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浅议肿瘤学中蛋白质芯片技术的运用

分类:生物论文   更新:2016/12/2   来源:网络

  近年来,随着免疫学的飞速发展,生物芯片技术作为一种新的高效的实验手段,也迅速发展起来。以蛋白质为研究对象的蛋白质组学结合生物芯片技术理念,也迅速发展了以高通量、微型化、自动化和高度并行性为特点的蛋白质组学检测技术---蛋白质芯片(proteinchip)技术。目前蛋白质芯片的研究和开发已成为热门领域。UetzP等[1]利用酵母细胞建立了第一个全蛋白质组芯片;Mac-BeathG等[2]在2000年首次报道了利用蛋白质芯片进行蛋白质相互作用及与小分子作用的研究;第四军医大学全军基因诊断技术研究所于1999年研制成功我国第一块医用蛋白质芯片[3];中国科学家研制的肿瘤标志物联合检测(C-12)蛋白质芯片获国家药监局颁发的生物制品一类新药证书。蛋白质芯片技术的研究为疾病诊断治疗[4-5]、药物筛选、蛋白质组学研究[6]、食品卫生监督[7]、环境监测、司法鉴定[8]等众多领域带来巨大的革新空间。

  1蛋白质芯片技术概述

  蛋白质芯片,也称蛋白质微阵列(proteinmi-croarray),是将位置及序列已知的大量蛋白、多肽分子、酶等以预先设计的方式固定在玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶等载体上组成密集分子排列,通过探针蛋白特异性地捕获样品中的靶蛋白,利用激光扫描系统或电荷偶联照像系统对标记的信号强度进行检测,或利用表面增强激光解析离子化-飞行时间质谱技术直接检测靶蛋白,从而对其进行定性、定量分析。最早进行蛋白质芯片研究的是德国科学家Lueking.目前,蛋白质芯片技术已成功应用于高通量的药物筛选,并用于药物研究和分析。此外,蛋白质芯片技术在食品分析,环境保护及卫生检验等领域也显示出良好的发展前景。

  2蛋白质芯片技术在肿瘤研究中的应用

  肿瘤严重威胁着人类生命并影响人们的生活质量,2012年我国新发肿瘤病例约312万,全国肿瘤死亡率为180.54/10万,每年因癌症死亡病例达270万例[9].肿瘤早期诊断和抗肿瘤药物的研究已成为当今科研领域的重大攻关项目。蛋白质芯片技术不但在蛋白质水平上为全基因组的基因功能分析提供一个多功能的强大的研究手段,而且还可以通过蛋白质差示分析或蛋白质谱,对一些表达上调或下调的蛋白质进行定性、定量分析,对揭示肿瘤的发病规律、寻找肿瘤标志物、肿瘤的早期诊断及抗肿瘤药物的研发具有积极的推动作用。

  2.1肿瘤致病机理的研究肿瘤的发生发展是一个复杂的多阶段过程,蛋白质芯片技术可以在蛋白组整体水平上研究肿瘤的发生机制。一些学者利用蛋白质芯片检测正常组织和肿瘤组织之间蛋白质表达的差异,还有一些学者应用蛋白质芯片技术对乳腺癌、卵巢癌、头颈部鳞状上皮细胞癌等多种肿瘤的特异性生物标记分子做了蛋白质组图谱鉴定,蛋白质芯片技术为了解肿瘤的致病机理提供了新手段,其应用前景非常广泛。

  2.2肿瘤生物学标志物的研究通过比较正常与肿瘤细胞或组织中蛋白质在表达量上的差异,可以发现与肿瘤相关的蛋白和肿瘤特异性蛋白,可用于肿瘤诊断、监测,或作为治疗靶位的肿瘤标志物及治疗效果的监测。蛋白质芯片技术在肿瘤生物学标志物筛选方面较其他方法有无可比拟的优势,美国Ci-phergenBiosystems公司生产的蛋白质芯片建立在SELDI-TOF-MS的基础上,通过比较分析健康人和前列腺癌患者血清样本的蛋白质表达谱的异同,仅用时3d就发现了6种潜在的前列腺癌标志物,这如果在过去,至少需要数月到数年的时间。

  近年来,我国许多学者将蛋白质芯片技术检测肿瘤相关蛋白或肿瘤特异性蛋白应用于临床。应用于乳腺癌[10]、胃癌[11]、肾癌[12]、结直肠癌[13]、鼻咽癌[14]、食管癌[15]等的早期诊断或复发研究,构建了一些疾病的诊断模型或检测出有鉴别意义的血清蛋白标志物,在癌症的早期诊断及提高诊断效率或观察远期复发等方面有较大的价值。相信其目前在技术和应用两个方面所存在的问题亦能在较短的时间内得到较大程度的改善,最终使这一极具潜力的技术在临床上得到广泛的应用。

  2.3抗肿瘤药物的研究近年来,肿瘤发病率日益增高,世界各国对抗肿瘤药物的研究高度重视,蛋白质芯片技术在药物和蛋白质之间架起一座桥梁,大大加速了药物开发进程,蛋白质芯片在抗肿瘤药物研发中的应用主要有以下几个方面。

  2.3.1研究抗肿瘤药物的作用靶点肿瘤的发展过程与某些蛋白质的变化有关,蛋白质芯片直接对这些蛋白质进行体外研究,利用其高通量、大规模的特点,可以快速、高效筛选出药物作用靶点

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