組織芯片*概述

　　組織芯片(tissue chip)，也稱組織微陣列(tissue microarrays)，是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，是將許多不同個體組織標(biāo)本以規(guī)則陣列方式排布于同一載玻片上，進(jìn)行同一指標(biāo)的原位組織學(xué)研究。

　　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**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(xiàng)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**開發(fā)的相關(guān)領(lǐng)域。

　　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(jì)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*分類

　　常見的分類方法:

　?、俑鶕?jù)一張芯片上樣本含量的多少分為

　　低密度芯片( < 200 點(diǎn))

　　中密度芯片(200～600點(diǎn))

　　高密度芯片( > 600 點(diǎn))

　　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

　?、诎唇M織來源分為:

　　組織芯片*特點(diǎn)

　　1.體積小，信息含量大。

　　2.獲得大量結(jié)果。

　　3.減少試驗(yàn)誤差。

　　4.省時、省力、經(jīng)濟(jì)。

　　5.有利于原始蠟塊的保存

　　組織芯片*制備方法

　　現(xiàn)在制備的多為石蠟標(biāo)本組織芯片。但是石蠟包埋組織芯片也有它的局限性，它不能同時檢測DNA、mRNA及蛋白質(zhì)的改變，因?yàn)槿?佳固定條件不同，冷凍組織芯片可克服上述缺點(diǎn)但制作過程復(fù)雜，總體效果有待改進(jìn)。另外，還可能存在一些無效組織、組織芯片的移位或脫落、假陽性或假陰性反應(yīng)等問題。

　　制備過程：

　?、龠x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。

　?、诓捎媒M織打孔/ 陣列儀在受體蠟塊上打孔,并**排成微孔陣列。

　?、墼谧鰳?biāo)記的蠟塊上鉆取組織柱,按設(shè)計(jì)方案移到受體蠟塊上。

　　④把設(shè)計(jì)好的蠟塊放入溫箱,根據(jù)蠟質(zhì),調(diào)定溫箱溫度,在半融狀態(tài)下取出,室溫冷卻,放入4 ℃冰箱中備用。

　?、萁柚囟ㄇ衅o助系統(tǒng)—粘著包被帶卷片系統(tǒng),對組織芯片蠟塊連續(xù)切片。切片厚度2～ 3μm ,一般可切片50～100 張。

　　組織芯片*優(yōu)點(diǎn)

　　(1)高通量

　　利用組織芯片技術(shù)和**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(yàn),并獲得了胃粘膜**中13種細(xì)胞周期調(diào)控因子表達(dá)的數(shù)據(jù)。

　　(2)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*大限度地利用有限的標(biāo)本資源 ,易于開展交流及合作.

　　(3)平行性

　　腫瘤微陣列/ 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.

　　(4)實(shí)驗(yàn)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*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(yàn),因此較傳統(tǒng)的病理切片的實(shí)驗(yàn)誤差小。

　　組織芯片*應(yīng)用

　　1、有利于形態(tài)學(xué)的比較研究：我們可將各種不同的組織器官集中在一個組織芯片上，對于醫(yī)學(xué)生來說可以進(jìn)行比較學(xué)習(xí)。

　　2、用于各種**組織化學(xué)染色、原位雜交、原位PCR、熒 光原位雜交、原位RT-PCR和寡核苷酸啟動的DNA合成(PRINS)等等。

　　3、用于臨床和基礎(chǔ)的研究，分子診斷、預(yù)后指標(biāo)篩選、**靶點(diǎn)定位、抗體和**篩選、基因和表達(dá)分析等。醫(yī)療領(lǐng)域中應(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、大腸癌、肝癌、肺癌、鼻咽癌、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、腎癌、膀胱癌等 .

