組織芯片知識大全

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  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展延伸而來的一種特殊的生物芯片技術,是生物芯片重要的組成部分,是將許多不同個體組織標本以規則陣列方式排布于同一載玻片上,進行同一指標的原位組織學研究。

  組織芯片技術是以形態學為基礎的分子生物學新技術, 可以做常規病理學的HE 染色、各種免疫組織化學染色、組織化學染色、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、基因和蛋白的表達信息,這項技術的應用范圍涵括了整個生命科學中各個基礎研究、臨床研究、應用研究以及藥物開發的相關領域。

  生物芯片(biochip) 是將大量特定核酸片段、多肽分子、細胞等按照一定的設計方案,通過微加工及微電子技術固定在載體(如硅片、玻片、尼龍膜等) 的表面形成生物分子點陣。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:

  ①根據一張芯片上樣本含量的多少分為

  低密度芯片( < 200 點)

  中密度芯片(200~600點)

  高密度芯片( > 600 點)

  目前國際上常用的TMA的標本量多為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個細胞,而直徑0.6mm的組織片上僅有約30000個細胞

  ②按組織來源分為:

  組織芯片*特點

  1.體積小,信息含量大。

  2.獲得大量結果。

  3.減少試驗誤差。

  4.省時、省力、經濟。

  5.有利于原始蠟塊的保存

  組織芯片*制備方法

  現在制備的多為石蠟標本組織芯片。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及蛋白質的改變,因為三者*佳固定條件不同,冷凍組織芯片可克服上述缺點但制作過程復雜,總體效果有待改進。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等問題。

  制備過程:

  ①選取所需蠟塊,常規切片做HE 染色,顯微鏡下確定目標區并做定位標記。

  ②采用組織打孔/ 陣列儀在受體蠟塊上打孔,并精確排成微孔陣列。

  ③在做標記的蠟塊上鉆取組織柱,按設計方案移到受體蠟塊上。

  ④把設計好的蠟塊放入溫箱,根據蠟質,調定溫箱溫度,在半融狀態下取出,室溫冷卻,放入4 ℃冰箱中備用。

  ⑤借助特定切片輔助系統—粘著包被帶卷片系統,對組織芯片蠟塊連續切片。切片厚度2~ 3μm ,一般可切片50~100 張。

  組織芯片*優點

  (1)高通量

  利用組織芯片技術和免疫組化技術檢測120例胃粘膜病組織中13種細胞周期調控因子(Ubipuitin、p16、p21、p27、p53、p57、cyclinA、cyclinB、cyclinD1、cyclinE、CDK2、CDK4、CDK6)的表達,僅用13張芯片就完成了全部實驗,并獲得了胃粘膜疾病中13種細胞周期調控因子表達的數據。

  (2)高效性

  組織芯片因其體積小,信息含量高省時、省力、節約經費、節省試劑(1~2 周之內可完成數千個組織標本的數十個基因表達或蛋白分子的定位、定量、定性分析。是傳統病理學方法所需費用的1/ 10~1/ 100)可*大限度地利用有限的標本資源 ,易于開展交流及合作.

  (3)平行性

  腫瘤微陣列/ 芯片技術采用同一標準選材、操作和判定結果,所得結果均一可靠.

  (4)實驗誤差小

  組織芯片可同時檢測一種腫瘤不同階段的基因表達狀況,能在一張切片上同時看到一個腫瘤組織在原位、轉移、復發中的基因擴增情況。

  它使分析成百乃至上千個腫瘤標本中DNA、mRNA、蛋白質的工作在*短的時間內完成。

  組織芯片中的眾多組織都處在相同條件下進行實驗,因此較傳統的病理切片的實驗誤差小。

  組織芯片*應用

  1、有利于形態學的比較研究:我們可將各種不同的組織器官集中在一個組織芯片上,對于醫學生來說可以進行比較學習。

  2、用于各種免疫組織化學染色、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、用于臨床和基礎的研究,分子診斷、預后指標篩選、治療靶點定位、抗體和藥物篩選、基因和表達分析等。醫療領域中應用組織芯片技術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,以其大規模、高通量、標準化等優點得到大范圍的推廣應用。組織芯片與基因芯片和蛋白質芯片一起構成了生物芯片系列,使人類**次能夠有效利用成百上千份組織標本,在基因組、轉錄組和蛋白質組三個水平上進行研究,被譽為醫學、生物學領域的一次**。組織芯片技術可以與其他很多常規技術如免疫組織化學(IHC)、核酸原位雜交(ISH)、熒光原位雜交(FISH)、原位PCR等結合應用,它的應用領域正在不斷地拓展。作為一項新興的生物學研究技術,正以它**的優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和蛋白質目標提供了靶。同時前后關聯的單元可以迅速分析樣本部分的幾百個分子標記,以及構建未培養的人類腫瘤的相關遺傳細胞型或表現型特征數據庫。

  不只有DNA或蛋白質,還有整個細胞或器官也能布置在玻璃表面上從而制得細胞芯片或組織芯片。舉例來說,如果你想要找與細胞膜受體成鍵的配體,你需要布置整個細胞而不是提純受體并用其點板。如果矩陣由不同的細胞組成,將會容易地辨認出與細胞特異性成鍵配體。這種方法應用將會很廣。例如,如果配體與一個特定的癌細胞成鍵,對照試劑或者毒素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,而且細胞應用在它上面。當細胞連接到芯片上的每個遺傳材料時,每個基因將會緩慢地釋放而且吸收到細胞內,正如病媒動物的行為一樣。如果病媒動物表達細胞表面的受體,受體序列將會在細胞表面上被構造,為將來的化驗做篩選不只有DNA或蛋白質,還有整個細胞或器官也能布置在玻璃表面上從而制得細胞芯片或組織芯片。舉例來說,如果你想要找與細胞膜受體成鍵的配體,你需要布置整個細胞而不是提純受體并用其點板。如果矩陣由不同的細胞組成,將會容易地辨認出與細胞特異性成鍵配體。這種方法應用將會很廣。例如,如果配體與一個特定的癌細胞成鍵,對照試劑或者毒素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,而且細胞應用在它上面。當細胞連接到芯片上的每個遺傳材料時,每個基因將會緩慢地釋放而且吸收到細胞內,正如病媒動物的行為一樣。如果病媒動物表達細胞表面的受體,受體序列將會在細胞表面上被構造,為將來的化驗做篩選。

  組織芯片*前景

  • 對人類基因組學的研究與發展,尤其對基因和蛋白質與疾病關系的研究,疾病相關基因的驗證、新藥物的開發與篩選、疾病的分子診斷,治療過程的追蹤和預后等方面具有實際意義和廣闊的市場前景。

  • 美國Clontech和Stratagene等少數生物技術公司已開展了人及動物的組織芯片產品開發和銷售,但數量少、價格高、品種單一,滿足不了醫學科研和醫藥工業研發的需要。2001年4月,美國LifeSpan生物科學公司建立了正常和疾病組織基因表達數據庫。美國Tissuelnformactics公司用動物組織芯片技術進行藥物毒理篩選和尋找新藥物作用位點。

  • 日本、英國等國正積極籌建國家臨床組織病理數據庫。

  • 中國在組織芯片技術方面的研究剛剛起步,但進展迅速。

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