構(gòu)象性蛋白質(zhì)芯片的制造原理(已修改)
2025-08-06 10:30 本頁(yè)面
【正文】 構(gòu)象性蛋白質(zhì)芯片的制造原理 周建軍1，吳才宏豐美福21北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物膜與膜生物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （100871） 2中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物所生物膜與膜生物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京，100080） 摘要：本文簡(jiǎn)單回顧了生物芯片的一般原理和現(xiàn)狀，沿著生物文庫(kù)、陣列的思路線索，著重討論了構(gòu)象性蛋白質(zhì)芯片研制的必要性、可能性和原理線條。認(rèn)為這種蛋白質(zhì)芯片是一個(gè)嶄新的技術(shù)方向，將會(huì)改觀生物學(xué)的研究，為疾病的準(zhǔn)確快捷診斷奠定基礎(chǔ)。 人們?cè)谂c疾病的抗?fàn)幹袆?chuàng)造了許多杰出的診斷和治療方法，其中正確及時(shí)的診斷是取得正確及時(shí)治療的必要前提和可靠保證。所以在生物醫(yī)學(xué)界，人們總是有一個(gè)夢(mèng)想，用一小片試紙、一小塊芯片，從一滴血（體液）里就能得出關(guān)于被試者健康狀況的必要信息。生物技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合使我們逐漸看到了這個(gè)希望。DNA芯片和蛋白質(zhì)芯片芯片是這方面的最明顯的跡象。 背景： 生命科學(xué)的信息化是目前自然科學(xué)界最明顯的趨勢(shì)。一個(gè)例子就是目前已經(jīng)完成工作草圖的人類基因組計(jì)劃（Human Genome Project，HGP）, 最終要搞清人類全部基因組的30億左右堿基對(duì)的序列，這將是多達(dá)上百萬(wàn)頁(yè)印刷符號(hào)的的巨著（3000w/p）。除了人的遺傳信息以外，還有其它生物尤其是模式生物（Model Organism）已經(jīng)或正在被大規(guī)模測(cè)序解密，如大腸桿菌，啤酒酵母，美麗隱桿線蟲(chóng)，以及中國(guó)和日本科學(xué)家攻關(guān)的水稻基因組計(jì)劃。光拿到生物基因組一級(jí)結(jié)構(gòu)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還必須了解其中基因是怎樣組織起來(lái)的，又是怎樣隨發(fā)育調(diào)控和微環(huán)境因素的影響而在特定的時(shí)空域中展開(kāi)其表達(dá)譜的，即我們正由結(jié)構(gòu)基因組時(shí)代邁入功能基因組時(shí)代。隨著這些基本的基因組學(xué)問(wèn)題的提出1，2（后基因組時(shí)代，蛋白組學(xué)），涌現(xiàn)出許多功能強(qiáng)大的研究方法和研究工具，最突出的就是細(xì)胞蛋白質(zhì)二維凝膠電泳（及相應(yīng)的質(zhì)譜法測(cè)蛋白分子量）和生物芯片（Biochip）技術(shù)3。它們的應(yīng)用將提供更為巨量的而且更生動(dòng)形象的生命活動(dòng)數(shù)據(jù)和圖景。 生物芯片，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是根據(jù)研究目的的不同，在一塊指甲大小的硅或膜片上將生物分子探針以大規(guī)模陣列的形式排布，形成可與目的分子相互作用，并行反應(yīng)的固相表面，通過(guò)信號(hào)收集，計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)結(jié)果最后即生物學(xué)模型建立。目前最成功的且形成一定商業(yè)市場(chǎng)的是DNA芯片，即將無(wú)數(shù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的寡核苷酸或cDNA在芯片上做成點(diǎn)陣，與樣品中同源核酸分子雜交4。其實(shí)理論上允許幾乎所有種類的生物分子作芯片上的探針，比如蛋白、糖、脂類和其它小分子。這種技術(shù)的特點(diǎn)是微量化、大規(guī)模、并行化和高度自動(dòng)化處理感興趣的生物樣品，精細(xì)地研究組織細(xì)胞基因表達(dá)情況，了解各種狀態(tài)下分子結(jié)構(gòu)變異和分子病理過(guò)程，并為尋找合適的醫(yī)藥或疫苗，提供了極大
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