斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院和英特爾公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，在常用于計(jì)算機(jī)微處理器的硅芯片上直接合成了疾病相關(guān)的高通量多肽陣列，并展示了這一新技術(shù)的強(qiáng)大應(yīng)用潛力。在這項(xiàng)研究中，半導(dǎo)體制作工序生產(chǎn)的芯片被成功用于狼瘡患者的診斷，文章發(fā)表在八月十九日Nature Medicine雜志網(wǎng)絡(luò)版上。

利用這一技術(shù)，研究人員將能夠快速深入的分析蛋白間相互作用，從而加快藥物研發(fā)。盡管這一新技術(shù)主要著眼于研究領(lǐng)域，但它同時(shí)也具有強(qiáng)大的疾病診斷潛力，還能夠幫助醫(yī)生針對(duì)特定患者選擇最有效的治療藥物。

“在對(duì)患者進(jìn)行臨床診斷時(shí)，也許能很快確診他們患有關(guān)節(jié)炎，但卻無(wú)法快速判斷他們所患的關(guān)節(jié)炎屬于哪一種類(lèi)型，”斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)副教授Paul (P.J.) Utz說(shuō)，現(xiàn)有方法需要數(shù)天甚至一個(gè)星期來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步確診。“而現(xiàn)在我們能夠同時(shí)檢測(cè)數(shù)千種蛋白的相互作用，整合海量信息來(lái)診斷疾病類(lèi)型和疾病的嚴(yán)重程度。也許在不久的將來(lái)，這一技術(shù)就能成為臨床的常規(guī)檢查項(xiàng)目。”

細(xì)胞中蛋白質(zhì)的復(fù)雜相互作用形成了多種多樣的生命機(jī)制，控制著細(xì)胞生長(zhǎng)、免疫反應(yīng)甚至導(dǎo)致疾病。要了解蛋白之間轉(zhuǎn)瞬即逝的微觀作用及其生物學(xué)效果，并不容易也相當(dāng)耗時(shí)。

為此，Intel的研究人員采用制造半導(dǎo)體的光刻法，直接在硅芯片上成功合成了多肽陣列，并將其稱(chēng)為Intel芯片。隨后斯坦福的研究人員利用這一技術(shù)，對(duì)數(shù)千種蛋白的相互作用進(jìn)行了同時(shí)分析，以診斷疾病、評(píng)估治療甚至研發(fā)更有效的新藥。

研究人員希望能夠最終將這種硅芯片整合到半導(dǎo)體回路，形成用于臨床診斷等過(guò)程的微型計(jì)算機(jī)，為患者量身定做最合適有效的治療方案。

這一新技術(shù)與DNA微陣列相似，是將多肽以一定的模式附著在固相基質(zhì)上，檢測(cè)時(shí)用細(xì)胞或血液的蛋白溶液與之反應(yīng)，通過(guò)熒光信號(hào)來(lái)指示這一過(guò)程中的蛋白相互作用。不同的是，Intel研究人員并不是用機(jī)械臂將先合成好的蛋白點(diǎn)到陣列上，而是直接在硅芯片上進(jìn)行蛋白合成。

這種技術(shù)具有多種優(yōu)勢(shì)，硅對(duì)蛋白的粘性比玻璃小，可以省去一些避免多肽隨機(jī)結(jié)合基質(zhì)的步驟。而且不同多肽可以在硅芯片上排列得更緊密，更有效利用空間。此外，硅與玻璃不同，硅不發(fā)熒光能使信號(hào)檢測(cè)更容易。

斯坦福大學(xué)的研究人員檢測(cè)了該芯片診斷狼瘡患者的能力。狼瘡是一種嚴(yán)重的自體免疫疾病，患者體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生抗體攻擊細(xì)胞中的組蛋白。

“狼瘡具有很高的多樣性，有些類(lèi)型特別嚴(yán)重，”Utz說(shuō)。“約半數(shù)患者需要加強(qiáng)治療。我們希望試驗(yàn)該芯片能否診斷出這類(lèi)患者。”

研究人員利用針對(duì)組蛋白2B末端21個(gè)氨基酸的芯片，來(lái)檢測(cè)患者體內(nèi)針對(duì)組蛋白2B的抗體。這一技術(shù)成功鑒別出了那些病情特別嚴(yán)重的患者（他們的體內(nèi)針對(duì)組蛋白2B的抗體表達(dá)水平很高），并且確定了各種抗體的特異性結(jié)合區(qū)域。這種詳細(xì)的信息能夠幫助研究人員了解疾病中發(fā)生異常的生物學(xué)過(guò)程，并有助于人們利用藥物破壞、增強(qiáng)或者模仿細(xì)胞內(nèi)的生物學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行更有效的治療。

目前研究人員正在使用這一新技術(shù)開(kāi)發(fā)強(qiáng)力流感疫苗，同時(shí)也在嘗試將蛋白三維折疊整合到該技術(shù)中以加強(qiáng)其分析蛋白相互作用的能力。