科技名詞定義
中文名稱:液相晶片英文名稱:liquidchip
定義
定義:一種晶片技術與流式細胞術相結合的新技術。即將DNA、抗體等附著於微球表面作為探針,在液相中與待測物結合,再加入螢光標記的報導分子,藉助流式細胞儀檢測微球表面螢光標記物。液相晶片,也稱為微球體懸浮晶片(suspensionarray,liquidchip),是基於xMAP(flexibleMultiAnalyteProfiling)技術的新型生物晶片技術平台,它是在不同螢光編碼的微球上進行抗原抗體、酶底物、配體受體的結合反應及核酸雜交反應,通過紅、綠兩束雷射分別檢測微球編碼和報告螢光來達到定性和定量的目的,一個反應孔內可以完成多達100種不同的生物學反應,是繼基因晶片、蛋白晶片之後的新一代高通量分子檢測技術平台。迄今為止十年時間,全球已有數百套基於xMAP技術的檢測平台用於免疫學、蛋白質、核酸檢測、基因研究等領域,該技術已成為一種新的蛋白質組學和基因組學研究工具,也是最早通過美國食品與藥物管理局(FDA)認證的可用於臨床診斷的生物晶片技術。
技術的原理
液相晶片體系由許多大小均一的圓形微球(直徑5.5~5.6μm)為主要基質構成,每種微球上固定有不同的探針分子,將這些微球懸浮於一個液相體系中,就構成了一個液相晶片系統,利用這個系統可以對同一個樣品中的多種不同分子同時進行檢測,這種被稱之為xMAP的檢測技術是1997年由美國Luminex公司開發出來的。
在液相系統中,為了區分不同的探針,每一種固定有探針的微球都有一個獨特的色彩編號,或稱螢光編碼。在微球製造過程中摻入了紅色和橙色兩種螢光染料(這兩種染料各有10種不同區分),從而把微球分為100種不同的顏色,形成一個具有獨特光譜地址的含有100種不同微球的陣列。不同顏色微球在分類雷射激發下產生的螢光互不相同,這種分類螢光是識別不同微球的唯一途徑。利用這100種微球,可以分別標記上100種不同的探針分子。
檢測時先後加入樣品和報告分子與標記微球反應,樣品中的目的分子(待檢測的抗原或抗體、生物素標記的靶核酸片段、酶等)能夠與探針和報告分子特異性結合,使交聯探針的微球攜帶上報告分子藻紅蛋白,隨後利用儀器(如Luminex100)對微球進行檢測和結果分析。Luminex100採用微流技術使微球快速單列通過檢測通道,並使用紅色和綠色兩種雷射分別對單個微球上的分類螢光和報告分子上的報告螢光進行檢測。紅色雷射可將微球分類,從而鑑定各個不同的反應類型(即定性);綠色雷射可確定微球上結合的報告螢光分子的數量,從而確定微球上結合的目的分子的數量(即定量)。因此,通過紅綠雙色雷射的同時檢測,完成對反應的實時、定性和定量分析。
技術的優點
液相晶片技術最突出的優點在於:僅需少量樣本即可同時定性、定量檢測同一樣本中的多種不同目的分子,即多重檢測(multiplexing)。具體說來,與常規免疫學或核酸檢測方法相比,液相晶片技術具有以下顯著優點。
2.1高通量
可對同一樣本中的多種不同目的分子同時進行實時、定性、定量分析。從理論上說,如果不存在交叉反應,檢測的通量等於微球的種類數,目前最多可達到100種。這遠勝過一次只能檢測一個項目的傳統免疫分析法。
2.2樣本用量少
由於在同一個反應孔中可以同時完成100種不同的生物學反應,所以大大節省了樣本用量,少至1μl的樣本即可檢測,非常適合分析小體積稀有樣品。
2.3操作簡單、快速
由於是基於液相反應動力學,因此反應速度快,孵育時間比傳統的固相檢測短。進行免疫學分析時,若使用高親和力抗體,2~3h內即完成檢測,而核酸雜交分析在PCR擴增後1h內可得到結果。
2.4靈敏度高
微球表面積大,每個微球上可包被100000個捕獲抗體,如此高密度的捕獲抗體保證了能夠最大程度地與樣本中的抗原分子結合,提高檢測靈敏度。最低檢測濃度可達到0.1pg/ml.
