概述 

蛋白質(zhì)芯片亦被稱為蛋白質(zhì)微陣列, 蛋白芯片的技術(shù)最早由Roger Ekin在上世紀(jì)80年代就已提出,它是將大量蛋白質(zhì)分子按預(yù)先設(shè)置的排列固定于一種載體表面形成微陣列, 根據(jù)蛋白質(zhì)分子間特異性結(jié)合的原理, 構(gòu)建微流體生物化學(xué)分析系統(tǒng), 以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物蛋白分子準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測(cè), 是一種高通量、微型化和自動(dòng)化的蛋白質(zhì)分析技術(shù). 簡單地說, 就是一次試驗(yàn)中同時(shí)檢測(cè)幾百甚至幾千種目標(biāo)蛋白/多肽的分析技術(shù).
 
 

基本原理

將各種蛋白質(zhì)有序地固定于滴定板、濾膜和載玻片等各種載體上，然后，用標(biāo)記了特定熒光的蛋白質(zhì)或其他成分與芯片作用, 經(jīng)漂洗將未能與芯片上的蛋白質(zhì)互補(bǔ)結(jié)合的成分洗去,再利用熒光掃描儀或激光共聚焦掃描技術(shù), 測(cè)定芯片上各點(diǎn)的熒光強(qiáng)度,通過熒光強(qiáng)度分析蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用的關(guān)系,由此達(dá)到測(cè)定各種蛋白質(zhì)的目的.
 

 固定在芯片上的蛋白可以是：抗原、抗體、小肽、受體和配體、蛋白質(zhì)-DNA和蛋白質(zhì)-RNA復(fù)合物等.
 

而抗體芯片是蛋白質(zhì)芯片的主要類型,它的稱謂來源于免疫學(xué)角度,由于其在微生物感染檢測(cè)中巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值而引起人們廣泛的興趣,是蛋白質(zhì)芯片研究中進(jìn)展速度較快的一個(gè)分支。其主要檢測(cè)方法有雙抗體夾心法,樣品標(biāo)記法. 
 
以Raybiotech公司的抗體芯片為例:

夾心法的原理圖:
 
捕獲抗體排列于膜或玻片上，加入樣品孵育，再加入目標(biāo)蛋白的生物素標(biāo)記抗體，最后，HRP-鏈霉親和素或熒光素-鏈霉親和素用于檢測(cè)芯片信號(hào)。

樣品標(biāo)記法原理圖:
 


樣品中的蛋白用生物素標(biāo)記，然后與捕獲抗體一起孵育，對(duì)照蛋白加入到樣品中來監(jiān)測(cè)整個(gè)反應(yīng)過程，包括生物素標(biāo)記和標(biāo)準(zhǔn)化。結(jié)合在芯片上的蛋白利用HRP-鏈霉親和素來檢測(cè)，最后采用化學(xué)光或者HiLyte™Fluor 555-鏈霉親和素來檢測(cè)信號(hào)。
 

一般分類 ：
根據(jù)應(yīng)用分類:
    1.蛋白檢測(cè)芯片---- 將具有高度親和特異性的探針分子（如單克隆抗體）固定在基片上，用于識(shí)別復(fù)雜生物樣品中的目標(biāo)蛋白/多肽。根據(jù)檢測(cè)方法,不同蛋白質(zhì)檢測(cè)芯片又可進(jìn)一步分為正相蛋白質(zhì)檢測(cè)芯片和反相蛋白質(zhì)檢測(cè)芯片。 

正相蛋白質(zhì)檢測(cè)芯片首先用不同的熒光標(biāo)記物對(duì)樣品中的擬研究的蛋白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記, 再將這些樣品在抗體微陣列上進(jìn)行溫育, 然后用生物芯片掃描儀檢測(cè)各個(gè)陣列分子點(diǎn)上熒光信號(hào)。

反相蛋白質(zhì)檢測(cè)芯片是用破碎的微量組織或者細(xì)胞樣品點(diǎn)樣制成的芯片, 代表在某種狀態(tài)下整個(gè)細(xì)胞的蛋白質(zhì),然后用特定抗體進(jìn)行檢測(cè)。

