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SELDI蛋白芯片技術在腫瘤早期診斷中研究進展
更多相關文章    時間:2010/5/21 10:17:33,點擊:0

作者:余家密

       【摘要】 SELDI蛋白芯片技術全稱為表面增強激光解吸電離飛行時間質譜技術(SELDI-TOF-MS)是近年用來研究蛋白質組學的一項新的技術平臺,具有高通量、高效率、高靈敏度等特點,可以快速地分析各種生物樣品中蛋白質組的組成,在基礎醫學研究、臨床疾病診斷以及藥物研發方面顯示出廣闊的應用前景及臨床意義。文章就其技術組成、原理、特點和在腫瘤早期診斷中的應用及發展前景作一綜述。

       【關鍵詞】 腫瘤

       人類基因組序列草圖完成后,生命科學進入了“后基因組時代”,研究的重點轉向了對復雜的蛋白質功能的研究。蛋白質是基因表達的最終產物,器官組織的生理狀態變化會引起血清蛋白質組的改變,因此對蛋白質和蛋白質組學進行研究可以直接獲取疾病的特征性標志。由于人血清是一個蛋白質相當豐富并不斷變化的系統,單一的血清腫瘤標記物難以真正反溯到相關的細胞組織,而發現一組與特定組織癌變相關的血清蛋白質(多參數標記物)則是更有效的途徑,這也就是所謂的“癌癥指紋(cancer signature)”[1],而高通量的表面增強激光解吸電離飛行時間質譜技術(surface enhanced laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry,SELDI-TOF-MS)質譜技術的出現加速了開展發現“癌癥指紋”的研究。目前利用SELDI技術發現腫瘤的特殊生物學標記,對于腫瘤的早期診斷具有獨特的優勢和重要的意義,在多種腫瘤的研究中顯示出良好的應用前景。

       1、SELDI-TOF-MS

       1.1  組成及工作原理

       表面增強激光解析電離光譜技術是由2002年諾貝爾化學獎得主田中耕一(Tanaka)發明, 由美國賽弗吉(Ciphergen)公司研制特殊芯片并生產SELDI-TOF-MS質譜,該系統由3部分組成:①蛋白質芯片;②激光吸收離子化質譜設備(Reader);③人工智能數據分析處理軟件[2]。蛋白芯片陣列有8~24個2mm大小的含有特異性層析表面的芯池。根據芯片表面化學成分的不同,分為化學表面芯片和生物表面芯片。前者包含疏水(hydrophobic surface,H4),親水(normal phase,NP),弱陽離子交換(weak cation exchange,WCX),強陰離子交換(strong anion exchange,SAX),金屬離子鰲合(immobilized metal affinity capture,IMAC),特異結合(preactivated surface,PS)等芯片,主要用于蛋白質表達分析和比較,如疾病相關蛋白篩選;后者分為受體—配體、DNA—蛋白質、酶等芯片,可選擇性地從待測生物樣品中捕獲靶蛋白質。

       SELDI技術的原理是利用激光脈沖輻射使芯片表面的分析物解析成帶電離子,質荷比不同的離子在電場中飛行時間不同,據此繪制出一張強度不等、分子量不同的譜圖。SELDI軟件能快速處理、分析大量的質譜圖信息,將正常人與某種疾病或者疾病不同階段的圖譜進行比較,就能發現和捕獲該疾病及不同階段時的特異性相關蛋白質[3,4]。

       1.2  特   點

       以往蛋白質研究多采用層析、雙向電泳、光譜、質譜等技術。它們在蛋白質檢測中起到了不同作用,但存在缺點和不足,如所需樣本量大、條件高、蛋白純化步驟繁瑣、耗時長,有的僅適合分析高豐度的蛋白質且分子量在20kD以上的蛋白質,但難以檢測血清中占很大比例的低豐度蛋白質,因此不適宜大規模人群篩查和臨床檢驗。而SELDI-TOP-MS技術將特異的蛋白質芯片系統和質譜儀結合起來,具備以下優點:①樣本不需要預先純化,可直接將血清、尿液、組織和細胞裂解物等樣本加到芯片上檢測;②獲得的圖譜較單一,重復性好,可檢測分子量在200kD~500kD的蛋白質,尤其適用于低豐度蛋白質或多肽的檢測[5];③樣品用量少,一般0.5μl~15μl或2 000個甚至20個細胞即可;④敏感性高,可達到1fmol;⑤同一系統中集蛋白質分離、純化、鑒定、檢測和數據分析為一體,省時、省力,特別適用于基礎醫學研究、臨床診斷及大規模人群篩選;⑥推動基因組學發展,驗證基因組學方面的變化,或基于蛋白質特點發現新的基因。

       2、SELDI技術在腫瘤早期診斷中應用

       利用SELDI技術分析比較正常人血清、體液、組織蛋白質與異常者間的表達差異,篩選出與腫瘤相關的蛋白標記并進行確認,用于疾病的早期診斷以提高生存率。目前這一技術已運用于多種腫瘤的早期診斷研究中,并已顯示出美好的應用前景。

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