组织芯片
组织芯片技术简述
组织芯片技术简述摘要：组织芯片技术是近年来基因芯片(DNA芯片)技术的发展和延伸，属于一种特殊生物芯片技术。
组织芯片技术可以将数十个甚至上千个不同个体的临床组织标本按预先设计的顺序排列在一张玻片进行分析研究，是一种高通量、多样本的分析工具。
本文就组织芯片技术的原理、发展、特点及应用进行一个简单介绍关键词:组织芯片原理发展特点应用正文一．原理组织芯片(tissue microarray，TMA)是一种新型生物芯片技术，又叫组织微阵列。
由Konanen 等人于1998年建立，它建立的初衷是为了在一次实验中对大量组织样品进行平行研究。
它将大量组织样本集成在一张固相载体（如石蜡块）上，可以按照预定的数量来“扩增”组织，可以结合其他技术，例如组织芯片技术可以与DNA、RNA、蛋白质、抗体等技术相结合，在基因组、转录组和蛋白质组等三个水平上进行研究。
TMA构建原理可以概括为以下四个步骤：1.选取待研究的组织。
现在人们利用组织芯片技术对人体各组织均有研究，包括肝脏，前列腺，心脏，乳房等等，据相关数据显示，在大脑组织中的应用最多。
医学上常选取一些病变器官进行研究。
根据制作方法来分，微阵列主要有石蜡包埋的组织微阵列和冰冻微阵列两种。
2. 经检测后标记出待研究的区域。
组织微阵列的检测仪主要是高性能显微镜、荧光显微镜或共聚焦荧光显微镜。
适用的检测技术有苏木精—HE染色，免疫组织化学(IHC)染色，原位杂交(ISH)，荧光原位杂交(FISH），原位PCR，寡核苷酸启动的原位DNA合成(PRINS)等。
3. 使用组织芯片点样仪将标记好的组织按设计排列在空白蜡块上。
首先要利用打孔机在已经标记好的靶位点上进行打孔，将组织芯转入蜡块孔中，重复操作可转入上千个样品组织芯。
4. 使用切片机对阵列蜡块进行连续切片即获得组织芯片。
根据制作方法来分，微阵列主要有石蜡包埋的组织微阵列和冰冻微阵列两种。
后者可以克服上述前者的多种缺陷(含醛基的化合物(可能损伤RNA或使目标抗原结构断裂或破坏抗原——抗体结合位点，另外，石蜡包埋乙醇固定过的组织也无法避免RNA降解）。
组织芯片检测p16蛋白在不同胃组织中的表达意义
组织芯片检测p16蛋白在不同胃组织中的表达意义
p16蛋白作为一种肿瘤抑制基因，在胃癌的预测和诊断方面具
有重要意义。
因此，检测p16蛋白在不同胃组织中的表达情况可以帮助医生进行肿瘤的判断和治疗选择。
目前，通过芯片技术，可以较为精准地检测p16蛋白在胃组织中的表达。
其中，先前的研究发现，p16蛋白在胃腺癌和胃十
二指肠溃疡中表达量显著升高。
在胃腺癌组织中，p16蛋白的表达程度通常较高，这可能是因
为肿瘤细胞的DNA损伤导致细胞周期的紊乱所致。
而在胃十
二指肠溃疡的组织中，虽然也存在一定的p16蛋白表达，但在这种情况下其表达量与胃腺癌相比要低很多。
此外，还有一些研究表明，p16蛋白可能与H.pylori感染有一
定关系。
H.pylori是胃癌的一个危险因素，而在H.pylori感染
的胃组织中，p16蛋白的表达常常受到干扰。
这种干扰可能导
致p16蛋白的表达减少，从而协助癌细胞的生成和发展。
综上所述，检测p16蛋白在不同胃组织中的表达情况，既能够帮助我们预测胃癌的发生和发展，也可以为治疗胃癌提供指导。
此外，研究p16蛋白与H.pylori感染之间的相互作用，也有可
能为防治胃癌提供新的思路和方向。
组织芯片与临床病理
组织芯片与临床病理首都医科大学附属北京天坛医院张丽敏1998 年， Konoen 等在美国 NatureMedicine 上发表了制作组织芯片用于乳腺癌 p53 基因扩增及其表达蛋白水平的研究，并首次提出了组织芯片的概念。
随后 Moch 等对肾癌，Scharan 等对不同类型肿瘤， Richter 等对尿道膀胱癌的组织芯片进行了免疫组织化学和原位分子杂交等研究，使得世人对组织芯片有了进一步的认识。
