液態(tài)芯片技術(shù)1１.生物芯片概況

電子芯片和生物芯片被稱(chēng)為20世紀(jì)最偉大的兩個(gè)發(fā)現(xiàn)。生物芯片是分子生物學(xué)和信息學(xué)的結(jié)晶。根據(jù)其基材的不同大致可分為玻璃片芯片、膜基芯片、硅基芯片、光纖芯片等。它們的共同的特點(diǎn)是在固態(tài)基材上極小的面積里合成或固定上許多核酸或蛋白探針，使芯片上的每個(gè)或幾個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)基因或蛋白。利用生物芯片，科學(xué)家們可以通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)成千上萬(wàn)的基因或蛋白指標(biāo)進(jìn)行分析。生物芯片已成為生命科學(xué)領(lǐng)域中非常重要的手段。但遺憾的是，這些芯片的致命弱點(diǎn)就是其信息質(zhì)量的穩(wěn)定性和可重復(fù)性比較差，操作也較繁瑣。正因?yàn)槿绱?，芯片臨床應(yīng)用受到了很大的限制。2美國(guó)Luminex公司開(kāi)發(fā)的液態(tài)芯片系統(tǒng)克服了這個(gè)缺點(diǎn)，成為正在崛起的一種標(biāo)準(zhǔn)化的新一代生物芯片技術(shù)平臺(tái)，既能為后基因組時(shí)代的科學(xué)研究提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，又能作為高通量的新一代分子診斷技術(shù)平臺(tái)在臨床分子診斷領(lǐng)域大顯身手。Luminex1003液態(tài)芯片技術(shù)平臺(tái)應(yīng)用非常廣泛，編碼微粒上可以包被蛋白也可以連接核酸，所以液態(tài)芯片既可以用來(lái)檢測(cè)蛋白（蛋白芯片），也可以檢測(cè)核酸變化（基因芯片）。51.液態(tài)芯片原理把微小的乳膠顆粒（Beads,微球）分別染成不同的（多達(dá)100種）熒光色。把針對(duì)不同檢測(cè)物的核酸（互補(bǔ)鏈）或蛋白（如抗原抗體）以共價(jià)方式結(jié)合到特定顏色的微球上。應(yīng)用時(shí)，先把針對(duì)不同檢測(cè)物的、用不同顏色編碼的微球混合，再加入被檢測(cè)物（被測(cè)物可以是血清中的抗原、抗體、或酶等，也可以是PCR產(chǎn)物）。在檢測(cè)核酸檢測(cè)抗原檢測(cè)抗體6懸液中的微球與被檢測(cè)物特異性地結(jié)合，并加上熒光標(biāo)記。檢測(cè)：微球成單列通過(guò)兩束激光，一束判定微球的顏色從而決定被測(cè)物的特異性（定性）；另一束測(cè)定微球上的熒光標(biāo)記強(qiáng)度從而決定被測(cè)物的量（定量）。所得到的數(shù)據(jù)經(jīng)電腦處理后可以直接用來(lái)判斷結(jié)果。

7熒光編碼微球（5uM)液態(tài)芯片核心技術(shù)及其機(jī)理9兩種熒光染料經(jīng)過(guò)不同比例混合，可以將乳膠顆粒染成上百中顏色。10兩種熒光染料經(jīng)過(guò)不同比例混合，可以將乳膠顆粒染成上百中顏色。11混合針對(duì)不同生物靶點(diǎn)的（不同顏色的）乳膠顆粒液態(tài)芯片核心技術(shù)及其機(jī)理應(yīng)用13雜交信號(hào)的激光識(shí)別和定量分析液態(tài)芯片核心技術(shù)及其機(jī)理14液態(tài)芯片的技術(shù)每個(gè)顆粒都是一個(gè)獨(dú)立的、特異性的反應(yīng)單位。針對(duì)不同臨床指標(biāo)的顆?？梢苑旁谝粋€(gè)反應(yīng)體系內(nèi)。硬件和軟件體系具有區(qū)分上百種檢測(cè)物的能力。15分鐘。

