以納米線為基礎(chǔ)的微陣列芯片為我們提供了一種用于多相檢測生物樣品中標(biāo)記蛋白的新穎方法,，而將其大范圍地應(yīng)用到其它臨床診斷領(lǐng)域也被證明是有用的,。
提起微陣列芯片,，人們會認(rèn)為這不再是什么新聞了,。但是,，哈佛大學(xué)的研究人員Charles Lieber卻賦予這些芯片以新的“風(fēng)味”,，那就是設(shè)計出一些特殊的微陣列,，作為蛋白質(zhì)檢測的靈敏工具使用,。這些微陣列的原理其實很簡單：硅納米線放置于一種經(jīng)特殊處理制成的芯片上的特定位置,，之后它們被涂上一層特殊的受體分子，該分子具有檢測某種目標(biāo)物的專一性,。如果目標(biāo)物是一帶電分子,，那么當(dāng)它和受體分子成功進行結(jié)合后,，涂有受體分子的納米線就會發(fā)生電導(dǎo)率的變化，而變化值會和結(jié)合基團的濃度大小成一定的比例關(guān)系,。
研究者最初的實驗是把特異性的前列腺抗原(PSA)作為目標(biāo)物,，結(jié)果可以將femtomolar這樣微量級的濃度也能檢測出來。在隨后的實驗中,，研究者對他們的實驗系統(tǒng)進行了其它方面用途的檢驗,，其方法就是設(shè)計一種同時攜帶有三套納米線的微陣列芯片，其中每套納米線具有檢測某種目標(biāo)物的專一性,；結(jié)果實驗者很欣喜地發(fā)現(xiàn),，每種納米線都具有抗原專一性，而且靈敏性也相同,。這一微陣列芯片設(shè)計時就考慮了用途的多樣性,，具有同時檢測幾十種甚至幾百種目標(biāo)物的潛力，因此它有望成為一種定量檢測人類血清或組織樣品中有關(guān)疾病的生物標(biāo)記物的有用工具,。為達(dá)到這一目的,，Lieber領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用他們設(shè)計的這一系統(tǒng)，對純血清樣品中的PSA含量進行了定量測定,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)即使對于復(fù)雜的天然混合物,，這一方法仍然有效。Lieber認(rèn)為：“我們能對subpicomolar這樣微量級的標(biāo)記物進行檢測,，而且要從血清中的所有蛋白檢測出來,。對我來說，這的確是一種驚奇,。因為它不僅提供了靈敏度,，而且還提供了專一選擇性。”
當(dāng)然,，這一系統(tǒng)的特異性是建立在受體的專一性基礎(chǔ)之上的,。Lieber意識到保持開放的態(tài)度對于以后的工作十分重要。在探討特異性寡聚核苷酸適配子或者配糖類細(xì)胞表面因子的應(yīng)用前景時,，他指出：“該系統(tǒng)的美妙之處在于......有很多不同的受體,，人們可以考慮如何加以使用。”對于這些分子,，他補充說：“如果你有一種類似膜狀物的薄層作為受體使用,，而且它攜帶有類似細(xì)胞的受體配位基團從納米線上的薄層中凸現(xiàn)出來，那將具有更佳的效果,，因為在這種情形下薄層的絕緣系數(shù)就非常低,，而且還不必去應(yīng)對一個可能導(dǎo)致靈敏度降低的開放的液體網(wǎng)絡(luò)。” Lieber領(lǐng)導(dǎo)的研究小組也揭示了該系統(tǒng)具有很多其它的新奇用途,，例如通過監(jiān)測寡核苷酸修飾的底物的范圍大小,，可以檢測端粒酶的活動,。”
Lieber認(rèn)為，這類裝置是解決復(fù)雜生物學(xué)問題的新一代方法,。他說：“從更廣意義上講,，就像那種納米電子學(xué)和生物系統(tǒng)之間的天然交互作用。這恰好是我最為激動的事情之一!”
注：夏雨譯自2005年11月號的《自然-方法學(xué)》,，版權(quán)為英國NPG出版集團所有,。更多信息請訪問：http://www.natureasia.com/ch/naturemethods