一、组织芯片的概念和特点（一）组织芯片的概念：组织芯片 (tissuechip) ，又叫组织微阵列(tissuemicroarrays ， TMA), 是将许多不同个体组织标本以规则阵列方式排布于同一载玻片上，进行同一指标的原位组织学研究。
组织芯片是生物芯片技术的一个重要分支。
组织芯片与基因芯片和蛋白质芯片一起构成了生物芯片系列，使人类第一次能够有效利用成百上千份组织标本，在基因组、转录组和蛋白质组三个水平上进行研究，被誉为医学、生物学领域的一次革命。
组织芯片技术作为一项新兴的生物学研究技术，正以它绝对的优越性展示着自己的潜力。
（ ppt5 ）图表显示的是组织芯片与基因芯片、蛋白芯片的区别。
（二）组织芯片的特点：体积小，信息含量大，获得大量结果，减少试验误差。
省时、省力、经济，有利于原始蜡块的保存。
二、组织芯片的分类（一）根据芯片上样本含量的多少：可分为低密度芯片 (<200 点 ) 、中密度芯片(200 ～ 600 点 ) 和高密度芯片 (>600 点 ) 。
目前国际上常用的 TMA 的标本量多为 60-100 个，组织片的直径在 2mm 左右。
一般情况下，在直径 2mm 的组织片上有约 100000 个细胞，而直径 0.6mm 的组织片上仅有约30000 个细胞。
（二）按组织来源：可分为人类组织芯片、动物组织芯片和肿瘤组织芯片。
1. 人类组织芯片又分为正常组织芯片、疾病组织芯片和胚胎组织芯片；其中的疾病组织芯片又分为恶性肿瘤组织芯片、良性肿瘤组织芯片和其他疾病组织芯片。
组织芯片检测肿瘤相关抗原在膀胱尿路上皮癌和多器官正常组织中的表达
芯 片 检 测 了膀 胱 尿 路 上 皮 癌 和 正 常 器 官 组 织 中 ＴＡＡ 的 表 达 情 况 ， 对 这 一 方 法 的可 行 性 进行 了 初 步 探 讨 。 并
对 象 与 方 法
计 算 标 本 阳性 例 数 及 阳性 率 ， 比较 Ｔ ＡＡ 在 膀 胱肿 瘤 、 多 器 官 正 常 组 织 中的 表 达 情 况 ， 用 Ｓ Ｓ １ ０统 计 软 件 进 行 采 Ｐ Ｓ１．
秩和检验 ， 检验 水 准 为 Ｏ ． ５。 ｔ 一０ ０
结 果
一
、
材 料
１ ．组 织 芯 片 ： 自陕西 超 英 生 物科 技 有 限 公 司 。膀 胱 癌 购 组 织 芯 片 （ 样 直 径 １ ０ ｍｍ ， 度 ５ Ｕ ） ６ 点 ． 厚 ｒ 含 ４块 组 织 ， 中 ｎ 其 已 经做 病 理 分级 的膀 胱尿 路 上 皮 癌 组 织 ６ 块 （ ５ ， １ Ｇ 级 块 Ｇ 级 ２ ７块 ， 。 ２ Ｇ 级 ９块 ） 未 做 病 理 分 级 的 包 括 平 滑 肌 １ 、 ， 块 少 许 癌组 织 浸 润 １ 、 管 纤 维 组 织 １ 。 多 器 官 正 常 组 织 组 块 血 块 合芯 片 （ 样 直 径 １ ５ ｍｍ， 度 ５ ｍ） １ ０块 组 织 ， 括 点 ． 厚 含 ０ 包 脑 、 、 、 脏 、 腺 、 道、 、 肠 、 肠 、宫 卵巢 、 、 肾 前列 腺 、 丸 、 肤 、 睾 皮 骨髓 、 巴结 、 腺组 织各 ５ 。 淋 胸 块 ２ 试剂 ： 人膀胱癌单克隆抗体 Ｂ Ｉ ． 抗 Ｄ １由 中 国 科 学 院 生
颜 汝 平 左 毅 刚 李 种 柯 昌 兴 王 剑 松 刘 靖 宇 王 伟
密集型组织芯片手工制作方法的改进
５６・ ０
临 床 与 实验 病理 学 杂 志
ｌＣｉ ＥｐＰ ｔｏ ２ １ ｕ ；６ ４ ， ｌ ｘ ａｈｌ ０ ０Ａ ｇ２ （ ） ｎ
密集 型组 织芯 片手 工 制作 方 法 的 改进
徐 明堂 ， 何春年 ， 袁艳 龙 ， 康 林 ， 秀智 ， 张 张淑 艳 ， 荣甜 ， 许 翟金 萍
