双向电泳技术在生物医学中的应用现状和应用前景
电泳技术在生物医学中的应用

电泳技术在生物医学中的应用生物医学在人类健康事业中扮演着越来越重要的角色,而电泳技术则是生物医学领域中常用的实验手段之一。
电泳技术是一种将带电粒子或分子聚集并定向移动的实验方法,因此在DNA序列分析、蛋白质研究等方面有着广泛的应用。
本文将从原理、种类、应用等方面分析电泳技术在生物医学中的应用及其未来发展前景。
一、电泳技术的原理电泳技术是利用电场对带电粒子或分子进行定向移动,从而对样品进行分离或纯化的实验方法。
其基本原理是根据物体的电荷性质在电场中的不同运动迁移距离来实现分离。
其过程可分为两个步骤:第一步是将待分离的样品进行电荷化处理,这通常是通过静电作用或酸碱中和来完成的;第二步是在一个强电场中将电荷化后的样品组分进行迁移分离,经过适当的处理后可得到相应的分离产物。
电泳技术不仅受到电场强度、电荷量、电泳介质等影响,还要考虑到分子大小、分子形状和分子电荷的影响,因为它们对分离的速率和方向都有着重要的影响。
二、电泳技术的分类根据其原理和应用,电泳技术可以分为几类。
1.凝胶电泳凝胶电泳是利用凝胶的空隙效应,将DNA和蛋白质根据分子大小进行分离的一种电泳技术。
凝胶电泳分为乳胶糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳两种,其中乳胶糖凝胶电泳主要用于分离小分子DNA,而聚丙烯酰胺凝胶电泳主要用于分离大分子DNA和蛋白质。
凝胶电泳由于具有操作简单、分辨率高、成本低等优势,因此在DNA和蛋白质分子量测定、DNA测序和蛋白质纯化等方面得到广泛应用。
2.毛细管电泳毛细管电泳是利用毛细管内部液体的流动速度和分子电荷的影响,将分子分离的一种电泳技术。
毛细管电泳具有操作简单、灵敏度高、分离速度快等优势,且不需要大量试剂和样品,因此在DNA序列分析、蛋白质质谱分析等方面得到广泛应用。
3.等温电泳等温电泳是利用DNA双链和单链在电场中迁移速度的不同,将DNA分离的一种电泳技术。
它是一种基于形状和大小进行DNA分离的技术,可用于快速筛查某个基因特定序列的突变与否。
双向电泳技术的原理及应用

双向电泳技术的原理及应用1. 原理双向电泳技术是一种分离和鉴定蛋白质的常用方法。
它结合了凝胶电泳和电泳移动的优势,可以在同一实验中实现更高的分辨率和更好的分离效果。
双向电泳的原理基于两个关键因素:分子大小和电荷。
在实验中,蛋白质样品首先沿一个方向进行电泳。
由于蛋白质的不同大小和电荷,它们会在凝胶中形成不同的带状图案。
然后,凝胶会旋转90度,使蛋白质在垂直方向上进行电泳。
这样一来,蛋白质会在另一个方向上发生分离。
双向电泳的核心是双向凝胶,其结构类似于二维网络。
在第一个方向上,凝胶中的蛋白质会形成一维图案,而在第二个方向上,蛋白质会形成另一维图案。
通过对这两个图案的分析,可以得到更为准确的蛋白质信息。
2. 应用2.1 蛋白质分离和纯化双向电泳技术在蛋白质分离和纯化中有着广泛的应用。
由于双向电泳可以提供更高的分辨率,可以分离和鉴定更多的蛋白质。
这在研究蛋白质结构和功能以及疾病诊断中具有重要意义。
2.2 蛋白质组学研究双向电泳技术在蛋白质组学研究中发挥着重要作用。
通过双向电泳,可以分离出复杂样品中的蛋白质,并获得其质量和电荷信息。
这些信息可以用于鉴定蛋白质和研究其功能。
