蛋白質芯片技術在醫學檢驗中的應用進展摘要近年來，隨著生物芯片技術的不斷發展，蛋白質芯片技術在蛋白質組學的研究中得到了廣泛應用，并在生命科學研究等各領域扮演著越來越重要的角色。這種技術可以快速而精確地檢測各種環境和條件下細胞以及組織中蛋白的差別，為早期診斷腫瘤、檢測體內的病原微生物以及藥物研發等研究在檢測技術方面提供了很大的支持。本文進行綜述了蛋白質芯片技術在醫學檢驗領域的應用現狀和研究進展。關鍵詞：蛋白質芯片技術；蛋白質組學；醫學檢驗；應用1引言傳統的研究蛋白質組學方法，例如酵母雙雜交法、免疫印跡法、二維凝膠電泳等技術，其缺點在于效率低下、操作繁雜，并且無法大規模并行處理樣品以至于工作量較大，使得蛋白質組學這一研究工作急切需要一種高效準確，并且可以同時處理和檢測蛋白質分子的方法。蛋白質芯片技術的出現，為研究蛋白質分子提供了新的研究方向和發展空間。這項新技術是一種能夠高效檢測蛋白質活性的工具，它具有高通量、自動化和平行檢測等優點。這一工具的出現為學者的研究提供了一種新的思路和技術路線，可以幫助研究者利用其來研究疾病的病變過程、及早發現疾病和診斷、發現早期監測的生物標志物并加速研發新的藥物等。在過去的幾十年里，蛋白質芯片技術得到了迅速的發展。隨著人們對蛋白質結構的深入認識以及對其生物活性認識的加強，蛋白質的結構與功能越來越受到重視，蛋白質組的研究成為當前生命科學領域中的熱點問題之一。2蛋白質芯片技術介紹2.1蛋白質芯片技術的概念蛋白質芯片是生命科學領域近幾十年來的熱門研究課題，德國的科學家Lueking在1999年發表了蛋白質芯片技術的相關文章，他是最早對其進行研究的。作為一項高通量的技術，它是被用于研究和分析蛋白功能以及蛋白質之間的相互作用的常用技術，也可用于蛋白質表達譜的分析。與只能追蹤體內DNA和mRNA變化的基因芯片技術不同，蛋白質芯片檢測的是具有代表性的蛋白質，這些蛋白質是真正影響細胞生理狀態的物質。蛋白質芯片作為基因芯片的補充，是繼基因芯片之后由基因芯片技術直接發展而來的一項分析技術，連接了基因組學和蛋白質組。蛋白質芯片是目前蛋白質組學研究的重要手段，它不僅能夠直接測定蛋白質的相對水平及與其他分子的相互作用情況，還可以對基因活性進行反饋。蛋白質芯片可以分為三種，分別是蛋白質微陣列、微孔板蛋白質芯片以及三維凝塊芯片。其中，蛋白質微陣列是近年來發展起來的一種新型生物芯片技術，具有高通量和快速響應等優點，此外，它可以實現對生物樣品進行定性、半定量或者定量分析。蛋白質芯片技術在醫藥領域、食品安全檢測、環境科學監測等相關領域也有著廣泛的研究與應用。蛋白質是生命體內普遍存在的生物大分子，其含量的顯著增減會影響生命活動，甚至導致死亡，因此，對蛋白質的分析與檢測顯得尤為重要。2.2蛋白質芯片技術的特點蛋白質芯片技術相比較于傳統的研究方法，其優勢主要在于：①高通量，蛋白質芯片技術在一次檢測過程中所產生的數據較為豐富，從而為研究者提供了更加全面、準確地研究蛋白質譜的條件；②高靈敏度，目前蛋白質芯片的檢測水平為ng級，它能夠在復雜的混合物中檢測到極低濃度的蛋白質，滿足了微量蛋白的檢測需求；③微量化，這種技術在操作過程中對樣品的需求量極少，因此運用該技術檢測的樣本成本的投入相對較低。以上特點使得蛋白質芯片技術在快速篩選檢測中扮演了極其重要的角色，使其尤為適用于大規模生產當中，綜合決定了蛋白質芯片具有廣泛應用前景。2.3蛋白質芯片技術的原理蛋白質芯片技術按照提前設置好的排列方式，將大量的蛋白質分子通過一定的方式固定在玻璃、硝酸纖維素膜或者硅片等固相載體上，從而使其形成蛋白質微陣列。這些被固定的蛋白質與在固相載體上標記有活性化學物質如酶、同位素或熒光素的靶蛋白質分子進行雜交，無法反應而不能結合在芯片上的材料被清洗除去，而附著在芯片上的物質則與熒光標記的抗體發生反應。待反應結束后，研究人員能夠利用熒光掃描儀對芯片上各點的熒光強度進行檢測，繼而利用熒光強度對蛋白質與被檢測物質之間的相互作用進行分析。3蛋白質芯片技術在醫學檢驗領域的應用3.1蛋白質芯片技術在發現腫瘤血清標志物中的應用腫瘤長期以來是人類生活的嚴重隱患，已經成為威脅人類生存和生活質量的重大問題。部分腫瘤進展迅速，如果不能及早發現則會錯過最佳的治療時期，導致不可估量的后果。所以，在腫瘤的早期診斷中，尋找其生物標志物是非常必要的。