专家讲解蛋白芯片如何使用

　　

生物通报道：蛋白芯片被用于生物学研究已经有三十年历史了，这种高通量工具能追踪蛋白是否存在，其活性及与其它蛋白之间的相互作用。虽然DNA芯片技术在很大程度上已经被新一代测序技术所取代，但是蛋白芯片技术依然是科学家们手中的一个有力工具，主要用于检测生物标志物，监控免疫反应，以及生物学的其它一些领域中。

传统蛋白芯片利用微球或片基点上上百或上千种蛋白，进行荧光标记探测和分析，能不偏不倚的解析蛋白功能。与其它蛋白质组分析技术不同，蛋白芯片能固定甚至是低丰度的蛋白质。

“蛋白芯片的好处在于，每种蛋白都逃不脱，并且还是以其合理的水平存在”，来自亚利桑那州立大学生物设计研究所的Josh LaBaer表示。

近年来，蛋白芯片技术不断提高通量和灵敏度，使研究人员能够更好地捕捉和探测蛋白及其相互作用。 “不要对这种技术有什么顾虑”，来自西班牙癌症研究中心的Manuel Fuentes说，“这种方法通量密度高，能得到大量的数据，可以帮助你进行细致分析”。

The Scientist杂志汇总了专家们近期在蛋白芯片技术方面的一些新进展，这将对于相关研究人员大有裨益。

蛋白DIY
方法：
蛋白芯片中一种被广泛应用的方法就是NAPPA（核酸可编程蛋白质芯片，Nucleic Acid Programmable Protein Array），这种芯片无需芯片应用前的蛋白质纯化，只要将体外转录/翻译系统作为一种涂层用于玻片上，将每个芯片转变为生产蛋白质的纳米级工厂。因为蛋白质合成后便立即付诸使用，这样就可以避免蛋白质的稳定和纯化问题。

这种方法由LaBaer和他的研究团队研发，可使2300种基因排列在一个常规的显微镜玻片上。鉴于人类蛋白质组如此巨大，包含超过3万种不同的蛋白质，这一技术需要大约10张阵列玻片来对蛋白质组进行完全取样。以更高密度定位放置DNA质粒需要新的印记技术来避免邻近位置的阵列点之间发生化学串扰。利用先进的压电式移液（piezoelectric-pipetting）技术，研究小组预计新一代蛋白芯片可以将每张玻片的蛋白质密度提高约一个数量级。

除了利用GST标记目的基因以外，也可以采用Promega的HaloTag标记 ，这是一种共价连接蛋白和芯片的融合蛋白，这样研究人员就能使用更强的变性剂。

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最新消息：
2013年LaBaer和他的团队在这种技术改进的基础上，完成了HeLa细胞系的研究。在人类蛋白研究过程中，“我们能在天然环境下制造蛋白，这样能令研究人员更加确信自己的研究成果，” LaBaer说。Thermo Scientific有推出相关的一款产品：1-Step Human Coupled IVT kit，美国当地价格为158美元。

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应用：
研究人员已将这种方法用于多个方面，譬如识别类风湿关节炎，强直性脊柱炎，癌症等疾病患者中的自身抗原。2011年，LaBaer和他的同事利用这种方法，发现了能用于早期诊断乳腺癌的蛋白标志。

如何使用：
可以参考已有文献（Current Protocols in Protein Science, 2011, Chapter 27: Unit 27.2.)。但是由于目前芯片相关设备比较少见，因此许多研究人员采用了外包服务。LaBaer的NAPPA中心可以为用户设计相关材料。

费用：
费用差别大，这取决于单个芯片上有多少蛋白，以及有多少芯片。商业芯片可能要每份2000美元，但LaBaer中心只需150美元，所以进行300位患者的研究，并不是不可能的了，LaBaer说。

原文摘选：
High-Density Info
New developments in protein array technology