蛋白质芯片技术综述

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蛋白质芯片的综述

蛋白质芯片的综述

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]。

蛋白质芯片的原理及应用

蛋白质芯片的原理及应用

蛋白质芯片的原理及应用蛋白质芯片(Protein microarray)是一种基于高通量技术的生物芯片,用于检测和研究蛋白质在生物样本中的相互作用和功能。

这种芯片可以同时测试上千种蛋白质的相互作用,具有高灵敏度、高效率和高通量的特点,成为生物医学和生物化学领域的重要工具。

蛋白质芯片的基本原理是将蛋白质分子定向固定在芯片表面,利用特定的探针与这些固定的蛋白质相互作用,通过检测这些相互作用来研究蛋白质的功能和相互关系。

下面将从芯片制备、实验步骤以及应用领域三个方面详细介绍蛋白质芯片的原理和应用。

1.芯片制备:蛋白质芯片的制备需要首先选择目标蛋白质,并克隆、表达和纯化这些目标蛋白质;然后将纯化得到的蛋白质标记上非放射性示踪剂,如荧光染料或酶;接下来,将标记后的蛋白质溶液滴在玻璃片或硅片上,并干燥形成固相阵列;最后,在固相阵列的表面上进行一系列的化学修饰,形成蛋白质芯片。

2.实验步骤:使用蛋白质芯片进行实验一般包括以下几个步骤:首先,先将芯片表面进行预处理,以去除非特异性的背景信号;然后,将待测样品或探针标记的配体加入芯片孔中,与芯片上的固相蛋白质进行反应;接下来,将芯片进行洗涤,去除无特异性结合的物质;最后,使用合适的检测方法,如荧光、酶反应等进行信号检测和定量分析。

3.应用领域:蛋白质芯片广泛应用于生物医学和生物化学领域,以下是几个典型的应用领域:(1)蛋白质相互作用研究:蛋白质芯片可以快速、平行地测定蛋白质与其他蛋白质、核酸或化合物之间的相互作用,有助于揭示蛋白质在细胞信号传导、代谢途径和疾病发生中的作用机制。

(2)药物筛选和靶点识别:蛋白质芯片可以用于大规模的药物筛选,通过检测药物与蛋白质间的相互作用来筛选潜在的药物靶点和药物候选化合物。

这在新药研发中具有重要意义。

(3)诊断和预后标志物鉴定:蛋白质芯片可用于发现和鉴定疾病相关的生物标志物,通过检测患者血清中某些蛋白质的表达水平变化,可以进行疾病的早期诊断、治疗预后评估等。

蛋白质芯片技术

蛋白质芯片技术

蛋白质芯片技术蛋白质芯片技术(Protein Microarray Technology)是一种高通量蛋白质分析技术,它使用了类似于DNA芯片的方法,将大量的蛋白质样品固定在玻璃板或硅片上,并通过检测分析蛋白质与其他分子的相互作用,实现对蛋白质功能和相互作用网络的研究。

