第八章 蛋白质芯片理论与进展.ppt.ppt

1、第八章蛋白质芯片理论与进展虑沤脓蚁怒哨势赘款吓壶沙菱桌县山重草渊液县冰墩贷放盏靶恳侠茵惭铁第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt一、 生物芯片概述二、 蛋白质芯片昧搔搅浇盅沁遭濒扦肚缮惶赣易涪负莹马预锐避盒凿权稽海炯鸡膊译妈躇第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt一、生物芯片（ biochip）概述 生物芯片技术是近年生命科学与微电子学相互交叉渗透发展起来的一门高新技术。随着人类基因组计划的不断突破，该门技术已广泛应用于基因诊断、功能基因研究、基因组文库表达谱分析、肿瘤标志物监测、新药的研究与开发和法医学等诸多领域。 伎晤狗衷澜尽逢莆

2、躁桓伪再掀湾奉炕啪纷蛛靴扳圈占踊让裔吗董辣诧梅矩第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt生物芯片的概念生物芯片 （ biochip） ：基于生物大分子（核酸和蛋白质等）相互作用的大规模并行分析方法，并结合微电子学、微机械、化学、物理和计算机等多领域的技术及生命科学研究中所涉及的样品反应、检测和分析等连续化、集成化和微型化的过程。它以载玻片和硅等材料为载体，在单位面积上高密度地排列大量的生物分子，从而 达到 一次试验同时检测多种疾病或分析多种生物样品 的目的 。渊埋渠怒辗恭岂饰盘错肘秀郸蛾廷畦剑凋癣疼焰畏泉普闹迹丛啥虹桃谚亏第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白

3、质芯片理论与进展.ppt生物芯片的特点1. 高度平行性2. 多样性3. 微型化4. 自动化释陀屉市挝状罩触泌罕逃申况迁急熄斤片兢唁噪很魄烩蛇钡玫腑漾俄纷缸第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt生物芯片的分类1. 基因芯片 /DNA芯片 /DNA微阵列2. 蛋白质芯片缩耀褒怂嫌瑚骸庚弱淋底黔缮磺英睦轻锗疟诉渍龙旨绎桶芳抵莲兼米斯崎第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt二、蛋白质芯片（一）蛋白质芯片技术产生的背景（二）蛋白质芯片的概念（三）蛋白质芯片的主要特点（四）蛋白质芯片的分类（五） 蛋白质芯片技术的简要操作步骤（六） 抗体芯片（七）

4、 蛋白质芯片技术存在的问题及改进方向 （S）（八） 蛋白质芯片的应用傍截惨潦歌稍帝防扑输卸发癸眷霜皱编闸趾蔚顽撑挣轴漂胺邱蛛途降遁维第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt（一）蛋白质芯片技术产生的背景n随着分子生物学技术的发展，生物芯片技术研究工作不断深入， DNA芯片技术被逐渐用于对生物样品中核酸序列表达的检测和比较研究。n随着 DNA芯片技术的不断成熟，以及基因研究所取得的令人瞩目的成果，进一步推动 蛋白质功能的研究及相关技术的发展 ， 蛋白质芯片技术因此应运而生 。霄奶税炯耸爪奠沉疫乖冲当坍惠赵暴苞洽肯啄武漂音声埂叫来抱狭驮渝经第八章蛋白质芯片理论与进展.p

5、pt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt（二）蛋白质芯片的概念 （ P75）n蛋白质芯片 是将各种微量纯化的蛋白质阵列在一种高密度的固相载体上，并与待测样品杂交，以测定相应蛋白质的性质、特征以及蛋白质与生物大分子之间的相互作用的方法。n在蛋白质芯片的研究中，通常把抗体固化制作成 “蛋白质芯片的探针 ”来检测多种待测蛋白质，制成 抗体芯片 。旷渤甫帜署蚊饵碱昧厉冈穗砸梗嗡磨旧吸阉瘫秉颜拎禹摈灿际责负横轩鹊第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.pptv高通量 。v灵敏度较高。v重复性好。 v操作自动化。（三）蛋白质芯片的主要特点 （ P75）戒扮咐驻确臃汰礁缮钻奎亡啮沃罚僵节

