组织芯片知识大全

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  组织芯片*概述

  组织芯片(tissue chip),也称组织微阵列(tissue microarrays),是组织芯片是由生物芯片发展延伸而来的一种特殊的生物芯片技术,是生物芯片重要的组成部分,是将许多不同个体组织标本以规则阵列方式排布于同一载玻片上,进行同一指标的原位组织学研究。

  组织芯片技术是以形态学为基础的分子生物学新技术, 可以做常规病理学的HE 染色、各种免疫组织化学染色、组织化学染色、原位杂交、荧光原位杂交、原位PCR和原位RT-PCR 等, 可在同一张切片上高通量获得组织学、基因和蛋白的表达信息,这项技术的应用范围涵括了整个生命科学中各个基础研究、临床研究、应用研究以及药物开发的相关领域。

  生物芯片(biochip) 是将大量特定核酸片段、多肽分子、细胞等按照一定的设计方案,通过微加工及微电子技术固定在载体(如硅片、玻片、尼龙膜等) 的表面形成生物分子点阵。生物芯片包括基因芯片、蛋白芯片和组织芯片。

  组织芯片*分类

  常见的分类方法:

  ①根据一张芯片上样本含量的多少分为

  低密度芯片( < 200 点)

  中密度芯片(200~600点)

  高密度芯片( > 600 点)

  目前国际上常用的TMA的标本量多为60-100个,组织片的直径在2mm左右。一般情况下,在直径2mm的组织片上有约100000个细胞,而直径0.6mm的组织片上仅有约30000个细胞

  ②按组织来源分为:

  组织芯片*特点

  1.体积小,信息含量大。

  2.获得大量结果。

  3.减少试验误差。

  4.省时、省力、经济。

  5.有利于原始蜡块的保存

  组织芯片*制备方法

  现在制备的多为石蜡标本组织芯片。但是石蜡包埋组织芯片也有它的局限性,它不能同时检测DNA、mRNA及蛋白质的改变,因为三者最佳固定条件不同,冷冻组织芯片可克服上述缺点但制作过程复杂,总体效果有待改进。另外,还可能存在一些无效组织、组织芯片的移位或脱落、假阳性或假阴性反应等问题。

  制备过程:

  ①选取所需蜡块,常规切片做HE 染色,显微镜下确定目标区并做定位标记。

  ②采用组织打孔/ 阵列仪在受体蜡块上打孔,并精确排成微孔阵列。

  ③在做标记的蜡块上钻取组织柱,按设计方案移到受体蜡块上。

  ④把设计好的蜡块放入温箱,根据蜡质,调定温箱温度,在半融状态下取出,室温冷却,放入4 ℃冰箱中备用。

  ⑤借助特定切片辅助系统—粘着包被带卷片系统,对组织芯片蜡块连续切片。切片厚度2~ 3μm ,一般可切片50~100 张。

  组织芯片*优点

  (1)高通量

  利用组织芯片技术和免疫组化技术检测120例胃粘膜病组织中13种细胞周期调控因子(Ubipuitin、p16、p21、p27、p53、p57、cyclinA、cyclinB、cyclinD1、cyclinE、CDK2、CDK4、CDK6)的表达,仅用13张芯片就完成了全部实验,并获得了胃粘膜疾病中13种细胞周期调控因子表达的数据。

  (2)高效性

  组织芯片因其体积小,信息含量高省时、省力、节约经费、节省试剂(1~2 周之内可完成数千个组织标本的数十个基因表达或蛋白分子的定位、定量、定性分析。是传统病理学方法所需费用的1/ 10~1/ 100)可最大限度地利用有限的标本资源 ,易于开展交流及合作.

  (3)平行性

  肿瘤微阵列/ 芯片技术采用同一标准选材、操作和判定结果,所得结果均一可靠.

