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幽门螺杆菌的生物芯片检测

幽门螺杆菌的生物芯片检测 H.pylori的生物芯片检测技术主要包括DNA芯片检测技术和蛋白芯片检测技术,在本章节中有关非侵入性检测方法中对两种类型的芯片技术进行简要介绍。 1.幽门螺杆菌的DNA芯片检测:可以针对H.pylori的全基因组或某些特定基因进行设计,发挥高通量分析的优势,可以对H.pylori的标识基因、毒力基因等进行快速、大规模筛查,从而为菌种鉴定、基因分型、快速诊断等提供高效快捷的技术手段,能够对相关菌株特征在基因水平上有更全面的了解。 (1)幽门螺杆菌DNA芯片的主要技术特点:H.pyloriDNA芯片主要为将PCR扩增制备的探针或合成的寡核苷酸探针,以微点样的方式点样并固定在经表面修饰的特定固体介质表面制备而成,通过类似Southern杂交的方法与待测样品(经荧光素标记)进行杂交,经芯片扫描仪扫描,用软件将信号进行比较和分析,获得所需基因序列及其表达的大量信息。 (2)幽门螺杆菌DNA芯片的发展及临床应用:2000年斯坦福大学率先完成了包含H.pylori1660个基因探针的全基因芯片的研发工作。蛋白质组研究中发现9种H.pylori蛋白可能是胃癌相关蛋白,2种可能是非胃癌相关蛋白。H.pylori白芯片的组成特点,就是具体的诊断或分析目的,将多种H.pylori蛋白或对应的抗体成分,分别固定在芯片片基上,已达到同步检测多重H.pylori抗原或抗体成分的目的;近期发展的H.pylori蛋白芯片将主要体现出两个主要技术特点;其一,目的明确,往往将对H.pylori的检测与对机体相关生物标记物的检测(如增加对胃癌相关的胃蛋白酶原I、胃蛋白酶原II及其比例检测)整合进行;其二,表现出对抗原或抗体的准确定量能力。 (2)幽门螺杆菌蛋白芯片的发展及临床应用:目前主要用于对血液中相应成分的分析,不久的将来,将可用于对粪便抗原、尿液成份分析,已经用于对H.pylori菌株或H.pylori与上皮细胞相互作用分析。 (3)幽门螺杆菌蛋白芯片与相关研究:有关H.pylori蛋白芯片,在我国具有广泛应用于人群感染H.pylori菌型调查有关研究的巨大潜力和可行性,必将受到重视;在未获得足够的蛋白样品用于相关蛋白芯片制备之前,利用2D技术对标准菌株抗原进行展开,暂时替代生物芯片进行应用,在研究中会发挥重要作用;特别是近年来在采用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术对H.pylori菌株进行分析鉴定时,该技术表现出良好的对国内外H.pylori菌株的区分能力,进一步解析将对实用化的H.pylori蛋白芯片的发展具有重要意义。 参考文献 Part-1 1.…

H.pylori的生物芯片检测技术主要包括DNA芯片检测技术和蛋白芯片检测技术,在本章节中有关非侵入性检测方法中对两种类型的芯片技术进行简要介绍。


1.幽门螺杆菌的DNA芯片检测:可以针对H.pylori的全基因组或某些特定基因进行设计,发挥高通量分析的优势,可以对H.pylori的标识基因、毒力基因等进行快速、大规模筛查,从而为菌种鉴定、基因分型、快速诊断等提供高效快捷的技术手段,能够对相关菌株特征在基因水平上有更全面的了解。


(1)幽门螺杆菌DNA芯片的主要技术特点:H.pyloriDNA芯片主要为将PCR扩增制备的探针或合成的寡核苷酸探针,以微点样的方式点样并固定在经表面修饰的特定固体介质表面制备而成,通过类似Southern杂交的方法与待测样品(经荧光素标记)进行杂交,经芯片扫描仪扫描,用软件将信号进行比较和分析,获得所需基因序列及其表达的大量信息。


(2)幽门螺杆菌DNA芯片的发展及临床应用:2000年斯坦福大学率先完成了包含H.pylori1660个基因探针的全基因芯片的研发工作[1],建立了今后H.pylori生物芯片的雏形、工作策略(包括样品准备、数据处理和分析等),也使人们对此类研究工作的工作量有了更深入的了解;斯坦福大学对H.pylori生物芯片的初步应用效果受到世人的广泛关注,发现所测定的15株菌中的共同基因有1281个,构成了H.pylori功能基因的核心部分;其它至少12~18%的基因为不同菌株所特有,首次在全基因水平上展示了H.pylori的高度变异性。也正是由于采用了生物芯片技术,使人们观察到了除cag毒力岛以外的其他高度变异区域等。