2.3 药物研发双向电泳技术在药物研发中也有广泛的应用。
通过双向电泳,可以分离和鉴定药物的靶点,进一步了解药物与蛋白质的相互作用机制。
这对于药物设计和优化具有重要意义。
2.4 分子生物学研究双向电泳技术在分子生物学研究中有着重要的应用。
通过双向电泳,可以鉴定蛋白质的表达变化,从而了解基因表达调控机制。
这对于研究细胞功能和疾病发生机制具有重要意义。
2.5 环境监测双向电泳技术在环境监测中也有着广泛的应用。
通过双向电泳,可以分离和鉴定环境中的污染物,从而评估环境质量和污染程度。
这对于环境保护和治理具有重要意义。
3. 优缺点3.1 优点•分辨率高:双向电泳可以提供更高的分辨率,可以分离和鉴定更多的蛋白质。
•信息丰富:双向电泳可以获得蛋白质的质量和电荷信息,有助于了解蛋白质的结构和功能。
生物医学中的电泳技术应用

生物医学中的电泳技术应用电泳技术是生物医学领域中非常重要的分析手段之一,其应用广泛而深远。
本文将从几个方面介绍电泳技术在生物医学中的应用。
一、基础研究在生物医学研究中,电泳技术被广泛应用于基础研究中。
例如,研究生物分子之间的相互作用、研究蛋白质水平的变化和研究基因序列的变化等。
其中,凝胶电泳和毛细管电泳是最常见的电泳技术。
在凝胶电泳中,生物分子被加入到凝胶中,然后通过电场进行分离,进而研究其分子量、电荷、结构等信息。
毛细管电泳则是利用毛细管中的微小空间,通过不同的能级让生物分子逐一通过,达到分离的目的。
二、疾病诊断电泳技术在疾病诊断中也有广泛的应用。
例如,血浆蛋白电泳可以用于肿瘤、免疫缺陷和炎症等疾病的诊断。
通过对血浆中的蛋白质进行电泳分离,可以确定不同种类的蛋白质浓度和比例的变化,进而判断某一疾病的进展和治疗效果。
另外,DNA电泳也是诊断遗传性疾病的重要手段。
例如,PCR-amplified DNA可以通过凝胶电泳分离,在分离的过程中可以诊断出某些疾病所需的特定位点。
这些信息有助于医生更加准确地判断患者的疾病类型和疾病进程的状态。
三、新型药物开发电泳技术在新型药物开发中也有重要的应用。
例如,蛋白质色谱技术就是利用毛细管电泳技术对蛋白质进行分离和分析,多用于新药的筛选和鉴定。
通过蛋白质色谱技术可以快速筛选大量的药物分子,以确定最具有潜力的药物分子,进而研制出治疗某些疾病的新型药物。
四、肿瘤治疗最后,电泳技术在肿瘤治疗中也有着广泛的应用。
例如,电泳技术可以将药物直接引入肿瘤细胞,从而提高治疗效果。
另外,电泳技术也可以用于寄生虫和细菌的治疗,利用电场生物学技术破坏病原体的细胞膜或细胞壁,达到抗病的效果。
总之,电泳技术在生物医学中的应用非常广泛,包括基础研究、疾病诊断、新型药物开发和肿瘤治疗等方面。
未来,电泳技术还有广泛的发展前景,在医学研究和临床治疗中都将发挥更为重要的作用。
双向电泳在植物蛋白质组中的应用

2018 年第 3 期(下半月)农民致富之友 Nong Min Zhi Fu Zhi You34科研◎农业科学随着人类基因组计划与10余种模式生物基因组全序列测定的完成, 基因组计划的重心已逐渐由结构基因组研究转移到功能基因组研究,生命科学随之开始了一个新的纪元—后基因组时代, 蛋白质组研究则应运而生。
1975年,O ’Farrell 和Klose 首先建立了等电聚焦/SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(IEF/SDS-PAGE )分离和分析蛋白质组分的技术。
