快速发现Biomarker？

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快速发现Biomarker？

2020.3.08

SELDI蛋白质芯片系统实现了来自小样本的基于芯片的蛋白质和肽段图谱与一个高通量分析平台的一体化，可从大量复杂生物学样品中快速获得蛋白质分子量图谱，发现Biomarker。

ProteinChip SELDI系统用于从大量复杂生物学样品中快速获得蛋白质分子量图谱，发现Biomarker。它使用表面增强的激光解吸离子（Surface Enhanced Laser Desorption/Ionization）技术来捕获、检测和测量复杂生物样品中的肽段和蛋白质的分子量。

蛋白质芯片所独特拥有的化学修饰表面使得该技术能够与其他基于分子量的分析系统相区别。SELDI技术提供了一系列进行不同表面修饰的芯片，从而获得基于芯片性质的谱图——把选择性吸附、洗脱和肽段与蛋白质分析这些步骤整合到了一个简单的平台上。复杂的生物样品，如血清、细胞裂解液等，可以直接上样到芯片表面，被不同化学修饰的芯片表面所捕获的不同蛋白质可以进入随后的飞行时间质谱分析。

SELDI蛋白质芯片系统实现了来自小样本的基于芯片的蛋白质和肽段图谱与一个能够用于高通量分析的平台的一体化。

SELDI的实验流程

SELDI蛋白质芯片的使用包括四个步骤，见图1。

图1. 2D Gel与SELDI的比较。

1、芯片类型的选择

蛋白质芯片提供了多种色谱的功能，包括亲水、疏水、阳离子交换、阴离子交换以及金属亲和表面等。此外，通过共价偶联选定的蛋白质或者其他目标分子，可以对芯片表面实现预活化，从而设计出具有更高针对性、特异性的芯片。

2、上样

血清、细胞或者组织的裂解液、尿、脑脊液，或者其他蛋白质匀浆液等复杂的生物学样品，包括那些含有高浓度盐离子和去垢剂的样品，都可以直接上样于蛋白质芯片表面。样品通过手工加样或者自动上样仪进行点样。复杂蛋白质样品中的一个特定亚群将通过简单的化学作用或者蛋白质相互作用被芯片捕获。

3、未结合成分的洗脱

孵育后，未结合的蛋白和其他成分从芯片表面洗脱掉。只有那些特异性结合的蛋白质才保留下来用于进一步的分析。这种选择性的洗脱进一步选取基于芯片特色的蛋白质集合。

4、在SELDI蛋白质阅读机上进行分析

在洗脱步骤之后，点加上含有能量吸收分子（EAM）的有机溶液。EAMs对样品的离子化起关键作用。在蛋白质溶解到含有EAM的溶液之后，溶液挥发掉，在芯片表面形成蛋白质和EAMs的共结晶。

芯片在SELDI阅读机上进行分析，后者是一种时间飞行质谱。芯片阅读机内有一个氮源的激光器，导致离子化和解吸附过程的产生。激光能量诱导蛋白质离子化以及从晶体态到气态的转变。

一旦进入到气态，带电蛋白质分子在一个分离电压作用下迅速地运动，或称“飞行”。分离电压对样品中所有的分子具有相同的作用，使之表现出基于分子量差别的不同飞行时间。SELDI阅读机记录下这些飞行时间，换算成分子量。

SELDI系统的特征

SELDI系统可以解决传统双向电泳的固有问题。无需对粗样品进行多步处理，可以在仪器芯片上直接上样，此外，还有如下特征：

如样品通量问题，我们传统的双向电泳每次只能研究一个正常样本与变化样本间的蛋白表达差异，而SELDI系统可以在一天内完成超过300个样本的蛋白表达差异，从而快速筛选出合适的Biomarker，另外，从统计学意义上来说，至少超过100个样本的比较分析才有实际意义。再如低分子量蛋白质研究问题，传统的二维电泳无法检测小于15kDa的蛋白质，更无从研究其表达差异，而SELDI利用TOF-MS的检测手段，对于从1000Da到25kDa的蛋白质都有良好的分辨作用。最后，传统的凝胶电泳受到pH值的约束，多数研究对象集中于pH 4-8的蛋白质，而SELDI对于广pH范围的蛋白质有更好的实验结果。

案例介绍

利用SELDI检测到的Biomaker可以进行疾病的早期诊断，图2显示了正常人和前列腺癌患者不同的蛋白质表达情况，可以使用SELDI技术精确进行分辨，对于临床上的辅助诊断有很好的作用。