發生癌變的人體，往往會特異性地表達出與腫瘤相關的抗原或特定的抗原，這是癌變個體內特有的蛋白質。由于蛋白質組織學的快速發展和相關探測技術的不斷完善，近年來，隨著腫瘤標志物的數量不斷增多，研究學者在腫瘤的早期診斷方面也開辟了新的思路和新的研究方向。腫瘤相關抗原（TumorAssociatedAntigen,TAA）和腫瘤特異性抗原（TumorSpecificAntigen,TSA）是早期腫瘤診斷或治療目標的腫瘤標志物，可用于監測疾病的治療效果。利用蛋白質芯片技術對腫瘤細胞內的蛋白質分子進行檢測，為腫瘤的早期診斷和治療奠定了一定的基礎。蛋白質芯片技術同時研究正常與病理個體的蛋白質組，在對比與分析之間的相同與差異后，就有可能能夠找到導致個體產生疾病的特異性蛋白分子，即僅表達于某種腫瘤細胞而不存在于正常細胞中的腫瘤特異性蛋白。目前已有很多新的腫瘤標志物以及與腫瘤有關的蛋白，蛋白質芯片技術也被越來越多的研究者應用于臨床檢測TAA或TSA中。在研究乳腺癌、胃癌、肝癌、肺癌、結直腸癌、鼻咽癌等癌癥的早期診斷方面，蛋白質組學技術提供了很大的技術支持，為癌癥的早期診斷帶來了一定的成效。3.2蛋白質芯片技術在檢測病原微生物中的應用艾滋病毒、SARS病毒等一些感染因素，以及結核菌、耐多藥鏈球菌等有害的病原微生物源源不斷地折磨著人類，對人類的生命健康和生活質量造成了很大的危害和威脅。因此更好地在感染前及早檢測以及在造成更大的危害之前及時阻斷治療，是傳染病研究必須立即應對和解決的重要挑戰。在蛋白質組學技術的發展下，結合人類傳染病病原體的蛋白質組學研究與血清學研究為傳染病的診斷、治療和預防研究提供了新的工具和手段。由于弓形蟲可以通過孕婦去感染胎兒，使得孕婦弓形蟲感染檢測顯得非常關鍵。弓形蟲不僅對孕婦及腹中胎兒有較嚴重的影響，同時還是導致艾滋病患者災難性腦損傷的最常見原因，因此早期發現對早期治療至關重要。然而過去采用的診斷方法僅限于血清學篩查和PCR檢測方法，而這兩種方法的檢出率只有10%。與以往的研究方法相比，蛋白質芯片技術檢測時間短、靈敏度高且耗材少。弓形蟲感染患者的血清中存在9種弓形蟲相關蛋白質，研究者采取患者血清樣本使用雙向凝膠電泳和免疫雜交技術對其進行了多項研究后發現，其中7種蛋白質與弓形蟲的不同感染階段有關，因此這些弓形蟲的蛋白質可作為診斷標志物。3.3蛋白質芯片技術在藥物研發中的應用一種新藥在被成功研發出來之前，通常要經歷上千種化合物的篩選、分離以及鑒定過程。與此同時，如何以低成本、快速有效的方法篩選出合適且高效的治療藥物更是重中之重。但是，大多數情況下，由于缺少有效且高效的方法，很難從眾多樣品中獲得所需的化學結構信息。為了解決這些難題，人們在生物技術領域中不斷探索和創造新的方法。蛋白質芯片技術的出現減少了大量冗長的動物試驗的需要，由于不必將所有樣品分別處理，從而減少了大量時間，提高了藥物篩查的效率。此外，通過將不同類型的藥物混合起來進行篩選，還能夠提供更廣泛的信息，從而避免了單獨的實驗結果與其他已知藥物之間存在的差異所帶來的誤判，蛋白質芯片技術是一種非常有效的藥物篩選工具。蛋白質微陣列的高密度和并列特性在很大程度上加速了化合物的篩選，使得研發人員在藥物研發的初期階段就能夠通過蛋白質芯片觀察藥物誘導的基因表達譜，從而進行廣泛且適當的毒性研究。總結蛋白質的結構是生物體內最重要的信息載體之一，它是生命獲得中最基本的單元，因此，對于蛋白質的研究已成為當前生命科學領域中的熱點問題之一。蛋白質組學是當今生物信息學研究最活躍、最有潛力的分支之一，隨著蛋白質組學的各種分析技術不斷發展與完善，這項研究在不斷深入的同時研究的范圍也更加廣泛，我們對于蛋白質的組成、表達和功能也有了更加深刻的理解。蛋白質芯片技術不但能對人體的復雜基因進行鑒定識別，還能為疾病的早期診斷、監測預后療效等方面提供重要的依據。此外，在醫藥、食品安全等相關領域也有很好的發展前景。蛋白芯片技術目前在生命科學中已經取得了廣泛的應用，正日益引起科研工作者的關注，在不久的將來，蛋白質組學技術有望在大規模的臨床實踐當中被廣泛應用參考文獻[1]農朝贊.生物芯片技術在醫學檢驗中的應用進展[J].廣西醫學,2011,33(08):1038-1042.[2]周樹敏.助力腫瘤生物學標志物發現的蛋白質芯片技術[J].張江科技評論,2020(04):13.[3]王偉.蛋白質芯片在腫瘤標志物篩查中的應用以及利用SELEX