組織芯片技術(shù)

組織芯片是由生物芯片發(fā)展延伸而來的一種特殊的生物芯片技術(shù),是生物芯片重要的組成部分。

生物芯片(biochip)是將大量特定核酸片段、多肽分子、細(xì)胞等按照一定的設(shè)計方案,通過微加工及微電子技術(shù)固定在載體(如硅片、玻片、尼龍膜等)的表面形成生物分子點(diǎn)陣。生物芯片包括基因芯片、蛋白芯片和組織芯片。

組織芯片技術(shù)是以形態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)的分子生物學(xué)新技術(shù),可以做常規(guī)病理學(xué)的HE染色、各種免疫組織化學(xué)染色、組織化學(xué)染色、原位雜交、熒光原位雜交、原位PCR和原位RT－PCR等,可在同一張切片上高通量獲得組織學(xué)、基因和蛋白的表達(dá)信息,這項技術(shù)的應(yīng)用范圍涵括了整個生命科學(xué)中各個基礎(chǔ)研究、臨床研究、應(yīng)用研究以及藥物開發(fā)的相關(guān)領(lǐng)域,①選取所需蠟塊,常規(guī)切片做HE染色,顯微鏡下確定目標(biāo)區(qū)并做定位標(biāo)記。1組織芯片制備過程②采用組織芯片儀在受體蠟塊上打孔,并精確排成微孔陣列。③在做標(biāo)記的蠟塊上鉆取組織柱,按設(shè)計方案移到受體蠟塊上。全自動組織芯片儀1.采用軟件自動控制，按照實(shí)驗者的設(shè)計方便、快速和精確地創(chuàng)建高密度或低密度的組織芯片。2.界面友好便于操作：能顯示保存一些重要參數(shù)；提示用戶需要取樣的樣品塊代號及組織類型；配有攝像頭，原始臘塊的圖像直接反映到屏幕上，取樣時可在屏幕上用鼠標(biāo)點(diǎn)取定位。

3.可以進(jìn)行精確的3維自動精確控制，坐標(biāo)打孔位置，打孔深度，4.可以同時制做多個相同設(shè)計組織芯片受體蠟塊。

目前國際上常用的TMA的標(biāo)本量多為60-100個，組織片的直徑在2mm左右。一般情況下，在直徑2mm的組織片上有約100000個細(xì)胞，而直徑0.6mm的組織片上僅有約30000個細(xì)胞。②按組織來源分為人類組織芯片疾病組織芯片正常組織芯片胚胎組織芯片惡性腫瘤組織芯片良性腫瘤組織芯片其它疾病組織芯片動物組織芯片應(yīng)用組織芯片技術(shù)研究的腫瘤范圍很廣,幾乎涉及全身,包括胃癌、乳腺癌、鼻咽癌、前列腺癌、肺癌、肝癌、腎癌、膀胱癌、大腸癌、卵巢癌等

3.組織芯片的應(yīng)用（1）組織芯片在腫瘤學(xué)研究中的作用①不同組織來源腫瘤的相關(guān)基因表達(dá)狀況

有學(xué)者采用組織芯片技術(shù),選用5種常用抗體(AE1/3、波形蛋白、CD45、結(jié)蛋白和S-100蛋白)對54例正常組織和60例腫瘤標(biāo)本進(jìn)行了抗原檢測,結(jié)果證實(shí)了大部分正常組織與腫瘤組織之間可表達(dá)相同的抗原,部分抗原具有特殊性。③組織芯片與基因芯片聯(lián)合應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)新的腫瘤相關(guān)基因,揭示未知的生物功能

對激素治療失敗的前列腺癌的病因?qū)W進(jìn)行cDNA芯片表達(dá)譜研究，并對高表達(dá)基因作組織芯片驗證，篩選到在前列腺癌激素治療失敗的樣本中顯著表達(dá)的胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白2，提示胰島素樣生長因子可能是前列腺癌發(fā)展過程中關(guān)鍵的信號調(diào)節(jié)途徑。（2）組織芯片在免疫組織化學(xué)質(zhì)量控制中的應(yīng)用

可根據(jù)質(zhì)控的需要設(shè)計出各種不同組織芯片,同時對多種不同情況進(jìn)行檢測,如抗體染色是否成功,染色的強(qiáng)弱情況,有沒有內(nèi)源性生物素的干擾等。

