组织芯片技术研究进展

    组织芯片技术是近年来基因芯片(DNA芯片)技术的发展和延伸，与细胞芯片、蛋白芯片、抗体芯片一样，属于一种特殊生物芯片技术。组织芯片技术可以将数十个甚至上千个不同个体的临床组织标本按预先设计的顺序排列在一张玻片进行分析研究，是一种高通量、多样本的分析工具。它使科研人员第一次有可能同时对几百甚至上千种正常或疾病以及疾病发展不同阶段的自然病理生理状态下的组织样本，进行某一个或多个特定的基因，或与其相关的表达产物的研究。组织芯片技术可以与DNA、RNA、蛋白质、抗体等技术相结合，与传统的病理学技术、组织化学及免疫组化技术相结合，在基因、基因转录和相关表达产物生物学功能三个水平上进行研究。这对人类基因组学的研究与发展，尤其对基因和蛋白质与疾病关系的研究，疾病相关基因的验证、新药物的开发与筛选、疾病的分子诊断，治疗过程的追踪和预后等方面具有实际意义和广阔的市场前景。

    组织芯片的制备目前主要依靠机械化芯片制备仪来完成。制备仪包括操作平台、特殊的打孔采样装置和一个定位系统。打孔采样装置对供体组织蜡块进行采样，同时也可对受体蜡块进行打孔，其孔径与采样直径相同，两者均可精确定位。制备仪的定位装置可使穿刺针或受体蜡块线性移动，从而制备出孔径、孔距、孔深完全相同的组织微阵列蜡块。通过切片辅助系统将其转移并固定到硅化和胶化玻片上即成为组织芯片。根据样本直径(0．2～2．0 mm)不同，在一张45 mm×25 mm的玻片上可以排列40～2000个以上的组织标本。一般按照样本数目的多少，将组织芯片分为低密度芯片(< 200点)、中密度芯片(200～600点)和高密度芯片(> 600点)。常用组织芯片含有组织标本的数目在50～800个之间。根据研究目的不同，芯片种类可以分成肿瘤组织芯片、正常组织芯片、单一或复合、特定病理类型等数10种组织芯片。

    组织芯片技术问世后，很快得到了生命科学基础研究和临床医学领域以及医药工业界的关注。现在，国外发表的组织芯片技术相关论文已有30余篇。如Kononen等使用标准免疫组化方法利用组织芯片技术研究了645例各种乳腺癌组织标本，试验数据与传统病理切片相应研究结果完全一致；同时他们还发现有关p53等6种基因的检测结果表明，新鲜与石蜡包埋的组织标本的检测结果没有差异。Hedenfalk等结合组织芯片技术和基因芯片技术检测了原发性乳腺癌及组织标本。Hoos等用组织芯片技术对59例成纤维细胞瘤进行免疫表型分析。Mucci等用组织芯片证实了神经内分泌因素与前列腺癌进展的关系。Perrone等则对不同人群前列腺癌细胞增殖进行了评价。Chaib等也应用组织芯片技术证实了AIPC蛋白的表达与前列腺癌发生的相互关系。此外，德国一家公司已根据组织芯片技术的原理，制备出一种检测自身免疫性疾病的诊断盒。由于组织芯片技术可以与其他很多常规技术，如免疫组化(1HC)、核酸原位杂交(1SH)、荧光核酸原位杂交(FISH)、原位PCR等结合应用，它的应用领域仍在不断地拓展。

    目前，美国Clontech和Stratagene等少数生物技术公司已开展了人及动物的组织芯片产品开发和销售，但数量少、价格高、品种单一，满足不了医学科研和医药工业研发的需要。2001年4月，美国LifeSpan生物科学公司建立了正常和疾病组织基因表达数据库。美国Tissuelnformactics公司用动物组织芯片技术进行药物毒理筛选和寻找新药物作用位点。此外，日本、英国等国正积极筹建国家临床组织病理数据库。

    中国在组织芯片技术方面的研究刚刚起步，但进展迅速。2001年10月，中国国家科技部将组织芯片技术列为“十五”国家科技攻关西部开发重大项目，并已在西安正式立项。该立项分成7个子项目，包括组织芯片技术、组织芯片生物信息数据库、自动化组织芯片仪、自动分析装置、组织芯片相关技术与试剂、组织芯片实际应用技术，为中国与世界相关技术同步发展奠定了基础。

美国华人生物医药科技学会     刘镭