先 设 计 的 顺序 排 列 在 一 张 玻 片 上 ， 于 形 态 学 、 疫 组 化 及 用 免
模边缘小 ３— ｍ） 槽深到包埋模底 ， ５ｍ ， 并清除碎蜡 。 １２ ３ 石蜡包埋 块与 Ｈ ．． Ｅ切 片确定 的病 变 区相核 对 ， 定 确
原位杂交等多种方法 的实验研 究。有 机械 和手工两类 制作 方法 ， 原则上都是在原组织 包埋 蜡块上采 集组织 芯 ， 植入 再 受体蜡块 已打 好 的孔 中 ， 后让 组 织芯 与 受 体蜡 融 合 、 然 切 片 。我们在报导 了用 自制 穿刺 针制 作芯 片后 ｊ 在实 践 ，
图 １ 制作工具及组织芯切 片： 、 ａ ｈ为打孔植 入法 ， 、 ｂ ｅ为挖槽粘 贴
法
与 载 玻 片之 间 的 明显 的水 分 ，５℃ 烤 片 过 液 即 可 （ 般 Ｉ ６ 一 ２～
１ 。 ８ ｈ）
２ 结果
１ ２ 方 法 ．
１２ １ 准备病变组织 Ｈ ．． Ｅ染色切片 ， 镜下确定 检测区 （ 黑色
１２５ 室温过夜或 ４ ．． ２℃ 放 置 数 小 时 ， 黏 附组 织 芯 的胶 液 使 于燥 。 １２ ６ 把 不 锈 钢 包 埋 模 直 接 置 于 组 织 包 埋 仪 热 台 上 （５ ．． ６
列， 再熔蜡“ 重铸包埋” 结果制 出排 列紧密 的组 织阵列 。现 ，
组织芯片在胰腺癌研究中的应用现状
胰 腺 癌 是 消 化 系 统 常 见 恶 性 肿 瘤 ，近 年 我 国 发 病 率 呈 上 升趋 势 。 胰 腺 癌 早 期 症 状 隐 匿 、 乏 特 异 性 ， 恶 性 程 度 缺 且 高 ， 展迅速 ， 床确诊时 基本已属晚期 ， 术 切除率低 ， 进 临 手 化 疗 、 疗 效 果 均 不 理 想 ， 后 极 差 ， ９ ％的 患 者 于 确 诊 后 放 预 约 ０
ｔｅ ｅ ｐ ｔ ｎ ｓ Ｔ ｓ ｕ ｃ ｏ ｒａ ｓ ａ ｎ ｖ ｌｈ ｇ — ｒｕ ｈ ｕ ｅ ｈ ｉ ｕ ｈ ｔ ｆｃ ｌ ａｅ ｈ ｎ ｌｓｓ ｏ ａ ｇ ｕ ｅ ｆ ｈ ｓ ａ ｉ ｔ ． ｉｓ ｅ ｍｉｒ ａ ｒ ｙ ｉ ｏ ｅ ｉｈ ｔ ｏ ｇ ｐ ｔ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｔ ａ ａ ｉ ｔｔｓ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｆ ｌｒ ｅ ｎ ｍｂ ｒ ｏ ｅ ｈ ｉ ｔ ｓ ｅ ｔ ｉ ｈ ｅ ｃ ｅ ｃ ． Ｔ ｉ ｒ ｃｅ ｒ ｖｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｓａｕ ｆ ｔ ｓ ｅ ｍｉｒ ａ ｒ ｙ ｉ ｈ ｓｕ ｙ ｏ ａ ｃ ｅ ｔ ｉ ｕ ｓ ｗｉ ｈ ｇ ｆ ｉ ｎ ｙ ｓ ｈ ｉ ｈ ｓ ａｔ ｌ ｅ ｉｗｅ ｈ ｕ ｒ ｎ ｔｔ ｓ ｏ ｉ ｕ ｃ ｏ ｒａ ｎ ｔ ｅ ｔ ｄ ｆ ｐ ｎ ｒ ａｉ ｉ ｓ ｃ ｃ ｒ ｉ ｏ ， ｎ ｌ ｄ ｎ ｃ ｅ ｎ ｎ ｆｔ ｍｏ ｒ ｅ ｓ ａ ａｙ ｉ ｏ ａｈ ｇ ｎ ｓｓ ａ ｄ ｐ ｏ ｎ ｓｓ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｌ ｉｇ ｏ ｉ ａ ｄ ｓ ｅ ｉｇ ａ ｃ ｎ ｍａ ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｓ ｒ ｅ ｉ ｇ ｏ ｕ ｒｍａ ｋ ｒ ， ｎ ｌ ｓｓ ｆ ｔ ｏ ｅ ｅ ｉ ｎ ｒ ｇ ｏ ｉ， ｉ ｅ ｅ ｔ ａ ｎ ｓ ｎ ｅ ｋ ｎ ｐ ｆ ａ ｄ ｓ
胃肠 病 学 ２ ０ ０ ８年 第 １ ３卷 第 １ ０期
生物芯片技术
生物芯片检测的原理