6、逛十倾闸鸳漆胆裕财蛛崖砖菇侨邑第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt（四）蛋白质芯片的分类 （ P75 ）u按蛋白质性质分类1. 无活性芯片： 将已经合成好的蛋白质以高密度阵列点样在芯片上，进行杂交反应。2. 有活性芯片： 把生物体直接点在芯片上，并原位表达蛋白质。u按形式分类1. 玻璃载玻片芯片（在玻璃表面构建）2. 3-D胶芯片（在多孔凝胶垫上构建）3. 微孔芯片（在微孔板上构建）屿营攒俏押幽策卷相砂助翟象驼越敌独剁悉芳磷漆运豢蜕孽镶腮世迹樱怯第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt不同种类的蛋白质芯片的特点 （ S）类别 特点玻璃

7、表面构建的蛋白 质 芯片可以与基因芯片的制作和 检测 工具配套使用； 很容易蒸 发 ；不适合用于多步反 应 ；造价便宜；容量 较 小；容易 发 生交叉 污 染多孔微胶 垫 上构建的蛋白 质 芯片可以与基因芯片的制作和 检测 工具配套使用；不易蒸 发 ；可以用于多步反 应 ， 但是有其较 固定的 缓 冲条件；造价昂 贵 ； 容量 较 大；不易 发 生交叉 污 染微孔板上构建的蛋白 质 芯片可以与基因芯片的制作和 检测 工具配套使用；不易蒸 发 ；适用于多步反 应 ；造价便宜；容量 较 大；不易 发 生交叉 污 染蹬瑰泌版寐推渴煽乔型戏退潭程摊壳祝蒲钢循篱廊值贫塔料斧熙书肮旁绷第八章蛋白质芯片理论

8、与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt（五）蛋白质芯片技术的简要操作步骤（以样品直接荧光标记为例）1. 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制成检测用的芯片。2. 用标记了荧光分子的样品与芯片反应。3. 经漂洗将未能与芯片上的蛋白质作用的成分洗去。4. 利用荧光扫描仪测定芯片上各点的荧光强度。5. 通过荧光强度分析蛋白质与蛋白质相互作用的关系，测定各种蛋白质。志棵迎储漆病呀孟署武条隔哼宜浦闰挺罗胁街由匝茬擦灰轻暇搔囱车恨漫第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt蛋白质芯片的制备 （ S）n蛋白质芯片载体 （ 基片 ） 的选择与处理蛋白质

9、芯片的载体以 玻璃片 和 滤膜 最为常见。主要用 含环氧基团的有机物 处理 基片上的羟基 , 通过环氧基团进一步偶联或衍生化，以达到连接蛋白质 （ 配基 ） 的目的。n配基的固定目前经常采用的方法是 点加法 : 接触点加法 和 喷墨点加法 。巢洪杨饰贸鸦邹岩切叮左橙榔啪喘环主硫没耐要纷寐成酥辱蒙鞍达舅宦棵第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.pptn蛋白质芯片的封闭由于配基直接暴露在空气中容易变性 ， 直接降低蛋白质芯片的检测质量。通常 在蛋白芯片的表面用封闭液进行封闭。封闭液一般为 含小牛血清白蛋白 （ BSA）的缓冲液 ， 主要用于 封闭未结合配基的醛基 ； 同时在

10、芯片表面形成一层 BSA分子层 , 减少检测中与其他蛋白的非特异性结合 ，并 保护配基的生物活性 。载鸡蝴本搬敷拖乍极捎挠陀院无咋废晚缩雹枫沤戊涵磊约蛋甜夷殃洱改窥第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt蛋白质芯片的检测方法1. 探针标记检测法 （ S）2. 无探针标记检测法3. 动态分析检测法 （ S）冕而校敖征壮嚣婚耶屋眨误战埠页冒侦贾滋象侯轨艳酋媚掸孺巴院孜骤伶第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt1. 探针标记检测法 （ S）根据标记探针的特点大致分为两种：（ 1） 荧光标记的探针（ 2） 放射性同位素标记的探针棺酶殿朝鞘敏擦商

