蛋白芯片入门：正相与反相芯片

当说到组学研究生命科学技术之首，新一代DNA测序当之无愧。之前摘得此桂冠的是DNA芯片技术，按道理接班人应该是蛋白芯片，但是可以说DNA芯片还发挥些作用，而蛋白芯片在早期就夭折了，这主要是由于每个DNA寡核苷酸还或多或少具有相似性，而蛋白却是各有各的特点，而且蛋白还难以合成，纯化和保持稳定性。

然而正如马克吐温所说的那样（现在预言死亡还为时尚早，生物通注），现在就断言蛋白芯片无用，还为时尚早，目前还不断有新型芯片形式，以及芯片技术研发出来，蛋白芯片还是一个持续增长的工具产品，在生物标记筛选，互作组研究，以及功能性基因组学研究等等方面，发挥作用。

蛋白芯片一般有两个层面的应用，“前期阶段（forward phase）”芯片（正相芯片）可以用来捕获，无论是抗体，aptamer（指能结合蛋白或其他小分子物质的单链或双链寡核苷酸）或者其它的蛋白都能通过载玻片或者其它相似介质上排列在固定位置，然后通过包括从蛋白消化酶，酶，到小分子，核苷酸等的探针进行筛选。

目前已经有一些商品化的产品，比如Clontech公司蛋白抗体芯片Ab Microarray 380（Antibody Array 380），就是目前最常用蛋白芯片之一，可以用于比较细胞，组织，或者血清样品中疾病状态蛋白的情况。

这种芯片包含由固定在玻璃片基上的300多种已知蛋白质的单克隆抗体，可以在一次简单实验中，同时检测样品中的300多种蛋白表达情况，而且在一张芯片上，可以对两种样品的表达模式进行比较分析，因此在毒性实验、疾病研究和药物开发上有广泛的应用前景。

而来自Life Technologies公司的ProtoArray人类蛋白芯片（ProtoArray Human Protein Microarray）则是一种包含有9400种人类蛋白的先进的高内涵功能性蛋白芯片，这种芯片能进行抗体特异性图谱分析，酶底物识别，识别蛋白与蛋白之间，蛋白与核苷酸之间，或者蛋白与其它小分子之间的相互作用，还可以测量自身免疫应答，鉴定生物标志物，药物靶点研究等。

另外还有一种反相芯片，就是Petricoin和Liotta 在前文（Science技术文章：利用蛋白芯片分析癌症）中使用到的，这种芯片是把样品固定在固体支持物上，将单个可溶的探针如抗体溶液与芯片孵育，用于分析检测在不同样品中目的蛋白的存在与否，这种技术在蛋白芯片技术领域中还是新兴技术，可用于大量组织样品、细胞样品或细胞样品碎片的不同种类参数的检测。

这个技术就像是一个非常高通量的ELISA，但其其中还包含有一种重要的优点——每个玻璃载体只需要纳克级的样品，“这可以称为真正的纳米技术”，爱丁堡大学的Neil Carragher说，他曾利用拜耳技术服务公司商业化Zeptosens平台进行研究。Carragher认为这一平台只需少量样品，就能分析这些宝贵的临床活检样品，样品会被稀释后分为200多个稀释液，还会有样品剩余，“我们不能用Western blot进行分析，无法定量”，他说。

Carragher利用Zeptosens平台分析了小鼠化疗的效果，在每180个不同标记中探测到30种动物样品，拜耳Zeptosens技术总监Jens Traenkle还曾运行过更大规模的研究，比如在7个细胞系中，按照五个不同浓度，分析六种药物，大约一共会有210种条件出现，每一种都在不同浓度中进行分析。在每种情况下，其实验室分析了60种不同的信号标记蛋白。

总而言之，这些实验相当于12,600次WB，而且利用这一平台，只需要两个星期就完成。