生物芯片能同时检测样本中的多个生物大分子，检测原 理是利用特异性的分子间相互作用，如核酸杂交、抗原-抗体 特异性结合、蛋白-蛋白间特异性结合等，将待测样品标记后 与生物芯片反应，样本中的标记分子与芯片上的探针对号入 座，标记的待测样本与之结合、反应后，通过激光共聚焦荧 光扫描仪等检测手段获取信息，经计算机系统处理，分析得 到信号值。信号值代表了结合在探针上待测的样本中特定的 大分子的信息。 由于芯片上可以固定成千上万的探针，因此可以同时检 测样本中成千上万的生物大分子。因此一次芯片实验就完成 了成千上万个传统实验，即一次生物芯片反应是多次传统试 验的集成。
生物芯片的主要特征
生物芯片是高度集成的,机电一体化的检测系统, 借助于计算机自动收集、储存、分析和报告检测信息， 其主要特征是： 高通量——提高信息量；
平行化——提高信息的可比性；
微量化——降低待测样品用量； 自动化——提高工作效率； 低成本——可迅速普及推广。
生物芯片类型简介
生物芯片技术发展迅速，在原来的微阵列芯片基础上， 产生了新的生物芯片类型，因此广义的生物芯片是指能对生 物成分或生物分子进行快速并行处理和分析的厘米见方的固 体薄型器件，下面主要简单介绍四种类型的芯片：
基因芯片概念
组织芯片（tissue chip)
组织芯片技术又称组织微阵列（tissue microarray, TMA),是近年来发展起来的以形态学为基础的分子生物学新 技术。 组织芯片技术可以将数十个甚至上千个不同个体的临床组 织标本按预先设计的顺序排列在一张玻片上进行分析研究， 是一种高通量、多样本的分析工具。它使科研人员第一次有 可能同时对几百甚至上千种正常或疾病以及疾病发展不同阶 段的自然病理状态下的组织样本，进行某一个或多个特定的 基因或与其相关的表达产物的研究，是在一张切片上高通量 获取组织学、基因和蛋白表达信息的新方法，因而备受组织 病理学家的青睐。
病理学中组织芯片使用
病理学中组织芯片使用长期以来,传统的免疫组织化学、原位杂交、各种特殊染色等研究方法,建立在常规病理组织切片基础上,一张玻片上只能载有限的组织作一种测试。
若只用于日常临床疾病的诊断尚可胜任,但要用其从事大规模、多样本的科研则显得太费时、费力。
由此组织芯片技术应运而生,它的出现给病理学研究开辟了新天地。
组织芯片具有体积小、信息含量高、并可根据不同的需要进行组合和设计的特点。
从而大大减少了劳动力和劳动强度,缩短研究时间,提高检测效率,更重要的是减少实验误差。
从根本上解决了病理学家的难题,是病理学研究技术的一项重大革命。
作者就组织芯片技术的原理、应用范围和对医学科学发展的影响及其自身的发展前景做一简要综述。
1组织芯片技术的基本原理组织芯片又称组织微阵列(tissuemicroarray),1998年由Kononen等在cDNA微阵列的基础上发明的一种特殊的生物芯片,是继基因芯片和蛋白芯片之后生物芯片家族的又一新成员。
组织芯片的原理是根据不同需要,利用特殊的仪器,将多个(病例)小组织片高密度地整齐排列固定在某一固相载体上(载玻片、硅片、聚丙烯或尼龙膜等)而制成微缩的组织切片(图1a,西安超英生物公司提供)。
然后可以用各种酶、核素或荧光标记的不同基因、寡核苷酸、抗体在微缩组织切片上进行杂交和标记染色,最后在显微镜(包括激光共聚焦显微镜等)下获取图像信息(或通过计算机处理所获的信息),以研究目的基因或基因产物在不同组织之间的表达差异。
该技术的最大潜在作用是将基因、蛋白水平的研究与组织形态学相结合,使应用同一实验指标,同时快速研究大量不同组织样本(高通量、多样本)的设想成为现实,减少了实验误差,几十倍、上百倍地提高组织病理学研究的效率,节约实验材料和试剂,同时使实验结果有更可靠的可比性,对于原始病理资料的保存和大量样本的回顾性研究具有重要的意义。
组织芯片的制备目前主要依靠机械化芯片制备仪来完成。