2.5檢測範圍廣
可達3~5個數量級(如BioRad公司細胞因子檢測試劑盒的檢測範圍達到0.2~32000pg/ml,樣品無需濃縮或稀釋。
2.6特異性強
無需洗滌就能夠自行將和微球結合的與未結合的分子區分開來,唯讀取單個微球上的螢光信號,信噪比好。
2.7準確性高
微球上的報告分子螢光強度與結合的待測分子成正比。由於液相晶片技術的檢測範圍大,因此不需要象ELISA檢測中那樣需將樣本多倍稀釋,從而減小了誤差。
2.8重複性好
這是由於:第一,與ELISA依靠酶放大作用的比色讀數相比,液相晶片技術中的螢光讀值更加直接、穩定、靈敏;第二,每種微球檢測100個,最終取螢光強度的中值作為結果,這相當於對每個樣本重複檢測了100次,而ELISA僅為雙復孔或三復孔,因此液相晶片檢測結果的準確性和重複性是ELISA無法比擬的。
2.9費用低
同時檢測一個樣本中的多項指標可節約時間、樣本、試劑、耗材和勞動(比ELISA法低10~100倍),降低檢測成本,同時還提高了分析效率,僅需少量樣本即可獲得大量信息。目前同時檢測10項細胞因子的液相晶片試劑的費用大約為$1300/96孔($130/項/96孔),這比檢測單項指標的ELISA試劑的成本($500/項/96孔)低得多,而且還可隨檢測指標的增加而進一步降低費用。
2.10靈活
適用於各種蛋白質和核酸的分析。商品化試劑盒的使用者只需增減探針交聯微球和標記分子即可滿足不同檢測項目的需要。
全國免疫學學術會議熱議流式螢光-液相晶片技術
2009年7月3-5日,全國臨床免疫學學術會議在享有中國“綠都”之稱的廣西南寧市舉行。全國臨床免疫學學術會議是臨床免疫學界的一次盛會,是臨床檢驗工作者和免疫學工作者分享和交流臨床免疫學最新成果的重要平台。透景科技作為本次的大會的重要贊助商參加了會議。由大會組委會邀請的美國華盛頓大學醫學院許敏博士介紹了流式螢光-液相晶片技術在美國臨床免疫和分子生物學診斷中的套用情況,根據許博士的介紹,流式螢光技術在美國臨床免疫及分子診斷領域得到了廣泛的認可,截止2009年初,美國FDA基於流式螢光-液相晶片批准了53個產品,約300種指標套用於臨床診斷,是近年來最受關注的臨床高通量檢測技術。
透景科技作為國內Luminex流式螢光技術的領導者,基於流式螢光技術已獲13項腫瘤標誌物和HPVDNA分型試劑的《醫療器械註冊證》。基於流式螢光免疫法的腫瘤標誌物定量試劑盒既可以單項檢測,也可以組合檢測,檢測速度快,發光技術,結果準確,既適合於臨床檢測,也適合於體檢套用,是腫瘤標誌物檢測值得信賴的新方法。基於流式螢光雜交法的HPVDNA分型試劑盒技術優勢明顯,26種亞型,數字結果,一次呈現,是目前唯一數位化結果,無需洗滌的HPV分型產品。
透景科技參展的流式螢光-液相晶片技術和產品引來了眾多參會的免疫學專家的關注和認可,不少專家諮詢了流式螢光技術的原理,技術特點及相關產品國內的使用情況,了解後的專家預測流式螢光技術未來數年將在臨床診斷及高通量科研領域大顯身手。