蛋白质芯片技术的原理是将蛋白质样品以阵列的形式固定在芯片上,然后通过添加不同的检测试剂,可以对蛋白质样品进行鉴定和分析。

常用的固定方法有基于化学反应或机械固定等。

蛋白质芯片技术主要有两种类型,一种是功能蛋白芯片,另一种是相互作用蛋白芯片。

功能蛋白芯片是将蛋白质样品固定在芯片上,然后通过添加特定的底物和检测试剂,可以对蛋白质的功能进行分析。

例如,可以通过测量底物与蛋白质的结合以及反应产物的生成来确定蛋白质的酶活性。

这种芯片技术可以广泛应用于蛋白质酶活性、底物特异性和抑制物筛选等领域的研究。

相互作用蛋白芯片则是将蛋白质样品固定在芯片上,并与其他分子(如抗体、小分子化合物等)进行相互作用实验。

例如,可以将抗体或其他相互作用分子固定在芯片上,然后通过检测蛋白质样品与抗体的结合来确定抗体的特异性和亲和力。

这种芯片技术可以广泛应用于蛋白质-蛋白质、蛋白质-抗体、蛋白质-药物相互作用等领域的研究。

蛋白质芯片技术具有以下几个优点:首先,它可以同时分析大量的蛋白质样品,具有高通量性能。

这对于研究复杂的蛋白质功能和相互作用网络非常有用。

其次,蛋白质芯片技术对样品的需求量较小,可以节省宝贵的蛋白质样品,并可以使用多种不同的检测试剂进行分析。

此外,蛋白质芯片技术的操作相对简便,可以快速进行实验,并可以大大提高实验效率。

蛋白质芯片技术在生物医药研究和临床诊断中具有广泛的应用前景。

例如,在药物研发中,可以利用蛋白芯片技术进行靶点筛选、药物靶点鉴定和药物相互作用研究。

在生物标志物鉴定和诊断中,可以通过蛋白质芯片技术对体液中的蛋白质进行快速高通量的分析,从而实现对疾病的早期诊断和预防。

蛋白质芯片技术研究及应用

蛋白质芯片技术研究及应用

蛋白质芯片技术研究及应用近年来,蛋白质芯片技术在生命科学领域研究中扮演越来越重要的角色。

蛋白质是组成细胞的重要基础,存在于细胞的各个组分中,包括核糖体、线粒体、内质网等。

蛋白质芯片技术能够对蛋白质进行高通量分析和筛选,能够为研究蛋白质结构和功能提供重要的支持和帮助。

本文将介绍蛋白质芯片技术的基本原理、发展历程、应用领域以及未来的发展趋势。

一、蛋白质芯片技术的基本原理蛋白质芯片技术基于DNA芯片技术的基础上,采用微阵列技术制备出数千到数百万种蛋白质的阵列芯片,通过特异性结合的方法检测样品中的蛋白质分子。

其基本原理类似于ELISA法,但在ELISA法中,检测蛋白质需要用到特异性的抗体,而蛋白质芯片技术则是利用特异性的配体(如抗体、酶、选择性结合因子等)对蛋白质进行特异性识别和检测。

二、蛋白质芯片技术的发展历程蛋白质芯片技术起源于上世纪90年代,最早由美国的Affymax公司和Genentech公司研发而来。

最初只是在微阵列技术基础上对蛋白质进行筛选,后来随着科技的发展,蛋白质芯片技术发展成为一种高通量、能够同时检测多种蛋白质的技术。

目前,蛋白质芯片技术已经成为快速筛查疾病诊断、病原体检测和药物筛选等领域中的重要手段。

三、蛋白质芯片技术的应用领域3.1 疾病诊断蛋白质芯片技术在医学领域中的应用越来越广泛。

对于一些蛋白质变化与疾病相关的情况下,利用蛋白质芯片技术进行快速定量检测、疾病诊断和疾病预测,具有极高的灵敏度和特异性。

3.2 药物筛选蛋白质芯片技术可以应用在药物筛选和新药研发中。

在药物筛选中,比较不同药物分子的相互作用性能,选取作用效果最好、最适合治疗特定疾病的药物。

同时,蛋白质芯片技术也能够对药物通量、结合常数以及与靶标的特异性等进行快速检测。

3.3 生命科学在生命科学领域中,蛋白质芯片技术也被广泛应用。

例如,在分离和鉴定蛋白质互作关系、研究蛋白质结构与功能、为体外抗体生产提供高通量筛选手段等方面发挥着重要作用。

综述基因芯片技术、蛋白芯片技术的原理及应用。

综述基因芯片技术、蛋白芯片技术的原理及应用。

综述基因芯片技术、蛋白芯片技术的原理及应用。

1.1 基因芯片是生物芯片技术中发展最成熟和最先实现商品化的产品。

基因芯片是基于核酸探针互补杂交技术原理而研制的。

所谓核酸探针只是一段人工合成的碱基序列,在探针上连接上一些可检测的物质,根据碱基互补的原理,利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。

