无标记高通量和实时检测生物芯片的最新进展

摘要 : 以中国科学院物理研究所的杨国桢院士、吕惠宾研究员和金奎娟研究员为主的研究团队, 建立和发展了具有自主知识产权的斜入射光反射差法技术, 实现了对蛋白质芯片无标记、高通量、高灵敏度和动态的检测与分析. 相关研究成果发表在SCIENCE CHINA Physics Mechanics &Astronomy, 2014第57卷第4期.

生命科学是一个复杂系统, 如蛋白、核酸、糖等每一类都包含上万种不同的生物分子, 生物小分子更是不计其数. 生物分子的检测及其相互作用研究对生命科学中的基础研究、医学研究、新型药物研发以及临床等领域都是十分重要和有意义的, 已发展成为生命科学中最为活跃的前沿领域之一.

但到目前为止, 在生物芯片上大规模地检测生物分子间的相互作用, 还是以荧光和同位素等标记的方法占统治地位. 但依赖标记的检测方法不仅过程复杂、费时费力、成本高, 而且由于标记分子的引入, 很可能会影响和改变生物分子的结构和活性, 往往会造成测试结果难以反映生物分子相互作用和特性的真实性. 如Sandipan Ray等在关于无标记检测技术的综述评论中明确指出: “发展高灵敏无标记检测技术, 对于大规模研究蛋白质的相互作用无疑是一个很大的福音. 高度灵敏、可靠、无标记检测技术, 将在药物分析和筛选、细胞检测、生物分子研究、疾病诊断和环境领域产生革命性的影响”(2010, Proteomics, 10 731). 因此研究和发展无标记、高通量、实时、动态和高灵敏的分析检测方法与技术, 已成为该领域取得重大进展和突破的关键之一.

以中国科学院物理研究所的杨国桢院士、吕惠宾研究员和金奎娟研究员为主的研究团队, 建立和发展了具有自主知识产权的斜入射光反射差法技术, 实现了对蛋白质芯片无标记、高通量、高灵敏度和动态的检测与分析. 相关研究成果发表在science CHINA Physics Mechanics &Astronomy, 2014第57卷第4期, 题为“用斜入射光反射差法无标记高通量和实时检测蛋白质的相互作用”.

在无标记高通量检测方面, 他们制备了包括3个不同浓度的兔IgG和小鼠IgG、共计10080个样品点的蛋白芯片, 用斜入射光反射差法成功地检测了这个芯片分别和山羊抗兔IgG与山羊抗小鼠IgG的反应结果;在实时监测方面, 他们同时检测了包含500个样品点的小鼠IgG芯片和山羊抗小鼠IgG的反应过程, 一次同时获取500个IgG样品点反应的动态曲线. 上述研究成果表明, 斜入射光反射差法不仅具有无标记高通量和高灵敏度的特点, 而且还可对反应的过程进行动态监测和定量分析. 除了获取生物分子反应的最终结果, 还可从反应的动态曲线获取相关的动力学和热力学参数, 这是标记方法难以获得的. 因此斜入射光反射差法为无标记的研究和分析生物分子及其相互作用提供了一种很好的技术和手段, 在相关的基础研究以及药物研发和临床等方面都具有广泛的应用前景.

原文摘要：

Label-free high-throughput and real-time detections of protein interactions by oblique-incidence reflectivity difference method

LiPing He, Shuang Liu, Jun Dai, HuiBin Lü, KuiJuan Jin, GuoZhen Yang

Selected Mouse IgG of 1 mg/mL as target was fabricated on microarray for 500 sample dots. Label-free and real-time reaction dynamic processes were detected between the microarrays with Goat Anti-mouse IgG of 0.02 mg/mL using the oblique-incidence reflectivity difference (OIRD) method. We obtained the reaction results and the reaction dynamic curves of 500 protein dots. In addition, we also used label-free detection of protein microarrays of 10080 sample dots, including BSA and different concentrations of Mouse IgG and Rabbit IgG, by OIRD. The obtained reaction results between the protein microarray with 1 mg/mL Goat Anti-mouse IgG and 1 mg/mL Goat Anti-rabbit IgG are reported herein. Experimental results show that OIRD can be not only label-free high-throughput detection method for BioLogical microarrays but also label-free real-time detection in the interaction processes of biomolecules.

作者：eurekalert

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