(3)幽门螺杆菌DNA芯片与相关研究:Joanne M.Cox[2]用高密度cDNA microarray技术研究H.pylori cag毒力岛阳性与阴性菌株诱导上皮细胞基因表达状况。结果发现15个新的cDNA及92个已知功能的基因有差异表达,这些基因编码生长因子、细胞因子及其受体、调亡蛋白、转录因子,从而可以更好地理解H.pylori的致病性。


从当前的研究资料看,我国各地人群所感染的H.pylori菌株的变异度很大,要全面了解我国H.pylori菌株,采用DNA芯片进行分析将是比较明智的选择;在此过程中有三个问题需充分注意:其一,尽可能在DNA芯片中加入更多的反映我国菌株特征的探针,这将是我们今后工作的重点之一;要获得我国H.pylori菌株特征基因,进行特异基因的发现、定位和收集将非常重要;其二,由于进行H.pylori的DNA芯片分析,虽可获得前所未有的重要资料,但毕竟是一项耗资巨大的工程,在选择代表菌株方面需非常慎重,以期达到事半功倍的效果;其三,要避免小而全的重复性研究,多单位联合攻关将是今后此领域工作唯一选择。国内尤元海等[3]自主设计了包含90000探针的CombiMatrix Custom寡核苷酸芯片,探针覆盖了6株H.pylori的全基因序列信息的DNA芯片,对8株来源于不同消化道疾病的H.pylori菌株进行分析,并发现了不同来源菌株在基因组水平的规律性差异,特别是胃癌来源菌株的基因组特征;这些特征在另外的76株不同来源菌株中获得了验证。


H.pyloriDNA芯片将不仅仅局限在对全基因的检测,可根据不同的目的,建立不同的微阵列模式,会对H.pylori的研究带来前所未有的便利和可能;其一,将会出现H.pylori基因分型DNA芯片,这部分芯片的侧重点在于观察细菌间的差异基因,因仅涉及数百个基因,可以使我们有能力在较大菌株群中进行观察;其二,H.pylori耐药性检测DNA芯片,主要针对H.pylori的耐药性基因(包括可能的突变位点等)进行设计,将为我国H.pylori菌株的耐药性分析提供高通量的分析手段。


由于H.pylori感染与人类胃癌发生关系的研究越来越受到重视,H.pylori与人胃黏膜上皮细胞的相互作用(包括相关细胞系的体外相互作用)将成为研究热点,人类表达谱芯片(已有多种商品化供应)将作为一种有效的手段用于分析感染对机体的复杂影响过程的一个重要侧面,此类研究在其他病原菌与机体相互作用研究中已有许多成功的范例。相信通过我国H.pylori协作组成员单位的通力合作,借助各方力量和生物芯片方法,必将使我们在H.pylori相关研究领域在国际上占有一席之地。


2.幽门螺杆菌的蛋白芯片检测:
(1)幽门螺杆菌蛋白芯片的主要技术特点:通过免疫蛋白组学研究发现,H.pylori标准株26695的14种抗原性蛋白质在十二指肠溃疡和胃癌患者的识别模式有显著差异[4]。通过传统的Western blotting发现H.pylori的一个19KD的蛋白与黏膜相关淋巴组织瘤相关[5]。基于大规模的流行病学数据,某些被认为是与特定感染临床结果相关的H.pylori潜在毒力因子被质疑[6,7]。蛋白质组研究中发现9种H.pylori蛋白可能是胃癌相关蛋白,2种可能是非胃癌相关蛋白。H.pylori白芯片的组成特点,就是具体的诊断或分析目的,将多种H.pylori蛋白或对应的抗体成分,分别固定在芯片片基上,已达到同步检测多重H.pylori抗原或抗体成分的目的;近期发展的H.pylori蛋白芯片将主要体现出两个主要技术特点;其一,目的明确,往往将对H.pylori的检测与对机体相关生物标记物的检测(如增加对胃癌相关的胃蛋白酶原I、胃蛋白酶原II及其比例检测)整合进行;其二,表现出对抗原或抗体的准确定量能力。


(2)幽门螺杆菌蛋白芯片的发展及临床应用:目前主要用于对血液中相应成分的分析,不久的将来,将可用于对粪便抗原、尿液成份分析,已经用于对H.pylori菌株或H.pylori与上皮细胞相互作用分析。


(3)幽门螺杆菌蛋白芯片与相关研究:有关H.pylori蛋白芯片,在我国具有广泛应用于人群感染H.pylori菌型调查有关研究的巨大潜力和可行性,必将受到重视;在未获得足够的蛋白样品用于相关蛋白芯片制备之前,利用2D技术对标准菌株抗原进行展开,暂时替代生物芯片进行应用,在研究中会发挥重要作用;特别是近年来在采用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术对H.pylori菌株进行分析鉴定时,该技术表现出良好的对国内外H.pylori菌株的区分能力,进一步解析将对实用化的H.pylori蛋白芯片的发展具有重要意义。


参考文献

Part-1

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