基因芯片,又称DNA芯片,DNA微阵列(DNAmicroar ray),和我们日常所说的计算机芯片非常相似,只不过高度集成的不是半导体管,而是成千上万的网格状密集排列的基因探针,通过已知碱基顺序的DNA片段,来结合碱基互补序列的单链DNA,从而确定相应的序列,通过这种方式来识别异常基因或其产物等。

目前,比较成熟的产品有检测基因突变的基因芯片和检测细胞基因表达水平的基因表达谱芯片。

基因芯片技术主要包括四个基本技术环节:芯片微阵列制备、样品制备、生物分子反应和信号的检测及分析。

目前制备芯片主要采用表面化学的方法或组合化学的方法来处理固相基质如玻璃片或硅片,然后使DNA片段或蛋白质分子按特定顺序排列在片基上。

目前已有将近40万种不同的DNA分子放在1平方厘米的高密度基因芯片,并且正在制备包含上百万个DNA探针的人类基因芯片。

生物样品的制备和处理是基因芯片技术的第二个重要环节。

生物样品往往是非常复杂的生物分子混合体,除少数特殊样品外,一般不能直接与芯片进行反应。

要将样品进行特定的生物处理,获取其中的蛋白质或DNA、RNA等信息分子并加以标记,以提高检测的灵敏度。

第三步是生物分子与芯片进行反应。

芯片上的生物分子之间的反应是芯片检测的关键一步。

通过选择合适的反应条件使生物分子间反应处于最佳状况中,减少生物分子之间的错配比率,从而获取最能反映生物本质的信号。

基因芯片技术的最后一步就是芯片信号检测和分析。

目前最常用的芯片信号检测方法是将芯片置入芯片扫描仪中,通过采集各反应点的荧光强弱和荧光位置,经相关软件分析图像,即可以获得有关生物信息。

蛋白质芯片的研究进展及其应用综述

蛋白质芯片的研究进展及其应用综述

蛋白质芯片的研究发展及其应用班级:检验1009班学号:033111009011 姓名:崔江培摘要:蛋白质芯片技术是蛋白质组学【6】研究的主要焦点之一。

它是一种高通量快速地表达有功能的蛋白质技术。

蛋白质芯片与传统的研究方法相比是一种高通量和大规模的研究方法,具有灵敏度高,准确性好的优点【3】。

可以实现成千上万个蛋白质样品高通量平行分析。

本文详细综述了蛋白质芯片技术发展简史,蛋白质芯片制备与分析过程的研究进展,介绍了蛋白质分类,并探讨了蛋白质芯片的应用。

关键字:蛋白质芯片,蛋白质组学,功能蛋白质Protein chip technology development and application of the brief Abstract: the protein chip technology is proteomics research is one of the main focus. It is a high throughput fast express functional protein technology. Protein chip compared with conventional method, is a kind of high throughput and the scale of the research method, has a high sensitivity, accuracy, good advantage. Can realize thousands of protein sample high-throughput parallel analysis. This paper reviewed the development of protein chip technology brief, protein chip preparation and research progress of analysis, this paper introduces the classification of protein, and probes into the application of protein chip.Key words: protein chip, proteomics, functional protein随着人类基因组计划(human genomic project,HGP)的完成【10】,人们将研究焦点转向生命活动的执行者,表现性状的体现者----蛋白质的研究【8】。