该技术的应用,使得多组分,低浓度蛋白的分离成为现实。
1 双向电泳样品制备技术样品制备是双向凝胶电泳成功的关键, 直接影响到蛋白质组研究结果。
其一般过程是:对细胞、组织等样品进行破碎、溶解、失活和还原, 断开蛋白质之间的连接键, 提取全部蛋白质, 除去非蛋白质部分。
但溶解度差的蛋白质, 如膜蛋白、与膜相连的蛋白质以及来自具有高抗性组织的蛋白质, 需要添加离析剂、表面活性剂、两性电解质和还原剂等以增加蛋白质的溶解度, 提高蛋白质的提取率。
目前常用的离析剂有尿素和硫脉, 尿素是双向电泳制备时最常用的变性剂, 硫脉则可以帮助许多难溶的蛋白质进行溶解;表面活性剂可消除蛋白质疏水基团之间的相互作用,增强蛋白质在其pI 值处的溶解性,常用的非离子型去垢剂有CHAPS 、CHAPSO 、SB3-10和ASB-14等。
在变性剂和表面活性剂联用条件下,再加用还原剂可使已变性的蛋白质展开更完全,溶解更彻底,常用还原剂为含自由巯基的DTT 以及不带电荷的TBP 。
王丽娟分别采用TCA-丙酮沉淀法和尿素一硫脲法提取菜籽种子蛋白,用Bradford 法对所获得的样品进行蛋白定量后,发现尿素一硫脲法提取的蛋白质所得2-DE 图谱较模糊,低丰度蛋白质点数较少,横竖纹干扰较大,分辨率较低;而TCA.丙酮沉淀法提取的蛋白质所得2-DE 图谱蛋白质点聚合较好,低丰度蛋白分离较好,蛋白点数显著多于尿素一硫脲法,且蛋白点分布均匀,图谱质量较好。
荧光差异显示双向电泳技术原理

荧光差异显示双向电泳技术原理双向电泳是一种常用的蛋白质分离技术,通过电场的作用将蛋白质样品分离成不同的带状区域。
而荧光差异显示双向电泳技术则是在双向电泳的基础上,利用荧光染料对蛋白质进行标记,使得分离出的蛋白质带状区域能够以荧光的形式显示出来。
本文将详细介绍荧光差异显示双向电泳技术的原理及其在蛋白质研究中的应用。
荧光差异显示双向电泳技术的原理主要包括样品制备、电泳分离、荧光染色和荧光成像等步骤。
样品制备是荧光差异显示双向电泳的关键步骤之一。
样品制备的目的是将蛋白质从复杂的生物体中提取出来,并使其具备较好的电泳性质。
常见的样品制备方法包括胶束电泳法和硅胶柱层析法等。
胶束电泳法是通过洗涤剂将蛋白质从细胞中溶解出来,形成胶束溶液,再经过离心等步骤得到纯化的蛋白质样品。
硅胶柱层析法则是利用硅胶柱将蛋白质样品分离纯化,去除杂质。
样品制备的关键在于保证蛋白质样品的纯度和完整性,以便后续的电泳分离。
电泳分离是荧光差异显示双向电泳的核心步骤。
电泳分离是通过电场的作用将蛋白质样品分离成不同的带状区域。
由于蛋白质的分子量和电荷差异,蛋白质在电场中会产生不同的迁移速度,从而实现分离。
双向电泳是指在水平方向和垂直方向施加交叉电场,使得蛋白质样品能够同时在两个方向上进行迁移,从而增加了分离效果。
电泳分离的关键在于电场的施加和控制,以及电泳胶的选择和制备。
然后,荧光染色是荧光差异显示双向电泳的重要步骤之一。
荧光染色是通过将蛋白质样品与荧光染料结合,使得分离出的蛋白质能够以荧光的形式显示出来。
常用的荧光染料包括SYPRO Ruby、CyDye和FluorProtein等。
荧光染色的关键在于染料的选择和染色条件的优化,以确保荧光信号的强度和稳定性。
荧光成像是荧光差异显示双向电泳的最后一步。
荧光成像是通过荧光成像仪将荧光信号转化为图像,以便后续的分析和解读。