　　組織芯片*研究分析

　　組織芯片由Kononen 等于1998 年首先建立并報道, 一般是將數(shù)十至上百個甚至更多小的組織整齊有序地排列在一張載玻片上而制成縮微組織芯片, 即組織切片。自問世以來，以其大規(guī)模、高通量、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)得到大范圍的推廣應(yīng)用。組織芯片與基因芯片和蛋白質(zhì)芯片一起構(gòu)成了生物芯片系列，使人類**次能夠有效利用成百上千份組織標(biāo)本，在基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組三個水平上進(jìn)行研究，被譽(yù)為醫(yī)學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域的一次**。組織芯片技術(shù)可以與其他很多常規(guī)技術(shù)如**組織化學(xué)(IHC)、核酸原位雜交(ISH)、熒光原位雜交(FISH)、原位PCR等結(jié)合應(yīng)用，它的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地拓展。作為一項(xiàng)新興的生物學(xué)研究技術(shù)，正以它**的優(yōu)越性展示著自己的潛力。

　　微陣列上所有單元均為平行在位檢測每一樣本中DNA、RNA和蛋白質(zhì)目標(biāo)提供了靶。同時前后關(guān)聯(lián)的單元可以迅速分析樣本部分的幾百個分子標(biāo)記，以及構(gòu)建未培養(yǎng)的人類腫瘤的相關(guān)遺傳細(xì)胞型或表現(xiàn)型特征數(shù)據(jù)庫。

　　不只有DNA或蛋白質(zhì)，還有整個細(xì)胞或器官也能布置在玻璃表面上從而制得細(xì)胞芯片或組織芯片。舉例來說，如果你想要找與細(xì)胞膜受體成鍵的配體，你需要布置整個細(xì)胞而不是提純受體并用其點(diǎn)板。如果矩陣由不同的細(xì)胞組成，將會容易地辨認(rèn)出與細(xì)胞特異性成鍵配體。這種方法應(yīng)用將會很廣。例如，如果配體與一個特定的癌細(xì)胞成鍵，對照試劑或者**取代物將會連到配體上，然后對每個做圖像分析和處理。

　　小分子或基因排列將會在一個芯片上被制備，而且細(xì)胞應(yīng)用在它上面。當(dāng)細(xì)胞連接到芯片上的每個遺傳材料時，每個基因?qū)徛蒯尫哦椅盏郊?xì)胞內(nèi)，正如病媒動物的行為一樣。如果病媒動物表達(dá)細(xì)胞表面的受體，受體序列將會在細(xì)胞表面上被構(gòu)造，為將來的化驗(yàn)做篩選不只有DNA或蛋白質(zhì)，還有整個細(xì)胞或器官也能布置在玻璃表面上從而制得細(xì)胞芯片或組織芯片。舉例來說，如果你想要找與細(xì)胞膜受體成鍵的配體，你需要布置整個細(xì)胞而不是提純受體并用其點(diǎn)板。如果矩陣由不同的細(xì)胞組成，將會容易地辨認(rèn)出與細(xì)胞特異性成鍵配體。這種方法應(yīng)用將會很廣。例如，如果配體與一個特定的癌細(xì)胞成鍵，對照試劑或者**取代物將會連到配體上，然后對每個做圖像分析和處理。

　　相反，小分子或基因排列將會在一個芯片上被制備，而且細(xì)胞應(yīng)用在它上面。當(dāng)細(xì)胞連接到芯片上的每個遺傳材料時，每個基因?qū)徛蒯尫哦椅盏郊?xì)胞內(nèi)，正如病媒動物的行為一樣。如果病媒動物表達(dá)細(xì)胞表面的受體，受體序列將會在細(xì)胞表面上被構(gòu)造，為將來的化驗(yàn)做篩選。

　　組織芯片*前景

　　• 對人類基因組學(xué)的研究與發(fā)展，尤其對基因和蛋白質(zhì)與**關(guān)系的研究，**相關(guān)基因的驗(yàn)證、新**的開發(fā)與篩選、**的分子診斷，**過程的追蹤和預(yù)后等方面具有實(shí)際意義和廣闊的市場前景。

　　• 美國Clontech和Stratagene等少數(shù)生物技術(shù)公司已開展了人及動物的組織芯片產(chǎn)品開發(fā)和銷售，但數(shù)量少、價格高、品種單一，滿足不了醫(yī)學(xué)科研和醫(yī)藥工業(yè)研發(fā)的需要。2001年4月，美國LifeSpan生物科學(xué)公司建立了正常和**組織基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫。美國Tissuelnformactics公司用動物組織芯片技術(shù)進(jìn)行**毒理篩選和尋找新**作用位點(diǎn)。

　　• 日本、英國等國正積極籌建國家臨床組織病理數(shù)據(jù)庫。

　　• 中國在組織芯片技術(shù)方面的研究剛剛起步，但進(jìn)展迅速。