□重復(fù)性好：固相芯片不能很好地應(yīng)用于臨床診斷，其中一個(gè)重要的原因是其重復(fù)性差。它是固液雜交方式的芯片目前難以克服的技術(shù)障礙。但液態(tài)芯片雜交發(fā)生在均相的液體環(huán)境中，其結(jié)果穩(wěn)定，重復(fù)性非常好。另外，每個(gè)指標(biāo)在一個(gè)反應(yīng)體系中有1000－5000顆相同的微粒。檢測(cè)時(shí)，抽取其中的100－500顆讀數(shù)，最終的數(shù)據(jù)是取其均值，這樣已經(jīng)把誤差減到最小。相比固相芯片每個(gè)指標(biāo)只有1－2個(gè)數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)的可靠性就會(huì)差很多。□唯一被FDA批準(zhǔn)用于臨床診斷的生物芯片：具不完全統(tǒng)計(jì)，目前已有4家美國(guó)公司基于液態(tài)芯片技術(shù)平臺(tái)的產(chǎn)品獲得FDA的批準(zhǔn)用于臨床診斷。他們分別是ZeusScientific公司開(kāi)發(fā)的AtheNAMulti-Lyte芯片用于自身免疫病9種抗體檢測(cè)，INOVA公司開(kāi)發(fā)的也是應(yīng)用于自身免疫病檢測(cè)的液態(tài)芯片，One－Lamda公司和Lifecode公司開(kāi)發(fā)的HLA分型液態(tài)芯片。17液態(tài)芯片已經(jīng)FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于

臨床診斷ZeusScientificReceives510(k)ClearancefromFDAforin-VitroAtheNAMulti-LyteANAtestSystemBasdedonLabMAPTechnology.INOVADiagnostics,Inc.Received510(k)ApprovalfromtheFDAfortheirQUANTAPlexENAprofile4ImmunoassaykitbasedonLabMAPTechnologyOneLambdaHLAtyping(LABScreen?)productshavereceivedapprovalforInVitroDiagnosticUse.18５.液態(tài)芯片應(yīng)用

在液態(tài)芯片平臺(tái)上可以開(kāi)發(fā)許多產(chǎn)品，根據(jù)檢測(cè)機(jī)理的不同，可大致分成兩大類(lèi)：蛋白芯片：基于的原理是抗原抗體的特異性相互作用，它所檢測(cè)的目標(biāo)物是蛋白；基因芯片：基于的原理是核酸分子雜交，它所檢測(cè)的目標(biāo)物是核酸。國(guó)外目前有20余家公司正在研究基于液態(tài)芯片技術(shù)的產(chǎn)品，涉及的領(lǐng)域主要有：19

艾芯精選9指標(biāo)婦芯婦產(chǎn)科腫瘤5指標(biāo)消芯

消化系統(tǒng)腫瘤5指標(biāo)肺芯肺癌4指標(biāo)21艾芯

9個(gè)指標(biāo)，20ul血清，一次測(cè)定涵蓋中國(guó)人群高發(fā)腫瘤的85％強(qiáng)調(diào)了對(duì)最高發(fā)腫瘤－肺癌的指標(biāo)選擇采用液態(tài)芯片技術(shù)，高效，準(zhǔn)確節(jié)約30％以上的費(fèi)用，節(jié)約50％以上的時(shí)間指標(biāo)AFPCEACA125NSECyfra21-1f-PSAt-PSAf-β-HCGCA24222艾芯特色液芯多指標(biāo)檢測(cè)平臺(tái)被國(guó)際上認(rèn)可剔除了鐵蛋白、HGH等指標(biāo)新增最佳肺癌指標(biāo)cyfra21－1，肺癌的檢出率從50％提高到90％以上。指標(biāo)AFPCEACA125NSECyfra21-1f-PSAt-PSA

f-β-HCGCA24223消芯消化系統(tǒng)腫瘤占國(guó)內(nèi)腫瘤發(fā)病率50％以上針對(duì)肝癌、膽囊癌、胰腺癌、食道癌、胃結(jié)腸癌最精選的5個(gè)指標(biāo)Cyfra21-1也是食道鱗癌的最敏感指標(biāo)CEA和CA242是目前胃、結(jié)直腸癌的最佳指標(biāo)組合。新一代的CA242比CA199在胰腺癌、膽囊癌和消化道癌中假陽(yáng)性更少準(zhǔn)確率從單指標(biāo)的30-80％提高到聯(lián)合檢測(cè)的75-95％指標(biāo)

CEACA125AFPCyfra21-1CA24－225婦芯針對(duì)卵巢癌、宮