北京友誼醫(yī)院病理科制備標(biāo)準(zhǔn)化組織芯片進(jìn)行免疫組化質(zhì)控測定

每張測試片中含9個組織芯,而每個點(diǎn)都代表不同的組織,陰性和不同程度的陽性都包含在內(nèi),能充分反映染色質(zhì)量的優(yōu)劣。并且選用了含生物素高的肝和腎作為標(biāo)記點(diǎn),同時又可檢測使用生物素標(biāo)記檢測系統(tǒng)的實(shí)驗室在免疫組化染色前是否滅活內(nèi)源性生物素。左：彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤CD20染色（染色理想）右：彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤CD20染色（染色太淺）左：PR染色，由于未封閉內(nèi)源性生物素而導(dǎo)致肝細(xì)胞胞質(zhì)著色右：PR染色，由于未封閉內(nèi)源性生物素而導(dǎo)致腎細(xì)胞胞質(zhì)著色左：乳腺癌PR染色（染色理想）右：乳腺癌PR染色（染色不理想）利用組織芯片技術(shù)制作特殊染色陽性對照的組織芯片,將陽性對照的組織芯片與待檢測的組織裱在同一張玻璃切片上,進(jìn)行特殊染色（3）組織芯片技術(shù)在特殊染色陽性對照中的應(yīng)用4.組織芯片的優(yōu)點(diǎn)（1）高通量利用組織芯片技術(shù)和免疫組化技術(shù)檢測120例胃粘膜病組織中13種細(xì)胞周期調(diào)控因子(Ubipuitin、p16、p21、p27、p53、p57、cyclinA、cyclinB、cyclinD1、cyclinE、CDK2、CDK4、CDK6)的表達(dá),僅用13張芯片就完成了全部實(shí)驗,并獲得了胃粘膜疾病中13種細(xì)胞周期調(diào)控因子表達(dá)的數(shù)據(jù)。（2）平行性

腫瘤組織芯片技術(shù)采用同一標(biāo)準(zhǔn)選材、操作和判定結(jié)果,所得結(jié)果均一可靠（3）實(shí)驗誤差小組織芯片可同時檢測一種腫瘤不同階段的基因表達(dá)狀況,能在一張切片上同時看到一個腫瘤組織在原位、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)中的基因擴(kuò)增情況。它使分析成百乃至上千個腫瘤標(biāo)本中DNA、mRNA、蛋白質(zhì)的工作在最短的時間內(nèi)完成。組織芯片中的眾多組織都處在相同條件下進(jìn)行實(shí)驗,因此較傳統(tǒng)的病理切片的實(shí)驗誤差小。（4）高效性組織芯片因其體積小,信息含量高省時、省力、節(jié)約經(jīng)費(fèi)、節(jié)省試劑（1～2周之內(nèi)可完成數(shù)千個組織標(biāo)本的數(shù)十個基因表達(dá)或蛋白分子的定位、定量、定性分析。是傳統(tǒng)病理學(xué)方法所需費(fèi)用的1/10～1/100）可最大限度地利用有限的標(biāo)本資源,易于開展交流及合作(5)用途廣泛既可用于基礎(chǔ)研究,也可用于臨床研究?？捎糜诜肿釉\斷,預(yù)后指標(biāo)篩選、治療靶點(diǎn)定位、抗體和藥物篩選、基因和蛋白表達(dá)分析等等5.局限性（1）組織標(biāo)本的標(biāo)準(zhǔn)化問題檔案蠟塊組織的前期固定和處理不規(guī)范，處理方法不統(tǒng)一，尤其是對某些特殊標(biāo)本的處理不夠準(zhǔn)確，使其存在一定程度的蛻變，往往會出現(xiàn)假陰性結(jié)果。這些在對組織芯片進(jìn)行分析時就不能采用同一標(biāo)準(zhǔn)去評價和分析，不利于實(shí)驗結(jié)果的綜合評定,更不利于實(shí)驗科室間的信息交流與合作。（2）芯片中組織標(biāo)本的代表性組織芯片雖然可制成高密度點(diǎn)陣，但其精確性并不與點(diǎn)陣數(shù)目呈完全正相關(guān)，主要問題是取樣點(diǎn)小，在構(gòu)建腫瘤組織微陣列時所取樣本是否正確，并且由于腫瘤細(xì)胞存在異質(zhì)性問題，所取位點(diǎn)不能完全代表腫瘤的全貌。但根據(jù)對乳腺癌預(yù)后相關(guān)標(biāo)記物（ER、PR和HER2）的對比分析表明，從組織塊獲取一個點(diǎn)與常規(guī)組織切片的符合率超過90.0%，而2個點(diǎn)即可達(dá)到95.0%以上的精確性。多點(diǎn)取材，組織芯不能太小。(3