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1、蛋白质芯片的应用进展及其存在问题马丽娟，王卓，胡晋红*通讯作者：胡晋红（1949-）硕士和博士生导师，长海医院药学部主任。E-mail:hujh@smmu.edu.cn作者简介：马丽娟，女，硕士生。E-mail:malijuan190719@163.com（第二军医大学长海医院药学部上海200433）摘要：蛋白质芯片是继基因芯片后发展起来的生物检测技术。它的出现将从根本上改变生物医学实验和诊断等多方面的现状，并表现了良好的前景。对蛋白质芯片的应用进展进行了综述，同时对其存在问题进行了分析。关键词：蛋白质芯片检测技术应用存在问题通过人类基因组计划,研究者已经测定了人类
2、基因组序列,并发现了成千上万的新基因。但同时人们要面对一个新的问题,仅基因组学的研究并不能得到生物功能的完整信息:我们通过基因组工程得到了蛋白质的基因序列,但仅仅从基因组顺序我们依然无法了解蛋白质的定位、结构、修饰(磷酸化,糖基化,乙酰化和水解等)等信息,更无法确定蛋白质的功能[1]。因为蛋白质才是生命活动的执行者和体现者。1994年Wilkin和Williams首次提出了蛋白质组(proteome)的概念。与经典的蛋白质化学研究相比,它的研究对象不再只是一种或几种蛋白质,而是着眼于全面性和整体性来研究所有蛋白质的性质与功能及蛋白质相互作用。人们需要一种新的技术来进
3、行大规模的蛋白质分析,蛋白芯片(proteinchips)或称蛋白微阵列(proteinmicroarrays)技术于是应运而生。一、蛋白质芯片的概念及特点蛋白质芯片是近年来蛋白质组学研究中兴起的一种新的方法[2，3]。它类似于基因芯片，是将蛋白质点到固相物质上，然后与要检测的组织或细胞等进行“杂交”，再通过自动化仪器分析得出结果。这里所指的“杂交”是指蛋白与蛋白之间如（抗体与抗原）在空间构象上能特异性的相互识别。将各种蛋白质有序地固定在玻片、凝胶、微孔板等各种载体上形成密集蛋白质芯片,用来高通量地测定蛋白质的生物活性,如酶活性,蛋白质-蛋白质间及蛋白质-其他分子,
4、如蛋白质-DNA,蛋白质-配基间的相互作用[4]。蛋白质芯片具有以下特点：[5，6]（1）特异性强，这是由抗原抗体之间，蛋白与配体之间的特异性结合决定的；（2）敏感性高，可以检测出样品中微量蛋白的存在，检测水平已达ng级；（3）通量高，在一次实验中对上千种目标蛋白同时进行检测，效率极高；（4）应用性强，样品的前处理简单，只须对少量实际标本进行沉降分离和标记后，即可加于芯片上进行分析和检测。二、蛋白质芯片的应用1、蛋白质功能研究方面的应用MacBeath和Schreiber[7]用蛋白质芯片来研究蛋白质-蛋白质，蛋白质-小分子以及酶-底物之间的相互作用，并且讨论了这种
5、方法的可行性。Zhu等用酵母蛋白质芯片对酵母蛋白质的活性进行全分析，发现了新的钙调蛋白结合蛋白和磷脂结合蛋白，同时发现了许多钙调蛋白结合蛋白共同存在一个潜在的键合域。他们还应用该蛋白质芯片观察了蛋白与药物之间的相互作用，并测定了后转录修饰。和酵母双杂交技术相比，蛋白质芯片克服了它的许多局限性，它将成为研究蛋白质功能的有力工具。2、临床方面的应用蛋白质芯片技术在临床方面有着广泛的应用，尤其是在疾病的诊断和疗效判定，即生物学标志物的检测上，蛋白质芯片技术具有很大的应用价值和前景。Rosty[8]等同样利用蛋白质芯片和SELDI技术对胰腺癌患者（15例）的胰液和其他胰腺疾
6、病（7例）的胰液进行了比较。结果在10例（67%）胰腺癌患者和1例（17%）其他胰腺疾病患者的胰液中发现一个大约为16。57kD的蛋白质峰。经过蛋白质芯片免疫测定，确定该蛋白质为肝癌-小肠-胰腺/胰腺炎相关蛋白I（HIP/PAP-I）。HIP/I在胰腺癌患者的胰液及血清中的表达量上的差异较血清更为显著。这提示我们，通过对胰液中HIP/PAP-I的检测将有助于胰腺癌的诊断。蛋白质芯片还可应用于自身性免疫疾病的诊断[9]。蛋白质芯片的应用,给肿瘤诊断和预后提供了一种高效,高通量的方法,适合肿瘤的普查。一般是先从抗体库中挑出对肿瘤诊断或预后有潜在意义的抗体,制成抗体芯片。
7、然后提取正常组织和肿瘤组织的蛋白质用不同的荧光染料进行标记,后与芯片反应,通过计算机分析得出结论。Englert等[9]将抗体点在基片上制成抗体芯片，用来检测正常组织和肿瘤组织中差异表达的蛋白质，发现如明胶酶A等在肿瘤的发生中起着重要作用。3、蛋白质芯片在分子药理学研究中的应用分子药理学研究的基本理论是受体学说。受体的本质是蛋白质，对于受体的研究可以阐明药物，激素及神经递质的作用原理和生物信号转导急智，为药物设计，靶点的选择和用药方案的确定提供理论的依据。孤儿受体缺乏配体无法利用传统受体/配体方法研究其药理学作用。蛋白质芯片将成为解决这一难题的有力工具，可将孤儿