荧光成像的关键在于成像仪的选择和参数设置,以及荧光信号的采集和处理。
荧光差异显示双向电泳技术在蛋白质研究中具有广泛的应用。
双向电泳和质谱技术

双向电泳和质谱技术双向电泳和质谱技术是两种广泛应用于生物化学和生物物理学领域的分析方法。
它们通过不同的原理和技术手段,可以对生物分子进行定性和定量的分析。
本文将介绍双向电泳和质谱技术的基本原理、应用领域以及发展前景。
一、双向电泳双向电泳是一种常用的蛋白质分析方法,它通过电泳将蛋白质在两个正交方向上进行分离,从而实现高分辨率的分析。
其基本原理是利用蛋白质在电场中的电荷、大小和形状等特性,通过在两个方向上施加电场,不断地移动蛋白质分子,使其在凝胶中分散开来,最终实现完全的分离。
双向电泳技术在生物化学和生物物理学领域中有着广泛的应用。
它可以用于研究蛋白质的组成和结构,探索蛋白质相互作用的机制,寻找新的蛋白质标记和药物靶点等。
双向电泳技术的主要优点是分离效果好、分析速度快、灵敏度高。
然而,该技术也存在一些局限性,比如在分离过程中可能出现混叠现象,对样品要求较高等。
二、质谱技术质谱技术是一种以测定生物样品中质量与荷电比(m/z)为基础的分析方法,它可以对样品中的化合物进行分析和鉴定。
质谱技术的基本原理是将样品中的化合物通过电离技术转化为带电离子,然后根据离子在磁场中受到的作用力大小,测量离子的质量和荷电比,从而确定分子的质量。
根据质谱仪的不同类型和检测模式,质谱技术可以分为质谱仪、质谱成像、质谱图谱等多种形式。
质谱技术在生物化学和生物物理学领域中扮演着重要的角色。
它可以用于寻找新的生物标记物、研究代谢产品的组成、药物的代谢途径以及蛋白质的翻译后修饰等。
同时,质谱技术还可以与其他分析方法进行联用,如液相色谱联用质谱、气相色谱联用质谱等,以增强分析的灵敏度和分辨率。
三、双向电泳与质谱技术的结合双向电泳和质谱技术在生物科学研究中常常被结合使用,以实现更全面、深入的分析。
双向电泳可以将蛋白质分子进行高效的分离,而质谱技术可以对分离得到的蛋白质进行质量测定和结构鉴定。
通过双向电泳与质谱技术的结合,可以在一定程度上弥补两种方法的局限性,提高分析结果的准确性和可靠性。
双向免疫电泳的原理和应用

双向免疫电泳的原理和应用1. 引言双向免疫电泳是一种重要的生物化学分析方法,广泛应用于研究各种生物分子的相互作用途径、检测生物标志物和疾病诊断。
本文将介绍双向免疫电泳的原理和应用。
2. 原理双向免疫电泳是一种基于电泳原理的分析技术,通过电场的作用将样品中的生物分子分离。
其原理基于两个方向的电场,分别称为水平电场和垂直电场。
2.1 水平电场水平电场是垂直于电泳槽方向的电场,用于促使样品中的生物分子在电泳槽中移动。
水平电场的强度和方向可以根据需要进行调节,以实现对特定生物分子的分离。
2.2 垂直电场垂直电场是沿电泳槽方向的电场,用于促使生物分子在电泳槽中进行特异性的免疫反应。
在双向免疫电泳中,垂直电场的作用是让特定的抗原与其对应的抗体发生结合反应,从而形成抗原-抗体复合物。
3. 应用双向免疫电泳是一种重要的生物分析方法,具有广泛的应用领域。
下面将介绍双向免疫电泳在生物医学研究和生物技术开发中的应用。
3.1 生物医学研究双向免疫电泳在生物医学研究中广泛应用于以下方面:•蛋白质分离与鉴定:双向免疫电泳可以分离复杂的蛋白质混合物,并通过与特定抗体的结合来鉴定目标蛋白质。