2.蛋白功能芯片----天然蛋白點(diǎn)加在基片上，了解體系中哪種蛋白能與已知的某種蛋白結(jié)合，用于天然蛋白活性及分子親和性研究。

 

根據(jù)載體分類

1玻片芯片 
（圖為Raybiotech 公司的一種玻片芯片,共有16個(gè)子陣列,每個(gè)陣列可以檢測(cè)多個(gè)指標(biāo).可用于定量檢測(cè)。）
 
 

2膜芯片(用PVDF,或NC膜作為載體)
 
（圖為1個(gè)子陣列的膜芯片）

蛋白芯片一般的操作步驟 :
(以抗體芯片為例)
 


整個(gè)操作流程包括：
1.從組織或細(xì)胞、體液中進(jìn)行蛋白質(zhì)抽提；
2.用Cy5和Cy3兩種不同顏色的熒光分子分別標(biāo)記兩個(gè)樣品；
3.洗去多余的標(biāo)記分子；
4.與芯片雜交孵育；
5.掃描分析結(jié)果。

蛋白芯片的信號(hào)檢測(cè)與數(shù)據(jù)片理
目前主流蛋白質(zhì)芯片的信號(hào)檢測(cè)方式主要還是嫁接了核酸芯片的熒光檢測(cè)體系。將蛋白樣品或二級(jí)抗體標(biāo)記上合適的熒光物質(zhì)，通過共聚焦熒光掃描儀或C C D熒光成像儀在特定的波長下激發(fā)熒光，獲得反應(yīng)結(jié)合的信號(hào)。除了此類熒光標(biāo)記檢測(cè)外，另一類更引人矚目的就是非熒光標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)。后者的代表諸如重力懸臂( s t r e s s )技術(shù)、表面核磁共振技術(shù)、S P R ( s l l r f a e e   p l a s m o n  F e s o n a n c e ) 。此外又如基于聲學(xué)及光學(xué)原理的A c o u s t i c   P l a t e  Mo d e 、橢圓光學(xué)檢測(cè)。他們的共同的特點(diǎn)是：高靈敏度，滿足了微量蛋白的檢測(cè)需要，但缺點(diǎn)是過高的靈敏度往往使得垃圾信號(hào)和有效信號(hào)的區(qū)分變得困難。  

示范圖:
為蛋白質(zhì)芯片1 個(gè)子陣列的放大圖.
子陣列中看到的點(diǎn)狀就是蛋白質(zhì)芯片
內(nèi)信號(hào)的強(qiáng)弱表達(dá). 可以通過多種儀器檢測(cè)

在數(shù)據(jù)處理方面，目前蛋白質(zhì)芯片的數(shù)據(jù)處理主要集中在如何根據(jù)熒光強(qiáng)度對(duì)蛋白濃度的定量上.由于生物樣品中各種可能的目的分子的含量存在巨大的差異以及蛋白間作用動(dòng)力學(xué)的多樣性和復(fù)雜性，如何分假陽性信號(hào)和陽性弱信號(hào)有待解決.
 
蛋白質(zhì)芯片較傳統(tǒng)分析方法主要有以下優(yōu)點(diǎn) :
1所需樣品量極少----微量化(10-100μl);
2蛋白芯片上可以實(shí)現(xiàn)成千上萬個(gè)目標(biāo)蛋白質(zhì)的高通量平行分析-----高通量;
3有高的信噪比，高準(zhǔn)確性、高靈敏度(單克隆抗體);
4快速、微型化和自動(dòng)化;
5可通過標(biāo)準(zhǔn)曲線來進(jìn)行定量檢測(cè);
6在整個(gè)基因組和蛋白質(zhì)組水平將ＤＮＡ序列信息與蛋白質(zhì)產(chǎn)物直接聯(lián)系起來.

蛋白質(zhì)芯片的主要應(yīng)用
 

    蛋白質(zhì)芯片的發(fā)展趨勢(shì)
蛋白質(zhì)芯片發(fā)展的下一步是能夠分析整個(gè)蛋白質(zhì)組，也就是說在一張芯片上排列至少5 千至1 萬個(gè)蛋白質(zhì)。