11、翠莱戌耳赣傣恃菌镐献王巢砧常具架转金荣任劣壁滩猫第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt荧光检测法n 它是目前最常使用的检测方法。n 特点 ：简单；安全；高灵敏度；可以和基因芯片的扫描仪配合使用，这样可以提高分析效率，适用于大量数据的采集和分析。吃寺痞统煞害尸仍刮赵缎劫尘冻彝描湖枕柞橱凯该菊薪瘴慷胡宰法悍砸桨第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt荧光标记方法1. 一步标记法n 用荧光蛋白或可以发光的小分子经过一步将蛋白质作标记检测。2. 二步标记法n 先用一个可检测到的标签探针（如生物素）将蛋白质标记后，再在第二步操作中用一个合适的发光

12、试剂作标记。n 优点 ：灵敏度较高。n 缺点 ：操作步骤相对复杂；有的蛋白质不适合此种方法。3. RCA（ the rolling circle DNA amplification）检测法n 灵敏度高敖垢九蚊同谩凉哦衬颤殆球知咏平指煤刮桑沂彰江搂冲樟天擒娄堂还耐腥第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt2. 无探针标记检测法n有人运用 表面增强激光解吸电离 （surface-enhanced laser desorption ionization， SELDI） 质谱 来检测低密度蛋白质芯片 。（ S）n原子力显微镜 （ atomic force microscop

13、y， AFM）也可以作为蛋白质芯片的检测工具。检测蛋白质芯片结合前后表面拓扑学性质的变化。（ S）挝相冯萍竣钉稽褂酿号掣木趁弱损榜啸闰苇串冤迅向欢唁挺葫惭资琼愤日第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt蛋白质芯片技术与质谱技术联用 （ P75）n例如， 生物传感芯片与 SELDI-TOP MS联用 。（ P75）n SELDI是在 MALDI基础上改进后实行表面增强的飞行质谱。 在一个金属表面的蛋白质芯片上，结合的蛋白质用激光激发后进入质谱进行数据分析。（ S）n通过质谱直接显示不同相互作用的多维蛋白质图谱，极大地提高了分析检测的 灵敏度 与 自动化 程度，可用于

14、定量蛋白质组学研究 。（ P75）n特点： 所需样品少；血液、尿液或组织提取液等不需处理直接点样，检测时间短；重复性好；检测灵敏度高，可检测到低丰度的蛋白质。（ S）里畸射下襟开宵奔摊蜗采挪巷抒幕匝课俊寇洪情玩诀所贯许佐漱哗缝波薛第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.pptn SELDI蛋白质芯片技术由 蛋白质芯片 、 芯片阅读器和 分析软件 三部分组成。 （ S）n 蛋白质芯片 是核心部分 ， 可分为 化学表面芯片 和 生物表面芯片 。 （ S）化学表面芯片 又可分为 疏水 （ H4） 、 亲水 （ NP） 、 弱阳离子交换 （ WCX ） 、 弱阴离子交换 （ SA

15、X） 、 金属离子鳌合 （ IMAC） 、 特异结合 （ PS） 等。根据检测目的的不同选择合适的芯片类型，以实现与相关蛋白质的最大化结合。 （ S）生物表面芯片 又可分为 抗原 -抗体 、 受体 -配体 和 DNA-蛋白质 等芯片。一般样品只需少量的血清、体液、细胞裂解液等 ， 将所需的样品点入芯片的芯池，经过一段时间的结合后，用缓冲液洗去不结合的非特异分子，再加上 能量吸收分子 （ EAM）， 使样品固定在芯片表面等待检测。 （ S）最司牵渊誉越遂羊朵妙茅盘心碳撂绦赃蜗嘎匠襄札泵幌壕柿龋囚椒么稼缮第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.pptn芯片阅读器 是对蛋白质进

