1、1,液態(tài)芯片技術,2,.生物芯片概況,電子芯片和生物芯片被稱為20世紀最偉大的兩個發(fā)現。生物芯片是分子生物學和信息學的結晶。根據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，使芯片上的每個或幾個點代表一個基因或蛋白。利用生物芯片，科學家們可以通過一個實驗 對成千上萬的基因或蛋白指標進行分析。 生物芯片已成為生命科學領域中非常重 要的手段。但遺憾的是，這些芯片的 致命弱點就是其信息質量的穩(wěn)定性和可 重復性比較差，操作也較繁瑣。正因為 如此，芯片臨床應用受到了很大的限制。,3,美國Luminex公司開發(fā)的

2、液態(tài)芯片系統克服了這個缺點，成為正在崛起的一種標準化的新一代生物芯片技術平臺，既能為后基因組時代的科學研究提供強大的技術支持，又能作為高通量的新一代分子診斷技術平臺在臨床分子診斷領域大顯身手。,Luminex 100,4,.液態(tài)芯片簡介,美國Luminex 公司開發(fā)出的液態(tài)芯片技術平臺是一種全新概念的生物芯片。該技術的核心是把微小的乳膠顆粒（5.6um）用熒光染色的方法進行編碼，每種顏色的微粒（或稱為熒光編碼微粒）代表一種檢測標志物。應用時，把針對不同檢測物的彩色編碼微?；旌虾笤偌尤胛⒘坎∪藰吮荆趹乙褐邪蟹肿优c微粒進行特異性地結合。最后用激光流式儀判定后由電腦以數據信息的形式記錄下來。因為分

3、子雜交或免疫反應是在懸浮溶液中進行，檢測速度極快，而且可以一個微量液態(tài)反應體系中同時檢測100個指標。Luminex公司稱之為“xMap”技術，這個詞用中文很難翻譯。又因含微粒的溶液肉眼觀是澄清透明的，所以又有l(wèi)iquidchip,液態(tài)芯片之稱。該儀器在我國SFDA進口注冊時被稱為“多功能流式點陣儀”。,5,液態(tài)芯片技術平臺應用非常廣泛，編碼微粒上可以包被蛋白也可以連接核酸，所以液態(tài)芯片既可以用來檢測蛋白（蛋白芯片），也可以檢測核酸變化（基因芯片）。,6,1.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100種）熒光色。 把針對不同檢測物的核酸（互補鏈）或蛋白（如抗原

4、抗體）以共價方式結合到特定顏色的微球上。 應用時，先把針對不同檢測物的、用不同顏色編碼的微球混合，再加入被檢測物（被測物可以是血清中的抗原、抗體、或酶等，也可以是PCR產物）。 在,7,懸液中的微球與被檢測物特異性地結合，并加上熒光標記。 檢測：微球成單列通過兩束激光，一束判定微球的顏色從而決定被測物的特異性（定性）；另一束測定微球上的熒光標記強度從而決定被測物的量（定量）。所得到的數據經電腦處理后可以直接用來判斷結果。,8,液態(tài)芯片 機理圖,9,熒光編碼微球 （5uM),液態(tài)芯片核心技術及其機理,10,兩種熒光染料經過不同比例混合，可以將乳膠顆粒染成上百中顏色。,11,兩種熒光染料經過不同比

5、例混合，可以將乳膠顆粒染成上百中顏色。,12,用來檢測核酸(DNA或RNA),13,混合針對不同生物靶點的（不同顏色的）乳膠顆粒,液態(tài)芯片核心技術及其機理,應用,14,雜交信號的激光識別和定量分析,液態(tài)芯片核心技術及其機理,15,液態(tài)芯片的技術,每個顆粒都是一個獨立的、特異性的反應單位。,針對不同臨床指標的顆?？梢苑旁谝粋€反應體系內。,硬件和軟件體系具有區(qū)分上百種檢測物的能力。,16,.液態(tài)芯片優(yōu)點,液態(tài)芯片的獨特設計使得它擁有常規(guī)的檢測方法所不具備的特點： 高效：因為許多顏色的乳膠顆?？梢苑旁谕粋€反應體系內，所以一次可同時檢測多種（100種）生理病理指標。這與傳統逐個檢測的方式效率有很大的

6、不同。 高敏感：每個乳膠微粒上都以共價結合的方式包被上許多抗原、抗體或核酸分子，因其參與反應的分子多，產生的信號就強。具Qiagen公司的報道，用該平臺檢測IL8時，其靈敏度為0.01pg，達到了非常驚人的水平。 快速：因為雜交或免疫反應在懸浮的液相中進行，所以反應需要時間短，雜交后常不用清洗就可以直接讀數，所以檢測效率大大高于固相雜交。所用時間從幾小時縮短到十幾,17,分鐘。 重復性好：固相芯片不能很好地應用于臨床診斷，其中一個重要的原因是其重復性差。它是固液雜交方式的芯片目前難以克服的技術障礙。但液態(tài)芯片雜交發(fā)生在均相的液體環(huán)境中，其結果穩(wěn)定，重復性非常好。另外，每個指標在一個反應體系中有