蛋白质芯片技术

蛋白质芯片技术

蛋白质芯片技术
1 蛋白质芯片技术
蛋白质芯片技术是基于科学实验,将蛋白质片被载入一定的固定支架的技术。

这一技术的开发,可以帮助科学家们快速、准确地检测基因的序列以及蛋白质内部的变化。

蛋白质芯片技术概念源于自动免疫图谱,在蛋白质分析中应用较为广泛。

2 基本原理
蛋白质芯片技术可以检测多种蛋白质,因为它可以将大量的蛋白质样品固定在支架上,以便能够进行整体分析,而不必繁琐地进行每一次实验。

该技术使用了特定的物质来承载细胞中活性物质的载体,这些物质被包括在称作支架的有机结构中。

支架是由数种支架蛋白组成的多孔层,这些支架蛋白被固定在表面上,然后按照程序依次放上实验中所需的物质。

支架的特点是具有较高的数据空间,能够将大量的蛋白质信息载入支架中,完成多蛋白质的整体分析。

3 应用
蛋白质芯片技术能够快速、准确地检测蛋白质序列,从而研究基因表达的差异和生物体表型的变化。

同时,该技术在药物筛选中也有广泛的应用,可以帮助分析药物的作用机制,进而提升药物的合理使用。

此外,蛋白质芯片技术也可以大大地降低实验成本,使得蛋白质研究变得更加精准高效,同时也能够减少对动物实验的依赖性。

4 展望
蛋白质芯片技术由来已久,但近年来在技术和应用方面都发生了巨大变化,可以有效抵制人体疾病发病过程,可以提供有效的筛查和诊断工具,并改善病人的治疗工作,皆因有良好的技术基础和大量的学术研究的支持。

蛋白质芯片技术具有极为广泛的应用,希望在未来还能有更大的发展,以研发出更多高效的应用,成为医学研究领域的重要技术手段。

蛋白芯片法igg

蛋白芯片法igg

蛋白芯片法(IgG)1. 引言蛋白芯片法(IgG)是一种用于检测和研究蛋白质相互作用的技术。

在生物医学研究和临床诊断中,蛋白质相互作用扮演着重要的角色。

蛋白芯片法(IgG)通过将多种蛋白质固定在芯片上,并利用抗体与特定蛋白质相互作用的原理,实现对蛋白质相互作用的高通量分析。

本文将详细介绍蛋白芯片法(IgG)的原理、应用、优势和局限性,并展望其未来的发展方向。

2. 原理蛋白芯片法(IgG)的原理基于蛋白质的特异性相互作用。

首先,在芯片上固定多种蛋白质,可以使用不同的方法,如化学交联、光化学固定等。

然后,将待测的样品(如血清或细胞提取物)与芯片上的蛋白质相互作用。

最后,使用特异性的抗体来检测与待测样品中的蛋白质结合的蛋白质。

具体而言,蛋白芯片法(IgG)通常分为两个步骤:蛋白芯片制备和蛋白质检测。

•蛋白芯片制备:选择需要固定在芯片上的蛋白质,将其固定在芯片上的特定位置。

可以使用化学交联、光化学固定等方法实现蛋白质的固定。

•蛋白质检测:将待测样品与固定在芯片上的蛋白质相互作用,使待测样品中的蛋白质与芯片上的蛋白质结合。

然后,使用特异性的抗体来检测与待测样品中的蛋白质结合的蛋白质。

最常用的检测方法是荧光标记的二抗法,其中荧光标记的二抗与特异性抗体结合,形成荧光信号。

通过检测荧光信号的强度,可以确定蛋白质的相互作用。

3. 应用蛋白芯片法(IgG)在生物医学研究和临床诊断中具有广泛的应用。

以下是蛋白芯片法(IgG)的一些主要应用领域:3.1 蛋白质相互作用研究蛋白质相互作用是生物体内许多重要生物过程的基础。

蛋白芯片法(IgG)可以高通量地检测和分析蛋白质相互作用,帮助研究人员深入了解蛋白质的功能和调控机制。

通过蛋白芯片法(IgG),可以筛选出与特定蛋白质相互作用的潜在配体或抑制剂,为新药开发提供重要线索。

3.2 疾病标志物筛选蛋白芯片法(IgG)可以用于筛选疾病标志物,即与特定疾病相关的蛋白质。

通过比较正常样品和疾病样品中蛋白质的相互作用模式和强度,可以鉴定出与疾病相关的蛋白质。

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题目:新技术专题讲座姓名:胡斌学院:数理信息工程学院专业:电气工程及其自动化班级:112班学号:1609110208蛋白质芯片技术综述【摘要】蛋白质芯片是近年来发展起来的新的生物检测技术,本文综述了该技术的发展情况及从其分类、构成到应用,并重点介绍了SELDI-TOF-MS这一技术。

