蛋白质芯片——蛋白质组学研究的利器

近年来，蛋白质芯片技术呈现异军突起之势。这种简单而强大的工具为蛋白分析提供了一种经济有效的解决方案，能够快速生成大量重复且可靠的数据。与ELISA和质谱等常规工具相比，它们有着独特的优势。

芯片 vs. 质谱

“若要鉴定已知的微量蛋白质，质谱（MS）无疑是最强大的技术，不过若想发现一些新东西，Snapshot Proteomics™蛋白质芯片则带来了更多的信息，”AVMBioMed的首席科学家Christian Loch谈道。

Loch解释说，这种芯片大约包含了23,000种人类蛋白质，这个数量比任何质谱实验所鉴定的蛋白都要多得多，可用于鉴定细胞提取物或血清等复杂混合物的翻译后修饰（PTM）。

“许多用户认为蛋白质组学和质谱是同义词，”他说。“然而，MS读数从严格意义上说是基因组学，因为它们忽略了剪接变化和翻译后修饰的影响，而是利用肽段来告知样本表达了哪些基因。”

“人类大约有2万个基因，剪接变化大约产生了10万条转录本，而翻译后修饰形成了2000万个不同的蛋白质。Snapshot Proteomics让研究人员能够确切了解细胞生成了哪些蛋白质。因此，它将数据库扩大了1000倍，提供了一幅信息量更大的图像，”Loch谈道。

五大优点

“蛋白质芯片的一个主要优势是它们对各种浓度的靶点都是高度灵敏的，”RayBiotech的销售总监Valerie Jones指出。“这与体内研究和质谱分析形成对比，因为高丰度的蛋白会掩盖低丰度的靶点。”Loch补充说，信息量大的蛋白（如转录因子）通常是低丰度的，因此蛋白质芯片优势明显。“另一个优势是它们需要的样本量低于抗体芯片，”Jones谈道。

Grace Bio-Labs的业务开发总监Daniel J. Schwartz也强调了蛋白质芯片的诸多优点。“就简单性而言，蛋白质芯片与抗体芯片相比具有明显的优势，”他指出。“这些通常是简单的分析，几乎不需要优化或购买检测试剂，而且它们非常稳定，在各种条件下使用不同类型的样本可以获得重复的数据。此外，一块蛋白质芯片提供的数据与数百块96孔ELISA板相当，因而节约了大量的时间，也减少了塑料制品的浪费。”

轻松定制

RayBiotech除了提供与过敏、癌症和自身免疫疾病相关的现成蛋白质芯片，还提供定制蛋白质芯片。“我们专门研究在大肠杆菌和HEK293细胞中生产重组蛋白，”Jones说。“我们不断扩大我们的蛋白库，以满足客户的各种需求。这与蛋白质芯片技术尤为相关，因为许多研究人员更喜欢使用定制的芯片。”

Jones指出，蛋白质芯片已成功用于高通量的激酶检测，以表征药物特异性。同时，蛋白质芯片也常常用在自身抗体图谱分析上，以鉴定自身免疫疾病和某些癌症。此外，人们还可以利用蛋白质芯片在过敏筛查中测定对大量抗原的免疫应答，发现或验证癌症生物标志物，并在抗体开发时进行表位作图。“随着大分子疗法的出现以及对实验重现性的关注，我们将看到越来越多的工作来分析抗体选择性，”Loch补充说。

芯片基底

“我们蛋白质芯片是基于众所周知的硝酸纤维素与蛋白的结合能力，”Schwartz谈道。“我们的产品包括无孔（PATH）和多孔（AVID、NOVA和SuperNOVA）蛋白基底，所有这些都可以保留天然的蛋白构象，具有高信噪比和长期稳定性，并且几乎与所有检测方法兼容。事实上，市场上密度最高的商业化芯片HuProt Array就是以Grace Bio-Labs的PATH玻片作为基底。”

Schwartz表示，Grace Bio-Labs制造的芯片可利用市售的仪器来分析。“Molecular Devices、Innopsys、Agilent和Tecan等公司提供的扫描仪与我们的基底兼容，适用于那些用荧光检测的研究人员，”他补充说。“Grace Bio-Labs基底也可以通过LI-COR扫描仪的近红外检测模式进行成像，甚至使用标准的CCD采集设备。”

Schwartz还指出，利用不同波长的荧光报告基团，人们可以检测芯片上每种固定蛋白的多个反应物。“以免疫原性检测为例，通过不同荧光基团标记的检测抗体可以同时测定单个血清样本中的几种抗体同种型，这进一步增加了单个实验的数据量。”

结语

如今蛋白质芯片的需求在不断增长，这不仅是在科研领域，也在护理和临床领域。“自2001年以来，我们看到同行评审的论文数量在稳步增长，其中过敏筛查和疫苗开发这两个领域增长很快，” Schwartz说。“有意思的是，这两个应用分别发挥了该技术的不同优点。过敏筛查通过同种型抗体的多重检测而节约了成本，而疫苗开发则利用了极高密度的芯片。”

随着人们对蛋白质芯片技术的认识不断加深，以及专业的供应商将其与MS、MALDI-TOF和侧向流等互补技术相结合，这种强大的技术有望成为蛋白质组学研究的主力军。

（作者：Emma Easthope / 生物通编译）