•抗体检测:通过双向免疫电泳可以检测与抗体相关的疾病标志物,从而实现疾病的早期诊断和监测。
•肿瘤标记物研究:双向免疫电泳可以检测肿瘤标记物,从而提供肿瘤的早期诊断和预后评估依据。
3.2 生物技术开发双向免疫电泳在生物技术开发中也有重要应用:•生物药物研究:双向免疫电泳可以用于生物药物的质量控制和纯化过程监测,确保生物药物的质量和效力。
•抗体工程:通过双向免疫电泳可以筛选出具有高亲和力和特异性的抗体,用于生物技术和医药领域的研究和应用。
4. 结论双向免疫电泳是一种重要的生物化学分析技术,通过电泳原理实现生物分子的分离和特异性免疫反应。
其在生物医学研究和生物技术开发中具有广泛的应用。
未来随着技术的进一步发展,双向免疫电泳有望在生物分析领域发挥更大的作用。
2024年电泳仪市场发展现状

2024年电泳仪市场发展现状引言电泳仪是一种常用的实验室仪器,用于分离和分析生物分子,如蛋白质和核酸。
随着生命科学研究和临床诊断的进步,电泳仪市场也在不断发展壮大。
本文将探讨电泳仪市场的现状,并分析其发展趋势。
市场规模根据市场研究公司的数据,电泳仪市场的规模在过去几年稳步增长。
这主要受到科学研究和生命科学行业的发展推动。
电泳仪的应用范围广泛,涵盖了基础研究、药物开发、遗传学研究以及临床诊断等多个领域。
技术创新随着科学技术的进步,电泳仪的技术也在不断创新。
传统的凝胶电泳已经演变为多种高级电泳技术,如毛细管电泳、两线电泳和凝胶微流控电泳等。
这些技术的不断发展与优化,使得电泳仪具备更高的分辨率、更快的分离速度和更精确的结果。
应用领域电泳仪在生命科学研究和临床诊断中扮演着重要的角色。
在基因组学研究中,电泳仪常用于分离和分析DNA片段,以便进行基因测序和基因功能研究。
在蛋白质组学研究中,电泳仪用于分离和定量蛋白质,以便进行蛋白质组成分析和疾病标志物检测。
此外,电泳仪还在临床诊断中广泛应用,如血液蛋白电泳用于检测肿瘤和免疫功能等。
市场竞争电泳仪市场存在着激烈的竞争。
目前市场上主要有几家主要的电泳仪制造商,它们通过不断推出新产品和技术创新来保持市场份额。
此外,一些新兴的公司也通过低成本和创新的解决方案进入市场,给传统厂商带来了竞争压力。
市场趋势未来,电泳仪市场的发展将受到几个关键趋势的影响。
首先,随着基因测序和蛋白质组学等研究领域的进步,对高分辨率、高通量的电泳仪需求将不断增加。
其次,纳米技术和微流控技术的发展将进一步改善电泳仪的性能,使其在更广泛的应用领域发挥作用。
此外,个性化医疗和精准医学的兴起也将带动电泳仪市场的增长。
总结电泳仪市场在科学研究和生命科学领域的推动下,持续发展壮大。
技术创新、应用领域的拓展以及市场竞争将是该市场发展的主要驱动力。
未来,高分辨率、高通量的电泳仪将成为市场的主流需求,同时纳米技术和微流控技术的应用也将带来更好的性能和更广阔的应用领域,为电泳仪市场的发展提供新的机遇。
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双向电泳技术在生物医学中的应用现状和应用前景1 双向电泳技术1.1双向电泳技术概述双向电泳(two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE)是蛋白分离的黄金标准,由此可以分析生物样品的显著差别,产生的结果用于诊断疾病、发现新的药物靶标和分析潜在的环境和药物的毒性。
