蛋白质芯片的综述.doc

蛋白质芯片的综述 摘要 蛋白质芯片技术是一种高通量、微型化和自动化的蛋白质分析技术，已在多个领域得到应用,如蛋白质组学研究、新药的开发、酶与底物的相互作用和疾病检测等。论文详细介绍了蛋白质芯片技术的原理、芯片介质及蛋白质的固定技术, 论述了蛋白质芯片在肿瘤研究，食品检验的应用以及传染病检测中的研究概况。分析了蛋白质芯片的问题以及应用前景。 关键词 蛋白质芯片，肿瘤，食品检验，传染病检测，应用 蛋白质芯片的研究工作起始于20世纪80年代,到90年代技术日趋成熟。蛋白质芯片(protein chip)技术因具有高通量平行分析、信噪比较高、所需样品量少,以及可直接关联DNA序列和蛋白质信息等优点,自问世以来,已广泛应用于蛋白质组学、医学诊断学等领域研究,具有广阔的发展。 1.蛋白质芯片介绍 1.1　技术原理 蛋白质芯片是由固定于不同介质上的蛋白微阵列组成,这些蛋白包括抗原、抗体及标志蛋白,然后用标记的或未经标记的另外一个蛋白,如抗原、抗体或配体进行反应,有的需要经洗涤后再加入标记的二抗进行反应,从而达到放大抗原抗体反应的目的。所用的标记物有荧光物质,如Cy3(青色素,一种荧光染料)和Cy5等;酶,如辣根过氧化物酶,化学发光物质等;其他分子,如免疫金标记,然后再进行银染对反应结果显色。反应结果用扫描装置进行检测或用肉眼直接进行观察。 1.2　蛋白质芯片的介质 目前作为蛋白芯片的介质有滤膜类、凝胶类和玻璃片类,前2种介质的优点是能够保持所固定的蛋白的三维结构,但缺点是由于其质地较软,所以不能满足机械点样的强度,同时凝胶类的蛋白质芯片所点样品容易发生扩散。玻璃片的优点是成本低和性能稳定,可满足高强度的机械点样。此外,20世纪90年代中期发展的液相芯片技术使蛋白芯片技术得到进一步提高。其被喻为后基因组时代的芯片技术,也可称为灵活的多种被分析物质的检测( flexible multi-analyte profiling,xMAP)技术,xMAP技术是集流式技术、荧光微球、激光、数字信号处理和传统化学技术为一体的一种新型生物分子高通量检测技术,这种技术将流式检测与芯片技术有机地结合在一起,使生物芯片反应体系由固相反应改变为接近生物系统内部环境的完全液相反应体系,因此也被称为液相芯片技术[1]。 光学蛋白芯片也是新发展起来的一项技术,是将高分辨的椭偏生物传感器技术和集成化多元蛋白质芯片技术相结合发展形成的生物分子识别和检测技术。该技术的优点是无需标记待检样品,无需预处理直接检测非纯化分析物,样品用量少,检测时间短并且可以进行多元检测。 1.3　蛋白质的固定 将蛋白质固定于芯片上的方法很多,各方法的最终目的是在单位面积/体积上固定最大量的蛋白质并保持其天然构象,该环节成为蛋白质芯片技术的关键步骤之一。 蛋白质的固定可以分为两类:非专一性固定和专一性固定,非专一性固定即通过被动吸附的方式使蛋白质结合到相应的介质上,如硝酸纤维素膜和多聚赖氨酸包被的玻片通过被动吸附蛋白质的氨基或羧基来固定蛋白质,此方法产生的芯片背景值往往较高。 1. 4　蛋白质芯片的检测 蛋白质芯片的检测包括两类方式,一类是直接检测法,即直接对捕捉到的蛋白进行检测,包括加强纳米簇共振技术、等离子体共振技术(SPR)、固相激光激发时间分辨荧光光谱法和表面加强激光解吸离子-飞行时间质谱法(SELDI-TOF-MS)。另一类检测方法是间接检测法,即通过使用发光物质包括荧光物质、化学发光物质、酶、同位素等对被检测物或其抗体进行标记,然后用激光扫描或CCD对信号进行检测。 2.蛋白质芯片技术用 2.1　蛋白质芯片在肿瘤研究中的应用 2·11　蛋白质表达谱的检测　 蛋白质芯片可以检测两种不同样品(患病组与健康组,药物治疗前与治疗后)之间蛋白质表达水平的相对差异。根据蛋白表达差异推测参与疾病发生发展相关蛋白,还可以根据治疗前后蛋白表达不同判断患者对药物治疗的敏感性。在研究血管生成因子与肿瘤的关系时,Huang等[2]利用蛋白质芯片检测143例各类型肿瘤患者5种血管生成因子的表达水平。发现多数肿瘤病人均有某种血管生成因子升高,而且不同肿瘤类型血管生成因子升高也不同。血管生成在肿瘤生长和扩散中起重要作用,因此血管生成因子所反应的肿瘤血管生成的活跃程度对组织病理分级,治疗方案的选择具有重要的指导意义。Laura Smith等[3]利用抗体芯片分析MDA-MB-231乳腺癌细胞系及其衍生系对阿霉素的抵抗性。抵抗组与敏感组相比丝裂原活化蛋白磷酸化激酶,周期蛋白D2,细胞角蛋白18,细胞周期素B1等明显下降。根据药物治疗前、后表达的不同蛋白,可以预测患者对药物治疗的敏感性并给予个体化治疗,使患者能在最大程度上受益。 2.12蛋磷酸化检测　 蛋白质芯片还可以用来研究蛋白质的磷酸化水平改变。原理与普通抗体芯