蛋白质芯片

蛋白质芯片是一种高通量的蛋白功能分析技术，可用于蛋白质表达谱分析，研究蛋白质与蛋白质的相互作用，甚至DNA－蛋白质、RNA－蛋白质的相互作用，筛选药物作用的蛋白靶点等。

蛋白质芯片技术原理

蛋白芯片技术的研究对象是蛋白质，其原理是对固相载体进行特殊的化学处理，再将已知的蛋白分子产物固定其上（如抗体、抗原、受体、配体、酶、细胞因子等），根据这些生物分子的特性，捕获能与之特异性结合的待测蛋白（存在于血清、血浆、淋巴、尿液、间质液、渗出液、细胞溶解液、分泌液等），经洗涤、纯化，再进行确认和生化分析；它为获得重要生命信息（如未知蛋白组分、序列。体内表达水平生物学功能、与其他分子的相互调控关系、药物筛选、药物靶位的选择等）提供有力的技术支持。

蛋白质芯片分类

主要有三类：蛋白质微阵列、微孔板蛋白质芯片、三维凝胶块芯片等。

蛋白质微阵列

哈佛大学的Macbeath和SchreiberL等报道了：通过点样机械装置制作蛋白质芯片的研究，将针尖浸入装有纯化的蛋白质溶液的微孔中，然后移至载玻片上，在载玻片表面点上1nl的溶液，然后机械手重复操作，点不同的蛋白质。利用此装置大约固定了10，000种蛋白质，并用其研究蛋白质与蛋白质间，蛋白质与小分子间的特异性相互作用。Macbeath和Schreiber首先用一层小牛血清白蛋白（BSA）修饰玻片，可以防止固定在表面上的蛋白质变性。由于赖氨酸广泛存在于蛋白质的肽链中，BSA中的赖氨酸通过活性剂与点样的蛋白质样品所含的赖氨酸发生反应，使其结合在基片表面，并且一些蛋白质的活性区域露出。这样，利用点样装置将蛋白质固定在t3SA表面上，制作成蛋白质微阵列。

微孔板蛋白芯片

Mendoza等在传统微滴定板的基础上，利用机械手在96孔的每一个孔的平底上点样成同样的四组蛋白质，每组36个点（4×36阵列），含有8种不同抗原和标记蛋白。可直接使用与之配套的全自动免疫分析仪，测定结果。适合蛋白质的大规模、多种类的筛选。

三维凝胶块芯片

三维凝胶块芯片是美国阿贡国家实验室和俄罗斯科学院恩格尔哈得分子生物学研究所开发的一种芯片技术。三维凝胶块芯片实质上是在基片上点布以10000个微小聚苯烯酰胺凝胶块，每个凝胶块可用于靶DNA、RNA和蛋白质的分析。这种芯片可用于筛选抗原抗体、酶动力学反应的研究。该系统的优点是：凝胶条的三维化能加进更多的已知样品，提高检测的灵敏度；蛋白质能够以天然状态分析，可以进行免疫测定、受体、配体研究和蛋白质组分分析。

蛋白芯片检测和基因检测

基因检测

1、基因检测出基因缺陷的存在，未必一定有疾病的爆发。

2、基因是遗传的、静态的，大多应用于先天遗传性疾病的检测。

3、基因检测不能反映身体在自身免疫、代谢方面疾病的发生。

医院常规检测

1、 常规检查多为单项检测，针对性强，但检测范围较小。

2、 多为人体处于疼痛不适等疾病状态所选择的被动检测方法。

3、 检查结果正常不等于身体健康，但结果异常提示疾病已经发展至中、晚期。

蛋白芯片检测

1、蛋白是动态的，受环境和饮食等多因素影响，能直接反映疾病的发生、发展状态。

2、检测遗传性疾病在内的多种疾病发展情况，包括自身免疫、代谢等疾病（如糖尿病、动脉粥样硬化等），早检测、早干预。

3、基因通过蛋白质来执行它的功能。疾病的发生发展是蛋白质改变的最终结果和表现。

蛋白芯片应用

疾病诊断

蛋白质芯片技术在医学领域中有着潜在的广阔应用前景。蛋白质芯片能够同时检测生物样品中与某种疾病或者环境因素损伤可能相关的全部蛋白质的含量情况，即表型指纹（phenomic fingerprint）。表型指纹对监测疾病的过程或预测，判断治疗的效果也具有重要意义。Ciphelxen Biosystems公司利用蛋白质芯片检测了来自健康人和前列腺癌患者的血清样品，在短短的三天之内发现了6种潜在的前列腺癌的生物学标记。Englert将抗体点在片基上，月它检测正常组织和肿瘤之间蛋白质表达的差异，发现有些蛋白质的表达，如前列腺组织特异抗原，明胶酶 蛋白在肿瘤的发生发展中起着重要的作用，这给肿瘤的诊断和治疗带来了新途径。应用蛋白质芯片在临床上还发现乳腺癌患者中的28.3KD的蛋白质；存在于结肠癌及其癌前病变患者的血清13.8KD的特异相关蛋白质。

生化反应检测

对酶活性的测定一直是临床生化检验中不可缺少的部分。Cohen用常规的光蚀刻技术制备芯片、酶及底物加到芯片上的小室，在电渗作用中使酸及底物经通道接触，发生酶促反应。通过电泳分离，可得到荧光标记的多肽底物及产物的变化，以此来定量酶促反应结果。动力学常数的测定表明该方法是可行的，而且，荧光物质稳定。Arenkov进行了类似的试验，他制备的蛋白质芯片片的一大优点，可以反复使用多次，大大降低了试验成本。

抗原抗体检测

在CavinM．等人的实验中，蛋白质芯片上的抗原抗体反应体现出很好的特异性，在一块蛋白质芯片上10800个点中，根据抗原抗体的特异性结合检测到唯一的1个阳性位点。Cavin M．指出，这种特异性的抗原抗体反应一旦确立，就可以利用这项技术来度量整个细胞或组织中的蛋白质的丰富程度和修饰程度。其次利用蛋白质芯片技术，根据与某一蛋白质的多种组分亲和的特征，筛选某一抗原的未知抗体，将常规的免疫分析微缩到芯片上进行，使免疫检测更加方便快捷。

基因表达的筛选

AngelikaL．等人从人胎儿脑的cDNA文库中选出92个克隆的粗提物制成蛋白质芯片，用特异性的抗体对其也进行检测，结果的准确率在87%以上，而用传统的原位滤膜技术准确率只达到63%。与原位滤膜相比，用蛋白质芯片技术在同样面积上可容纳更多的克隆，灵敏度可达到pg级。

药物筛选

疾病的发生发展与某些蛋白质的变化有关，如果以这些蛋白质构筑芯片，对众多候选化学药物进行筛选，直接筛选出与靶蛋白作用的化学药物，将大大推进药物的开发。蛋白质芯片有助于了解药物与其效应蛋白的相互作用，并可以在对化学药物作用机制不甚了解的情况下直接研究蛋白质谱。还可以将化学药物作用与疾病联系起来，以及药物是否具有毒副作用、判定药物的治疗效果，为指导临床用药提供实验依据。另外，蛋白芯片技术还可对中药的真伪和有效成分进行快速鉴定和分析。