双向电泳分离技术利用复杂蛋白混合物中单个组分的电泳迁移,第一向通过电荷的不同分离,另一向通过质量的不同分离。
双向电泳协同质谱技术是正在出现的蛋白组学领域的中心技术。
双向电泳是一种分析从细胞、组织或其他生物样本中提取的蛋白质混合物的有力手段,是目前唯一能将数千种蛋白质同时分离与展示的分离技术,其高分辨率、高重复性和兼具微量制备的性能是其他分离方法所无与伦比的。
双向电泳技术、计算机图像分析与大规模数据处理技术以及质谱技术被称为蛋白质组研究的三大基本支撑技术。
可见双向电泳在蛋白质组学研究中的重要性。
就像Fey和Larsen在他们的综述中提到:“尽管人们都想有新技术取代它,可是如果希望对细胞活动有全面的认识,其他技术无法在分辨率和灵敏度上与双向电泳相媲美”。
1.2 双向电泳技术的原理双向电泳技术是蛋白质组学研究的核心技术之一。
它利用了各种蛋白质等电点和分子量的不同来分离复杂蛋白质组分,具有较高的分辨率和灵敏度,目前已成为复杂蛋白质组分检测和分析的最好的生化技术。
IPG - DALT系统双向电泳技术原理简明:首先利用等电聚焦( isoelectric focusing ,IEF) 将蛋白质沿pH 梯度分离至各自等电点(isoelectric point ,pI),通过电荷分离蛋白质;然后沿垂直的方向以十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳( sodium dodecyl sulphate polyacryla -mide gel electrophoresis ,SDS-PAGE),通过分子量分离蛋白质。
所得蛋白双维排列图中每个点代表样本中一个或数个蛋白质,而蛋白质的等电点、分子量和在样本中的含量也可显现出来。
蛋白双向电泳的分辨率和灵敏度很高,一般可分离1000~3000个蛋白质,最高可分辨11000 个蛋白质,pI 差别小于0.003 个pH 单位也可以被分辨。
目前在国际蛋白质数据库如SWISS-PROT和PIR中有大量的标准IPG-DALT 双向电泳图谱可供查阅。
2 双向电泳技术在生物医学中的应用现状双向电泳技术在生物医学的研究中发挥着重要作用,可用于研究样品总蛋白、不同样品蛋白质表达差异、蛋白质间相互作用、蛋白质修饰等。
病原微生物的蛋白质组学研究,可以了解其毒性因子、致病机理以及药物抗性等方面,对疾病的诊断、治疗和预防非常重要。
2.1 双向电泳技术在病原微生物致病机理研究中的应用结核分枝杆菌是病原微生物研究的一个重点,Jungblut等利用双向电泳技术对结核分枝杆菌H,Rv和作为疫苗的BCG菌株的比较蛋白质组分析,有毒和无毒的菌种之间存在25种重要蛋白质的差异,包括rplL和IJeuA编码的持家蛋白质、潜在致病性因子和一些假想蛋白质;通过双向电泳技术分析对培养基和细胞内生长的细菌进行比较,发现感染巨噬细胞的军团菌、布鲁氏菌、沙门氏菌中分别有一些特殊蛋白被诱导或被阻遏。
此外,蛋白质组学双向电泳技术可作为致病微生物临床隔离群区分的可靠参数之一。
Jungblut等对4个幽门螺杆菌临床隔离群的比较蛋白表达图谱研究发现,按地区来源可以明显分成两组。
对29株李斯特菌属(Listeria)分离株的蛋白质组研究可归为6个亚类,其中19株产单核细胞李氏菌分为2个簇,这些与其他方法所得结果一致。