7、10005000顆相同的微粒。檢測時，抽取其中的100500顆讀數，最終的數據是取其均值，這樣已經把誤差減到最小。相比固相芯片每個指標只有12個數據，其數據的可靠性就會差很多。 唯一被FDA批準用于臨床診斷的生物芯片：具不完全統計，目前已有4家美國公司基于液態(tài)芯片技術平臺的產品獲得FDA的批準用于臨床診斷。他們分別是Zeus Scientific公司開發(fā)的AtheNA Multi-Lyte芯片用于自身免疫病9種抗體檢測，INOVA公司開發(fā)的也是應用于自身免疫病檢測的液態(tài)芯片，OneLamda公司和Lifecode公司開發(fā)的HLA分型液態(tài)芯片。,18,液態(tài)芯片已經FDA批準應用于臨床診斷,Zeu

8、s Scientific Receives 510(k) Clearance from FDA for in-Vitro AtheNA Multi-Lyte ANA test System Basded on LabMAP Technology. INOVA Diagnostics, Inc. Received 510(k) Approval from the FDA for their QUANTA Plex ENA profile 4 Immunoassay kit based on LabMAP Technology One Lambda HLA typing (LABScreen )p

9、roducts have received approval for In Vitro Diagnostic Use.,19,.液態(tài)芯片應用,在液態(tài)芯片平臺上可以開發(fā)許多產品，根據檢測機理的不同，可大致分成兩大類： 蛋白芯片：基于的原理是抗原抗體的特異性相互作用，它所檢測的目標物是蛋白； 基因芯片：基于的原理是核酸分子雜交，它所檢測的目標物是核酸。 國外目前有20余家公司正在研究基于液態(tài)芯片技術的產品，涉及的領域主要有：,20,細胞因子,過敏源篩查,自身免疫病,腫瘤標志物,內分泌和激素,自身免疫病,心血管疾病標志物,組織分型,激酶和磷酸化,感染性疾病檢測,金屬蛋白酶類,21,艾芯 精選9指標,

10、婦芯 婦產科腫瘤 5指標,消芯 消化系統腫瘤5指標,肺芯 肺癌 4指標,22,艾芯,9個指標，20ul血清，一次測定 涵蓋中國人群高發(fā)腫瘤的85 強調了對最高發(fā)腫瘤肺癌的指標選擇 采用液態(tài)芯片技術，高效，準確 節(jié)約30以上的費用，節(jié)約50以上的時間,指標 AFP CEA CA125 NSE Cyfra21-1 f-PSA t-PSA f-HCG CA242,23,艾芯 特色,液芯多指標檢測平臺被國際上認可 剔除了鐵蛋白、HGH等指標 新增最佳肺癌指標cyfra211，肺癌的檢出率從50提高到90以上。,指標 AFP CEA CA125 NSE Cyfra21-1 f-PSA t-PSA f-H

11、CG CA242,24,肺芯,肺癌為國內發(fā)病率最高的腫瘤 肺癌的輔助診斷4項組合 歐洲腫瘤標志物組織（EGTM）推薦的肺癌黃金組合 Cyfra21-1 是肺癌最佳指標，單指標檢出率大于65。 聯合檢測檢出率提高到90 以上,指標 CEA CA125 NSE Cyfra21-1,25,消芯,消化系統腫瘤占國內腫瘤發(fā)病率50以上 針對肝癌、膽囊癌、胰腺癌、食道癌、胃結腸癌 最精選的5個指標 Cyfra21-1也是食道鱗癌的最敏感指標 CEA和CA242是目前胃、結直腸癌的最佳指標組合。 新一代的CA242比CA199在胰腺癌、膽囊癌和消化道癌中假陽性更少 準確率從單指標的30-80提高到聯合檢測的75-95,指標 CEA CA125 AFP Cyfra21-1 CA242,26,婦芯,針對卵巢癌、宮頸癌、絨毛膜癌、乳腺癌、惡性寄胎瘤等設計 CA125 是卵巢癌最佳指標，檢出率大于75 AFP是卵巢內胚竇瘤最好指標。 Cyfra21-1在宮頸癌的檢測中比SCCA更敏感。,指標 CEA CA125 AFP Cyfra21-1 Free-beta HCG,27,.蛋白檢測類液態(tài)芯片,多腫瘤標志物聯檢液芯系列 腫瘤標志物是由腫瘤細胞產生或者由機體對腫瘤反應而產生，可釋