其主要的设备有操作平台、特殊的打孔采样装置和一个定位系统。
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2、用于各种免疫组织化学染色、原位杂交、原位PCR、荧 光原位杂交、原位RT-PCR和寡核苷酸启动的DNA合成 （PRINS）等等。 3、用于临床和基础的研究，分子诊断、预后指标筛选、治 疗靶点定位、抗体和药物筛选、基因和表达分析等。
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组织芯片的前景
对人类基因组学的研究与发展，尤 其对基因和蛋白质与疾病关系的研究， 疾病相关基因的验证、新药物的开发与 筛选、疾病的分子诊断，治疗过程的追 踪和预后等方面具有实际意义和广阔的 市场前景。
是生物芯片技术的一个重要分 支，是将许多不同个体组织标本 以规则阵列方式排布于同一载玻 片上，进行同一指标的原位组织 学研究
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组织芯片的特点
1.体积小，信息含量大。 2.获得大量结果。 3.减少试验误差。 4.省时、省力、经济。 5.有利于原始蜡块的保存。
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组织芯片的制备
现在制备的多为石蜡标本组织芯片。
• 美国Clontech和Stratagene等少数生物技术公司已开展了 人及动物的组织芯片产品开发和销售，但数量少、价格高、 品种单一，满足不了医学科研和医药工业研发的需要。 2001年4月，美国LifeSpan生物科学公司建立了正常和疾 病组织基因表达数据库。美国Tissuelnformactics公司用 动物组织芯片技术进行药物毒理筛选和寻找新药物作用位 点。 • 日本、英国等国正积极筹建国家临床组织病理数据库。 • 中国在组织芯片技术方面的研究刚刚起步，但进展迅速。
组织芯片
生医0702 25号 陈莹
目录
• • • • • • 一 组织芯片的概念 二 组织芯片的特点 三 组织芯片的制备 四 组织芯片的应用 五 组织芯片的前景 六 个人关于组织芯片的一些想法
组织芯片的概念
• 英文名称：tissue chip • 组织芯片： 也称组织微阵列(tissue microarrays)，
制备过程
组织样本的收 集
组织样本的处理 脱水，透明 组织样本的包埋
切片脱蜡及水化
贴片与烤片
蜡块的切片
免疫组化、 原位杂交 染色
封片
制成组织微阵列
组织阵列蜡块制备示意图
各种不同设计的已融合的组织阵列蜡块
各种不同低、中、高密度组织芯片
1,2是低密度组织芯片（组织点<200）。3,4,5,6是中密度组织芯片(组织点200-600)。7,8 是高密度组织芯片(组织点>600)
各种不同组织芯片排列设计
• 但是石蜡包埋组织芯片也有它的局限性， 它不能同时检测DNA、mRNA及蛋白质的 改变，因为三者最佳固定条件不同，冷冻 组织芯片可克服上述缺点但制作过程复杂， 总体效果有待改进。
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组织芯片的应用
1、有利于形态学的比较研究：我们可将各种不同的组织器 官集中在一个组织芯片上，对于医学生来说可以进 行比较学习。
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个人关于组织芯片的一些想法
提高高通 量信息数 据的获取 能力
提高分析和处 理庞大数据的 自动化技术。
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Hale Waihona Puke 谢谢欣赏