最后阐述了蛋白质芯片的前景及存在不足。

【关键词】蛋白质芯片 SELDI-TOF-MS 生物检测技术人类基因组计划已经进入后基因组时代(post genome era)—功能基因组时代,而作为基因功能的直接体现者-蛋白质及其之间的相互作用越来越引起科学家们的关注,因为要彻底了解生命的本质,就必须要了解蛋白质在生物生长、发育、衰老整个生命过程中的功能、不同蛋白质之间的相互作用以及它们与发生、发展和转化的规律,从而诞生了一门新的学科———蛋白质组学。

蛋白质芯片技术则是继基因芯片之后发展起来的生物检验技术,它高度并行性、高通量、微型化和自动化的特点成为研究蛋白质组学的有力工具。

它的出现对于生物学、临床检验医学、遗传学、药理学等很多学科的进步具有很大的意义。

一、蛋白质芯片的分类及基本构成1.1 蛋白质芯片的分类蛋白质芯片又称蛋白质微阵列,属于生物芯片的一种,根据制作方法和应用的不同将蛋白质芯片分为两种:一种是蛋白质检测芯片,类似于较早出现的基因芯片,即在固相支持物表面高度密集排列的探针蛋白点阵,当待测靶蛋白与其反应时,可特异性的捕获样品中的靶蛋白,然后通过检测系统进行分析,如表面增强激光解析离子化—飞行时间质谱技术(SELDI-TOF-MS)将靶蛋白离子化,直接对其进行定性、定量分析;第二种是蛋白质功能芯片,本质说就是微行化凝胶电泳板,即样品中的待测蛋白在电场作用下通过芯片上的微孔道进行分离,然后经喷射进入质谱仪中来检测待测蛋白质。

