红外检测在硝酸纤维素基片蛋白质微阵列扫描中的应用

蛋白质微阵列，也称为蛋白质芯片，是小型化的平行实验系统，包含少量纯化蛋白质或肽的高密度阵列。蛋白质微阵列应用包含蛋白质分析到发现新的蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA 或蛋白质-药物相互作用。蛋白质微阵列实验原理与DNA 微阵列相同：将纯化的蛋白质、肽或细胞提取物固定在基片表面，通常是经过表面修饰的载玻片，从而制成蛋白质微阵列。同时，细胞提取物、血清、组织提取物或纯化抗体等样品用荧光分子标记。然后标记的样品和微阵列上固定 的蛋白质杂交。如果标记样品中存在微阵列蛋白质的目标结合分子，则会在微阵列上检测到荧光信号（图 1）。 使用蛋白质微阵列，研究人员可以在单个实验中评估数百或数千种蛋白质的表达或活性。这就是为什么蛋白质微阵列在基础和临床研究中的应用非常广。目前可以使用市场上现 有的蛋白质微阵列进行蛋白质组分析。

根据载玻片固定的蛋白质类型及其应用，蛋白质微阵列分为三类：分析性蛋白质微阵列、 功能性蛋白质微阵列和反相蛋白质微阵列 RPPA。

分析性蛋白质微阵列通常是通过在载玻片上点印抗体、纯化的蛋白质，序列明确的肽或非折叠抗原构建的，然后用蛋白质溶液进行杂交。该技术基于夹心 ELISA 方法，用于测量溶液或样品中的蛋白表达水平。分析性蛋白质微阵列主要用于建立复杂样品的蛋白质表达谱。通过这种方式，研究人员可以在蛋白水平上描述细胞对不同刺激如环境压力、疾病、感染或炎症的反应。

功能性蛋白质微阵列由全长功能性蛋白或蛋白结构域组成，这些蛋白或结构域连接到通常由多孔结构聚合物修饰的功能化基片上。 它们用于研究蛋白质与其他蛋白质、大分子或小分子的相互作用，例如配体-受体相互作用，以及用于测试蛋白活性，例如激酶微 阵列等。利用功能性蛋白质微阵列，可以研究蛋白质相互作用，例如蛋白质-蛋白质、蛋白质- DNA、蛋白质-RNA、蛋白质-磷脂和蛋白质-小分子相互作用。因此，功能性蛋白质阵列在基础研究中非常有用，可以在单个实验中研究几种蛋白质的生化活性。
 

图 1. 蛋白质阵列工作流程分析

反相蛋白质微阵列 (RPPA) 类似微型化斑点印迹。在 RPPA 中，使用蛋白芯片点样仪将细胞裂解物或血浆等样品点印到载玻片上，通过使用针对目标蛋白的标记抗体对样品微阵列进行检测。RPPA 是一种有用的工具，单个实验可评估数百个不同样本中的蛋白表达水平。RPPA 微阵列是转化医学和临床研究的潜在工具，因为它们可用于疾病生物标志物的验证和疾病分型。例如，通过监测生物标志物对于不同疾病阶段不同药物剂量的动态响应，研究人员可以关联每个疾病阶段的药物效率，然后为每个疾病阶段确定最佳疗法，这是个性化医疗的主要目标之一。

如上所述，蛋白质阵列的应用范围非常广泛。 表 1 总结了其中的一些。
 

表 1：蛋白质微阵列众多应用中的一些示例

 

传统的蛋白质研究方法一次只能研究一种或几种蛋白质。耗时耗钱的检测不适用于系统生物学和个性化医学。基于二维电泳结合质谱的蛋白质组学费时费力。此外，作为该方法的一部分；蛋白质必须变性，这不利于蛋白质活性测试。蛋白质微阵列作为有前景的工具出现，通过将完整的蛋白质固定排列到适当化学修饰的载玻片上来阐明功能蛋白质组。蛋白质微阵列技术的主要挑战之一是在固定来自复杂样品蛋白质的同时维持蛋白质活性完整。现在通过修改微阵列基片表面化学性质，可为蛋白质相互作用测定保留蛋白质结构和活性。表面化学方法的进步促进了符合蛋白质稳定性要求的三维修饰基片发展。

当用经典微阵列扫描仪波长读取信号时，其中一些基片会发出强烈的背景荧光信号。广泛用于构建蛋白质微阵列的硝酸纤维素涂层载玻片尤其如此。硝酸纤维素产生的强背景荧导致低信噪比和低灵敏度。使用近红外 (NIR) 检测可以显著减少由硝化纤维素和其他基片产生的背景荧光问题。样品用近红外荧光团标记，来提高目标分子检测信噪比并提高蛋白质相互作用的检测灵敏度。扫描仪的选择取决于用于标记的荧光分 子。并非所有蛋白质微阵列实验都在近红外波长上读取信号。表 2 列出了不同型号扫描仪兼容的荧光分子。
 

表 2. 与 InnoScan 710 和 710IR 微阵列扫描仪兼容的荧光染料示例

蛋白质微阵列技术的进步促进了蛋白质产品市场的快速发展。蛋白质微阵列在疾病生物标志物发现和验证的应用，反映了蛋白质微阵列在个性化医疗领域的巨大潜力，与新蛋白质微阵列技术的发展相协调， Innoscan 710 和 710IR 扫描仪可提供此类检测所需的高分辨率和灵敏度。将 InnoScan 710IR 与适当的红外荧光染料结合使用，可以避免硝酸纤维素等基片的背景荧光，从而提高灵敏度，而灵敏度是蛋白质微阵列检测的主要挑战之一。
 

InnoScan 710 扫描仪 用于检测经典的532nm 和 635nm激发波长的荧光分子
InnoScan 710IR 用于检测 670nm 和 785nm 激发 波长的红外荧光分子

Innopsys 成立于1999年。总部位于法国。分部设立于美国的芝加哥。一直致力于生物医学领域相关仪器和软件的自主研发和生产。Innoscan系列扫描仪，采用先进的多共聚焦扫PMT检测器和多激光扫描光路，可以同时进行多通道检测。不仅有效降低了荧光光漂白现象以及信号损失，还可以有效的缩短扫描时间。扫描过程中，可实时自动聚焦。根据芯片片基高度变化，自动调节焦距以获得最佳扫描结果。Innoscan系列不仅是拥有快速、高分辨率和灵活等特点的扫描仪产品系列，更是基因、蛋白、糖类、细胞、组织等多种芯片研究的强大工具。在基因组和蛋白组表达，基因突变，SNP检测，CGH，细菌病毒检测，肿瘤特异性标志筛查，病理组织筛查等方面都有非常广泛的应用。 

环亚生物，生命科学产品全国性代理商，不断把国外顶级的创新产品引入中国。环亚生物具备完善的公司运营、产品管理、营销、售前技术支持和售后维修体系。环亚生物作为Innoscan大中华区代理商，负责Innoscan产品大中华区的营销和售后支持。

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