快又好：蛋白芯片制备新技术

　　

生物通报道：生物芯片是八十年代末在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术，它主要是指通过微加工技术和微电子技术在固格体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。这种技术能快速检测严重疾病，发现“超级病菌”的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）干扰，以及进行新药的筛选。

最近来自曼切斯特大学的科学家们发展了一种新颖的快速制备生物芯片的方法，曼切斯特跨学科生物中心（Manchester Interdisciplinary Biocentre，MIB），以及化学系的研究人员利用这一新技术能获得功能性蛋白芯片，这一研究成果公布在8月22日的《Journal of the American Chemical Society 》(JACS)在线版上。

蛋白芯片（Protein chips 或protein arrays）是通过将各种蛋白固定于滴定板、滤膜和载玻片等各种载体上成为检测用的芯片，然后用标记了特定荧光抗菌素体的蛋白质或其他成分与芯片作用，经漂将未能与芯片上的蛋白质互补结合的成分洗去，再利用荧光扫描仪或激光共聚焦扫描技术，测定芯片上各点的荧光强度，通过荧光强度分析蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系，由此达到测定各种蛋白质功能的目的。

功能性蛋白芯片能帮助科学家们同时检测数以万计的不同蛋白，观测这些蛋白在细胞中如何相互作，如何与DNA，以及药物作用的。并且在分析大量蛋白的同时，各个蛋白之间也不会受到影响，除此之外，即使是微量的蛋白——尤其是提取的稀少蛋白，这种技术能帮助获得大量的数据。

由Lu Shin Wong博士, Jenny Thirlway博士，以及Jason Micklefield教授组成的研究小组表示，蛋白芯片技术的一个技术难点就是固定蛋白的方式，这影响了这一技术的应用及发展。

已有的蛋白固定方法常常导致蛋白无方向性固定，引起蛋白受损或者失去活性，而且这些方法也要求蛋白首先要被纯化，这也就意味着进行质量大，功能强的蛋白芯片研究需要耗费巨大的人力和财力。

现在曼切斯特大学的研究人员发现了一种固定活性蛋白到芯片上的新方法：生物化学学家用一个特异性的tag进行了蛋白修饰，帮助这个蛋白高效固定在固体表面，并且不失去原有功能。

这一简简单单的步骤只需要几个小时的时间——比目前已有的技术所需时间短，而且不需要对目标蛋白进行事先的化学修饰，或者一些化学处理步骤。

Micklefield教授说，“DNA芯片是生命科学和医药科学领域的一次革新，许多年以来，科学家们尝试发展相似的蛋白芯片技术，但是由于一些像是大量蛋白固定的技术壁垒，阻碍了蛋白芯片的广泛应用。”

“我们发展的这一方法能用于疾病诊断，新药筛选，以及细菌，污染物质，毒素以及其它分子的检测。”

目前这些研究人员致力于一项由几所大学组成，耗资310万英镑的项目：纳米芯片（nanoarrays），这种芯片比已知的生物芯片要小得多，能帮助更多的蛋白样品固定在一个单芯片上，减少成本，增加同时能收集到的信息的数量。

（生物通：张迪）

注：

1.生物芯片

　　生物芯片简单地说，生物芯片就是在一块指甲大小的玻片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品，然后由一种仪器收集信号，用计算机分析数据结果。目前制备芯片的固相材料有玻片、硅片、金属片、尼龙膜等。目前较为常用的支持材料是玻片，因为玻片适合多种合成方法，而且在制备芯片前对玻片的预处理也相对简单易行。

　　进入二十一世纪，随着生物技术的迅速发展，电子技术和生物技术相结合诞生了半导体芯片的兄弟——生物芯片，这将给我们的生活带来一场深刻的革命。这种革命对于我国，乃至全世界的可持续发展都会起到不可估量的贡献。

　　生物芯片是八十年代末在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术，它主要是指通过微加工技术和微电子技术在固格体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片分为三大类：即基因芯片、蛋白质芯片和芯片实验室。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。芯片上集成的成千上万的密集排列的分子微阵列，能够在短时间内分析大量的生物分子，使人们快速准确地获取样品中的生物信息，效率是传统检测手段的成百上千倍。它将是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。

2.蛋白芯片技术的基本原理

蛋白芯片技术的基本原理是将各种蛋白质有序地固定于滴定板、滤膜和载玻片等各种载体上成为检测用的芯片，然后，用标记了特定荧光抗菌素体的蛋白质或其他成分与芯片作用，经漂将未能与芯片上的蛋白质互补结合的成分洗去，再利用荧光扫描仪或激光共聚焦扫描技术，测定芯片上各点的荧光强度，通过荧光强度分析蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系，由此达到测定各种蛋白质功能的目的。为了实现这个目的，首先必须通过一定的方法将蛋白质固定于合适的体上，同时能够维持蛋白质天然构象，也就是必须防止其变性以维持其原有特定的生物活性。另外，由于生物细胞中蛋白质的多样性和功能的复杂性，开发和建立具有多样品并行处理能力、能够进行快速分析的高通量蛋白芯处技术将有利于简化和加快蛋白质功能研究的进展。