目前应用较多的是第一种芯片。

1.2 探针蛋白的制备蛋白质检测芯片上的探针蛋白可根据研究目的的不同,选用抗体、抗原、受体、酶等具有生物活性的蛋白质。

由于具有高度的特异性和亲和性,单克隆抗体是比较好的一种探针蛋白,用其构筑的芯片可用于检测蛋白质表达丰度及确定新的蛋白质。

基因工程抗体的发展使蛋白质芯片的提出和发展成为可能。

噬菌体抗体库技术就是典型的代表。

也可以利用其它的蛋白质文库制备探针蛋白,如全合成人重组抗体库、噬菌体肽库、噬菌体表达文库等。

经蛋白质组技术如双相凝胶电泳技术分离得到的蛋白质作为抗原,把固相化的抗原与抗体库孵育,即可得到相应的单克隆抗体。

1.3 芯片的制备因为蛋白质要比DNA难合成,更难于在固相支持物表面合成,所以蛋白质芯片要比DNA芯片复杂的多,芯片制作过程中保持蛋白质的生物活性成为一大难题。

Ciphergen Biosystems公司是世界上较早发展蛋白质芯片的公司,并提出化学和生物化学蛋白质芯片两种类型。

化学型蛋白质芯片的构想来源于经典色谱(反相层析、离子交换层析、金属螯合层析等)的介质,分为疏水、亲水、阳离子、阴离子和金属螯合芯片等五种。

铺有相关介质的蛋白质芯片可以通过介质的疏水力、静电力、共价键等结合样品中的蛋白质,然后经特定的洗脱液去除杂质蛋白质,而保留目的蛋白质。

这种芯片特异性较差。

生物化学型蛋白质芯片则是把生物活性分子(如抗体、受体、配体等)结合到芯片表面,用于捕获样品中的靶蛋白。

由于生物化学型蛋白质芯片具有高度的特异性及生物活性分子的多样性,其应用范围和应用前景都明显优于化学型蛋白质芯片。

但目前该公司所生产和推广的蛋白质芯片大多数还局限化学型芯片上。

Uetz等使用酵母双杂交系统构筑了蛋白质芯片。

Arenkov等曾将探针蛋白质固定于聚丙烯酰胺凝胶中,待测样品通过电泳与凝胶中的探针蛋白发生特异性结合,从而捕获感兴趣的靶蛋白。

Macbeath等根据DNA微陈列原理设计出了蛋白质微阵列。

1.4 蛋白质芯片的检测目前,对吸附到蛋白质芯片表面的靶蛋白的检测主要有两种方式。

一种是以质谱技术的基础的直接检测法,Ciphergen Biosystems公司采用表面增强激光解析离子化-飞行时间质谱技术(SELDI-TOF-MS),用激光解析电离的方法将保留在芯片上的蛋白质解离出来,具体过程为:芯片经室温干燥后,加能量吸附因子(energy absorb molecule,EMA)如芥子酸(spa),使其与蛋白质结成混合晶体,以促进蛋白质在飞行时间质谱检测中的解析附和离子化,利用激光脉冲辐射使芯池中的分析物解析形成荷电离子,根据不同质荷比离子在仪器场中飞行的时间长短不一,通过飞行时间质谱来精确地测定出蛋白质的质量,并由此绘制出一张质谱来,以分析蛋白质的分子量和相对含量。

另外一种为蛋白质标记法,样品中的蛋白质预先用荧光物质或同位素等标记,结合到芯片上的蛋白质就会发出特定的型号,用CCD(charge2coupled device)照相技术及激光扫描系统等对信号进行检测。

从定量及简便角度来讲该方法要优于前一种。

与DNA芯片一样,蛋白质芯片同样蕴涵着丰富的信息量,必须利用专门的计算机软件包进行图像分析、结果定量和解释。

二、蛋白质芯片的应用2.1 蛋白质之间的相互作用近年来,研究蛋白质相互作用的主要方法是酵母双杂交系统技术,该系统是在真核模式生物酵母中进行的,即当把靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后,诱饵蛋白结合于已知基因的启动子能启动报告基因在酵母细胞内的表达,通过检测该基因表达产物而判别诱饵蛋白和靶蛋白之间是否存在相互作用。

该技术是体内方法,易于操作实施并且应用范围广,但存在着许多局限性,如假阴性和假阳性,酵母体内表达的外源蛋白质不能正确折叠,蛋白质翻译后修饰及表达过程的条件(离子浓度、存在或缺失辅助因子、温度等)难以控制等。

蛋白质芯片技术由于是在体外条件下进行操作,并直接检测目标蛋白质,不需要酵母作为中介,突破了酵母双杂交系统技术的局限性,必将成为研究蛋白质相互作用的理想工作。

2.2 蛋白质芯片在临床诊断方面的应用蛋白质芯片能够同时检测生物样品中与某种疾病或环境因素损伤可能相关的全部蛋白质的含量变化情况,即表型指纹(phenomi-cifingerprint)。

对于疾病的诊断或筛查来讲,表型指纹要比单一标志物准确可靠得多。

蛋白质芯片的探针蛋白的特异性高、亲和力强,受其它杂质的影响较低,因此对生物样品的要求较低,简化了样品的前处理,甚至可以直接利用生物材料(血样、尿样、细胞及组织等)进行检测。

由于蛋白质芯片的高通量性质,加快了生物标志物发现和确认的速度。

很多文献报道了大量关于利用Ciphergen Biosystems公司出品的商业化的蛋白质芯片成功筛选肿瘤标志物。

Adam等运用此技术在前列腺癌患者的尿中发现9个蛋白质(4475、5074、5382、7024、7820、8141、9149、9507和9656D)与正常人及前列腺增生患者尿蛋白质含量不同,其灵敏度为83%,特异性为97%,阳性预测值为96%。

有学者采用SELDI-TOF-MS,加人工智能软件分析,检测不同PT分期乳癌患者血清中的蛋白标记物,用0.5μl血清样品点样于Ni 2+ 芯片上,用Ciphergen公司生产的PBS2分子量读取仪,检出147个质谱峰,统计分析用Propeak软件包,最后发现癌(PT023)与非癌,早期阶段癌(PT021)与非癌之间有3个蛋白峰的差异明显,区分PT024期癌与非癌,灵敏度为92%,特异性为82%,如此高的灵敏度和特异性显示该方法检测乳腺癌生物标记物具有一定潜能。