  (4)实验误差小

  组织芯片可同时检测一种肿瘤不同阶段的基因表达状况,能在一张切片上同时看到一个肿瘤组织在原位、转移、复发中的基因扩增情况。

  它使分析成百乃至上千个肿瘤标本中DNA、mRNA、蛋白质的工作在最短的时间内完成。

  组织芯片中的众多组织都处在相同条件下进行实验,因此较传统的病理切片的实验误差小。

  组织芯片*应用

  1、有利于形态学的比较研究:我们可将各种不同的组织器官集中在一个组织芯片上,对于医学生来说可以进行比较学习。

  2、用于各种免疫组织化学染色、原位杂交、原位PCR、荧 光原位杂交、原位RT-PCR和寡核苷酸启动的DNA合成(PRINS)等等。

  3、用于临床和基础的研究,分子诊断、预后指标筛选、治疗靶点定位、抗体和药物筛选、基因和表达分析等。医疗领域中应用组织芯片技术研究的肿瘤范围很广,

  几乎涉及全身, 包括胃癌、大肠癌、肝癌、肺癌、鼻咽癌、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、肾癌、膀胱癌等 .

  组织芯片*研究分析

  组织芯片由Kononen 等于1998 年首先建立并报道, 一般是将数十至上百个甚至更多小的组织整齐有序地排列在一张载玻片上而制成缩微组织芯片, 即组织切片。自问世以来,以其大规模、高通量、标准化等优点得到大范围的推广应用。组织芯片与基因芯片和蛋白质芯片一起构成了生物芯片系列,使人类第一次能够有效利用成百上千份组织标本,在基因组、转录组和蛋白质组三个水平上进行研究,被誉为医学、生物学领域的一次**。组织芯片技术可以与其他很多常规技术如免疫组织化学(IHC)、核酸原位杂交(ISH)、荧光原位杂交(FISH)、原位PCR等结合应用,它的应用领域正在不断地拓展。作为一项新兴的生物学研究技术,正以它绝对的优越性展示着自己的潜力。

  微阵列上所有单元均为平行在位检测每一样本中DNA、RNA和蛋白质目标提供了靶。同时前后关联的单元可以迅速分析样本部分的几百个分子标记,以及构建未培养的人类肿瘤的相关遗传细胞型或表现型特征数据库。

  不只有DNA或蛋白质,还有整个细胞或器官也能布置在玻璃表面上从而制得细胞芯片或组织芯片。举例来说,如果你想要找与细胞膜受体成键的配体,你需要布置整个细胞而不是提纯受体并用其点板。如果矩阵由不同的细胞组成,将会容易地辨认出与细胞特异性成键配体。这种方法应用将会很广。例如,如果配体与一个特定的癌细胞成键,对照试剂或者毒素取代物将会连到配体上,然后对每个做图像分析和处理。

  小分子或基因排列将会在一个芯片上被制备,而且细胞应用在它上面。当细胞连接到芯片上的每个遗传材料时,每个基因将会缓慢地释放而且吸收到细胞内,正如病媒动物的行为一样。如果病媒动物表达细胞表面的受体,受体序列将会在细胞表面上被构造,为将来的化验做筛选不只有DNA或蛋白质,还有整个细胞或器官也能布置在玻璃表面上从而制得细胞芯片或组织芯片。举例来说,如果你想要找与细胞膜受体成键的配体,你需要布置整个细胞而不是提纯受体并用其点板。如果矩阵由不同的细胞组成,将会容易地辨认出与细胞特异性成键配体。这种方法应用将会很广。例如,如果配体与一个特定的癌细胞成键,对照试剂或者毒素取代物将会连到配体上,然后对每个做图像分析和处理。

  相反,小分子或基因排列将会在一个芯片上被制备,而且细胞应用在它上面。当细胞连接到芯片上的每个遗传材料时,每个基因将会缓慢地释放而且吸收到细胞内,正如病媒动物的行为一样。如果病媒动物表达细胞表面的受体,受体序列将会在细胞表面上被构造,为将来的化验做筛选。

  组织芯片*前景

  • 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。

  • 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。

  • 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。