低廉，非常适用于临床中对大量病人的血清样本进行快速检测。蛋白质芯