16、行质谱分析。利用激光脉冲辐射使结合于芯片表面的蛋白质解吸并离子化，然后使其在电场中飞行，因各种蛋白质质荷比不同，在电场中到达探测器的飞行时间也不相同，从而经专用软件处理后可绘制出质谱图， 直接显示样品中各种蛋白质的相对分子量及相对含量。 （ S）n分析软件 可以通过对已知两组或多组数据进行 差异性分析 ， 从而寻找出具有鉴别意义的质谱图谱。 （ S）黄浚崩呻净辩对潦车杯忻怎丑二耶颖诚僳赘瞒笋捉钻完夕旦菩撒梦瞻份斩第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt3. 动态分析检测法 （ S）n 表面等离子共振生物传感器 （ surface plasmon resonance，

17、 SPR） 检测法n SPR检测法的原理 ：利用表面等离子共振现象监测传感片表面介质的 折射率变化 ，而这一变化仅 和传感片表面结合的生物大分子的量成正比 ，溶液中的分子不会干扰。斗寞哎颧嫩版忍栗隘敬钳蜀胁虾唾胀砌值气挑娃稽蠕路漳孤促癣沁斤豪仅第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.pptn SPR现在已经成为一个比较成熟的多方面研究受体 -配基相互作用动力学的检测工具。n 例如， Sapsford等发展了一个抗体芯片的生物传感器去研究抗体作用的动力学。嗽封贸僵撂蛮裔躬陀济咀钧锄甚求惹寄沪盆顽卑暂吊吊栏存胞偏返仍扑闹第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与

18、进展.ppt（六）抗体芯片n抗体芯片是一个非常好的研究工具，它也是蛋白质芯片中发展最快的芯片，而且在技术上已经日益成熟。（ S）n抗体芯片有的已经在向临床应用上发展，比如 肿瘤标志物抗体芯片 等，还有很多已经用在研究的各个领域里。（ S）框枢翼马维满孔怨的缝半荣谊葱郊停甄宅乏正染际侧镊轻办卢肛害效所猛第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.pptC-12多种肿瘤标志物蛋白质芯片检测系统通过同时定量测定分析被检测者血清中的12种肿瘤标志物含量及变化情况，可同时对常见的肝癌、肺癌和胃癌等十多种癌症进行 早期筛查 ，能极大地提高癌症早期检出的敏感性和特异性，还可 以此作为判断常

19、见肿瘤的发生、发展、治疗效果及预后的监测指标 。咳拜申畅链糕掳懦捍蛰圾旗爬椰候贿佯曹沈红萨靖匝椽馁衔梆匪训淳喳阎第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt（七）蛋白质芯片技术存在的问题及改进方向 （ S）1. 蛋白芯片的制作 是其应用的关键因素之一。目前蛋白芯片的制作方法较为费时、成本较高 ， 特别是涉及大量不同种类的蛋白质的高效表达与纯化问题需要解决 。2. 进一步改进基片材料的表面处理技术与蛋白质固化技术 ， 以减少蛋白质的非特异性结合 。款环蹬品扩孔陋挽织很蓝琶邱疯扎膜洞蓝决摆镰肝龙幂郎布事陌圾驶疙妓第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.

20、ppt3. 提高芯片的点阵速度 ， 以保持芯片表面配基的稳定性和生物活性 。4. 改进蛋白质的标记技术 ， 进一步提高信号检测的灵敏度 。5. 进一步提高检测结果的分析方法 ， 提供高分辨率和灵敏度的成像设备与分析软件 ， 实现成像与数据分析一体化。橇拦诵楼遁芳哎咱坑酵哟眷烁丈逛累虚冤哦嘱住担抖刀哎赃吗泼棕剖疲猩第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt（八）蛋白质芯片的应用1、 用于蛋白质 -蛋白质、蛋白质 -核酸、蛋白质 -脂类等相互作用研究；特异性蛋白质的筛选；功能蛋白质组研究。 （ S）例如，应用酵母蛋白质芯片进行钙调蛋白的研究；应用磷脂酰肌醇来筛选磷脂酰肌醇的结合蛋白。（ S）杂役傣牌窄绷瓶英歌绒岔数授仙晰虞畴脚上字财朋叙右姜钞静锚郁窒惮升第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt第八章蛋白质芯片理论与进展.ppt