在对流感嗜血杆菌研究中发现,实验室培养的和临床分离的遗传背景相同的菌株出现了新的ORF,对临床分离株NCTC8143进行双向电泳,发现色氨酸酶的含量较高,而实验室培养的菌株中则没有色氨酸酶。
2.2 双向电泳技术在病原微生物药物抗性基因功能研究中的应用双向电泳技术可以进行微生物抗性机理的研究,Diffes等对Divercin V41抗性和野生型的产单核细胞李斯特氏菌进行2-DE分析,发现至少在17个蛋白质存在差异,抗性菌株中缺乏野生型菌株中的9个蛋白质,而新增8个蛋白质,其中只有1个RI是存在于已知该菌的数据库中,为鞭毛蛋白;机会致病真菌如念珠菌属产生了许多的耐药菌株。
最近研究发现,伊曲康唑类化合物通过抑制真菌细胞壁的d-葡萄糖的合成而起作用,而且对耐真菌药物的菌株起作用Bruneau等对比mulundocandin、氟康唑和伊曲康唑3种杀真菌药处理所产生的白色念珠菌双向电泳差异蛋白质图谱后认为,氟康唑和伊曲康唑在蛋白质组水平具有共同的作用机制。
Kahng等对不动杆菌的碳源分解代谢进行研究,生长在琥珀酸盐或p-hydroxybenzoate培养基不动杆菌属的A.1wofii K24(可以分解磺胺药物前体aniline),对比它们经柱分离后的双向电泳蛋白质图谱,用N端测序和内部测序(ESI.MS/MS)鉴别了差别表达的两种原儿茶酸_3,4.二加氧酶亚基pcaH和pcaG,它们都与p-hydroxybenzoate的分解代谢有关,可能是该菌株耐药性产生的主要原因。
因此,病原微生物的耐药菌株和敏感菌株的双向电泳研究,对阐明耐药相关机制、鉴定新的药物靶位和耐药诊断标志有非常重要的价值。
2.3 双向电泳技术在人类恶性肿瘤研究中的进展人们通过双向电泳技术分离正常组织细胞与肿瘤之间的差异蛋白质组分,在寻找肿瘤的特异标志物、揭示肿瘤的发病机制以及开发新的肿瘤治疗方式和治疗药物提供理论依据等方面都取得了一些重要的进展。
肿瘤发生的早期常常无任何症状,而只有在转移时才容易被发现,这往往导致延误了治疗的最佳时期。
因此找到肿瘤早期的标志物进行及时的诊断和治疗显得尤为重要。
Wadsworth J T等筛选了99例头颈部鳞状细胞癌患者和102例正常对照的血清蛋白质表达情况,发现了几种蛋白在患者与健康人中不同的表达情况,这种血清蛋白质双向电泳图谱经处理分析,确定检测到的几种蛋白质作为早期标志物可以筛选头颈部肿瘤,灵敏度及特异性分别达83. 3 %与100 % 。
膀胱癌是泌尿系统最常见的肿瘤,居所有恶性肿瘤的第八位,近年来其发病率有逐年上升的趋势。
Kageyama等通过双向电泳和质谱技术发现calreticulin(CRT)在膀胱癌组织中高表达,定量Western blotting技术比较22例膀胱癌和10例正常膀胱上皮组织也发现calreticulin(CRT)在膀胱癌组织中高达,Western blotting分析70例膀胱癌病人发现尿样中检测CRT 的特异性为86%。
这表明CRT有可能作为临床上检测膀胱癌的诊断标志物。
通过双向电泳技术可以从整体出发在分子水平上研究恶性肿瘤的发病机制。
Alaiya 等利用双向电泳技术研究了前列腺增生及前列腺癌的多肽图谱,发现增殖细胞核抗原(PCNA)、calreticulin、HSP90等9种蛋白的表达水平在恶性肿瘤中明显增加,而原肌球蛋白- 1,2 和cytokeration 18的表达水平却明显下降。
这种变化模式与他们以前研究的多种恶性肿瘤相似,很可能为研究恶性肿瘤的发病机理提供帮助。
