服務(wù)創(chuàng)造價值、存在造就未來
作者：余家密
【摘要】 SELDI蛋白芯片技術(shù)全稱為表面增強(qiáng)激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜技術(shù)(SELDI-TOF-MS)是近年用來研究蛋白質(zhì)組學(xué)的一項新的技術(shù)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(zhì)組的組成，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究、臨床疾病診斷以及藥物研發(fā)方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景及臨床意義。文章就其技術(shù)組成、原理、特點和在腫瘤早期診斷中的應(yīng)用及發(fā)展前景作一綜述。
【關(guān)鍵詞】 腫瘤
人類基因組序列草圖完成后，生命科學(xué)進(jìn)入了“后基因組時代”,研究的重點轉(zhuǎn)向了對復(fù)雜的蛋白質(zhì)功能的研究。蛋白質(zhì)是基因表達(dá)的最終產(chǎn)物，器官組織的生理狀態(tài)變化會引起血清蛋白質(zhì)組的改變，因此對蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行研究可以直接獲取疾病的特征性標(biāo)志。由于人血清是一個蛋白質(zhì)相當(dāng)豐富并不斷變化的系統(tǒng)，單一的血清腫瘤標(biāo)記物難以真正反溯到相關(guān)的細(xì)胞組織，而發(fā)現(xiàn)一組與特定組織癌變相關(guān)的血清蛋白質(zhì)(多參數(shù)標(biāo)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(qiáng)激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜技術(shù)（surface enhanced laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry，SELDI-TOF-MS）質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)加速了開展發(fā)現(xiàn)“癌癥指紋”的研究。目前利用SELDI技術(shù)發(fā)現(xiàn)腫瘤的特殊生物學(xué)標(biāo)記，對于腫瘤的早期診斷具有獨特的優(yōu)勢和重要的意義，在多種腫瘤的研究中顯示出良好的應(yīng)用前景。
1、SELDI-TOF-MS
1.1 組成及工作原理
表面增強(qiáng)激光解析電離光譜技術(shù)是由2002年諾貝爾化學(xué)獎得主田中耕一（Tanaka）發(fā)明， 由美國賽弗吉（Ciphergen）公司研制特殊芯片并生產(chǎn)SELDI-TOF-MS質(zhì)譜，該系統(tǒng)由3部分組成：①蛋白質(zhì)芯片；②激光吸收離子化質(zhì)譜設(shè)備(Reader)；③人工智能數(shù)據(jù)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(jù)芯片表面化學(xué)成分的不同，分為化學(xué)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(qiáng)陰離子交換(strong anion exchange，SAX)，金屬離子鰲合(immobilized metal affinity capture，IMAC)，特異結(jié)合(preactivated surface，PS)等芯片，主要用于蛋白質(zhì)表達(dá)分析和比較，如疾病相關(guān)蛋白篩選；后者分為受體—配體、DNA—蛋白質(zhì)、酶等芯片，可選擇性地從待測生物樣品中捕獲靶蛋白質(zhì)。
SELDI技術(shù)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(zhì)荷比不同的離子在電場中飛行時間不同，據(jù)此繪制出一張強(qiáng)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(zhì)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(jìn)行比較，就能發(fā)現(xiàn)和捕獲該疾病及不同階段時的特異性相關(guān)蛋白質(zhì)[3，4]。
1.2 特 點
以往蛋白質(zhì)研究多采用層析、雙向電泳、光譜、質(zhì)譜等技術(shù)。它們在蛋白質(zhì)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(zhì)且分子量在20kD以上的蛋白質(zhì)，但難以檢測血清中占很大比例的低豐度蛋白質(zhì)，因此不適宜大規(guī)模人群篩查和臨床檢驗。而SELDI-TOP-MS技術(shù)將特異的蛋白質(zhì)芯片系統(tǒng)和質(zhì)譜儀結(jié)合起來,具備以下優(yōu)點：①樣本不需要預(yù)先純化，可直接將血清、尿液、組織和細(xì)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(fù)性好，可檢測分子量在200kD～500kD的蛋白質(zhì)，尤其適用于低豐度蛋白質(zhì)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(xì)胞即可；④敏感性高，可達(dá)到1fmol；⑤同一系統(tǒng)中集蛋白質(zhì)分離、純化、鑒定、檢測和數(shù)據(jù)分析為一體，省時、省力，特別適用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究、臨床診斷及大規(guī)模人群篩選；⑥推動基因組學(xué)發(fā)展，驗證基因組學(xué)方面的變化，或基于蛋白質(zhì)特點發(fā)現(xiàn)新的基因。
2、SELDI技術(shù)在腫瘤早期診斷中應(yīng)用
利用SELDI技術(shù)分析比較正常人血清、體液、組織蛋白質(zhì)與異常者間的表達(dá)差異，篩選出與腫瘤相關(guān)的蛋白標(biāo)記并進(jìn)行確認(rèn)，用于疾病的早期診斷以提高生存率。目前這一技術(shù)已運(yùn)用于多種腫瘤的早期診斷研究中，并已顯示出美好的應(yīng)用前景。