找到了由12个差异表达蛋白及其特定组合构成的诊断模型区分食管鳞癌与健康人,其敏感性为85%(119/140)、特异性为84.4%(38/45)。

另外,笔者目前正在利用SELDI蛋白芯片技术对肝病进行研究;有关的研究表明肝纤维化、乙型肝炎等肝病的发病和机体免疫应答功能以及宿主遗传基因的多态性有直接的关系,如在肝纤维化的过程中,人体基因表达蛋白质谱及其在发病过程中的变化仍然是一个新的领域,而那些蛋白质的变化可以直接反映人体肝纤维化等各种肝病的病情是本领域的关键。

我们利用蛋白芯片技术这一平台分析比较各个阶段肝纤维化患者的蛋白质全貌,找出它们各自的单个或一组特异的表达蛋白,并进一步分析他们的功能以及发现与其相关的基因,通过分析和监测相应蛋白质的变化、作用及时掌握病程的特点和趋势,最终通过我们系统的研究发现药物的新靶点,直接依据蛋白质的特点设计新药物。

2.3 蛋白质芯片在新药研究中的应用新药研制一般是根据疾病的发病机制确定药物作用的靶点,建立相应的新药筛选模型,筛选不同来源的化合物,发现先导化合物,然后将其开发成新药。

筛选模型建立的关键是寻找、确定和获得药物作用靶。

分子生物学研究发现了很多与疾病相关的药物作用靶,它们大多数属于蛋白质类靶,如酶、受体、离子通道等,利用这些蛋白质靶已经成功地开发了一大批药物,如HMG-CoA还原酶抑制剂洛伐他定类、H 2 受体拮抗剂西咪替丁,Gary 等。

将蛋白质芯片技术和药物结构设计以及组合化学完美地结合起来。

他们采用蛋白质芯片以检测细胞周期依赖性激酶的活性位点抑制剂(Cdc28p)对酵母细胞蛋白质水平的影响。

实验包括在基因组范围检测两个结构完全不同的活性化合物以及结构类似但对Cdc28p无内在活性的第三个化合物对基因表达的影响。

他们的研究首先证明了作用机制相同的药物可通过检测它们的表达图谱加以分类;同时进一步阐明了化合物的特异性和毒性是如何与潜在的分子靶点产生关联的。

药物筛选的方法之一是首先寻找与体内靶分子结合的化合物,然后再分析它对靶分子功能的影响。

传统的新化合物筛选是以分子功能分析和改进为主要手段,通过大量化合物合成与结合实验来确定可能有效的新药,这是一个低效率的过程。

近年来,利用蛋白质芯片技术建立的化合物文库开始用于药物筛选,其中可放大的生物文库的建立和应用,以及高通量自动化药物筛选技术的出现,意味着大批量的化合物可以在很短的时间内快速地进行筛选。

多个研究小组已开始致力于应用芯片技术研究药物毒性机制,以及通过比较候选化合物的表型指纹进行药物安全性的评价。

药物的分子表型指纹是药物作用引起机体紊乱的基因调节模型,可在mRNA或蛋白质水平上通过基因表达图谱显示出来。

不同的疾病标志物已被用于检测治疗和毒性机制。

一个显著的例子是HMG-CoA还原酶抑制剂对胆固醇代谢的影响。

三、蛋白质芯片的问题和应用前景蛋白质芯片技术是一种强有力的蛋白质组学研究的新方法,从产生至今已有了很大的发展,但与基因芯片相比较,蛋白质芯片技术还处在起步阶段,无论在芯片的制备,具体应用过程以及结果的检测方面还有很多的不足。

首先是成本问题,蛋白质芯片的制作工艺还相当繁琐、复杂,而且信号的检测也需要专门的仪器设备(如SELDI-TOF-MS)一般实验室都承受不起。

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