熊兴东等应用双向电泳技术比较了人胚永生化食管上皮细胞系SHEE和由SHEE 转化而来的食管癌细胞系SHEEC 的差异表达核基质蛋白(NMPs) ,并利用基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱(MALD I - TOF - MS)鉴定出了3个差异表达核基质蛋白。
这些食管癌差异表达NMPs可能在SHEE 恶性病变为SHEEC的过程中发挥重要的作用,它们的发现为进一步研究食管癌的发病机制提供了很好的基础材料。
另外,Hewett结合高分辨率的双向电泳技术和高灵敏度的化学发光技术比较了经sulpho - NHS - 生物素标记的内皮膜蛋白,发现有六种蛋白的表达水平在几种不同的肿瘤血管内皮细胞(乳腺癌、肺癌)中都发生相同的改变,而这六种蛋白在不同血管床起源的肿瘤血管内皮细胞中都是上调的。
这暗示肿瘤血管介导的内皮靶标在新的肿瘤治疗方式开发研究中前景广阔。
2.4 双向电泳技术在药物作用机制研究的进展双向电泳技术的出现,为动态、高通量的研究药物作用机制提供了强有力的方法支持。
闫雪冬等利用卵巢上皮性癌(卵巢癌) 细胞系进行铂类药物耐药相关蛋白的比较蛋白质组分析,共识别鉴定出5 种蛋白质,膜联蛋白A3 、破解蛋白、辅酶Ⅱ依赖的异柠檬酸脱氢酶1、谷胱甘肽转移酶omega 1 和丝切蛋白1 可能参与卵巢癌铂类药物耐药机制的形成。
双向电泳技术的另一应用就是研究药物的毒理作用。
比较正常细胞与药物处理后细胞的蛋白质表达丰度变化,可以提示药物的毒性作用机制。
细胞在施药之后的代谢反应做出实时的检测,不仅能确定疗效,也能针对毒性代谢物质的发现而对药物进行直接的改良,是一项意义深远的发现。
廖国建等用双向电泳观察铬(六价) 处理后粟酒裂殖酵母在蛋白质组水平的变化,对其中改变明显的4 个斑点进行肽指纹分析发现,电压依赖型阴离子通道和锌结合醌氧化还原酶表达量降低,而S2腺苷甲硫氨酸合成酶和肌动蛋白表达量上升,说明铬(六价) 可能通过氧化胁迫应答、离子通道、氨基酸生物合成等发挥生物毒理作用,研究结果为进一步认识铬分子毒理提供了基础。
3 双向电泳技术在生物医学中的应用前景双向电泳技术是蛋白质组学研究的基础技术平台.应用双向电泳技术分离肿瘤与正常组织细胞之间的差异表达蛋白可为寻找肿瘤的特异标志物、揭示肿瘤的发病机制以及开发新的肿瘤治疗方式及治疗药物等提供新途径。
电泳技术除了用于小分子物质的分离分析外,最主要用于蛋白质、核酸、酶,甚至病毒与细胞的研究。
由于某些电泳法设备简单,操作方便,具有高分辨率及选择性特点,已成为医学检验中常用的技术。
目前病原微生物蛋白质组学和肿瘤蛋白质组学的研究正在兴起,而双向电泳技术是研究蛋白质组学最关键的技术之一,广泛应用于生物医学领域的研究工作,如通过寻找差异蛋白质,发现疾病相关的蛋白质,寻找用于诊断的疾病相关标记分子,寻找疾病相关的蛋白质药靶,以用于药物设计,研究疾病的致病机理等。
随着蛋白质组学相关技术的发展,如液相2-DE,蛋白质芯片结合SELDI-MS 技术的应用,蛋白质组学必将得到进一步的发展,并在疾病的发病机制、诊断和治疗方面发挥重要的作用。
蛋白质组双向电泳技术为人类疾病,特别是恶性肿瘤的早期诊断和治疗方面已显示出了广阔的前景,必将造福于人类。
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