组织芯片制备方法和发展概况

基因芯片技术 在生命科学史上具有开拓性的意义，曾跻身年度自然科学领域10大进展之一，组织芯片是基因芯片的延伸，自诞生以来就获得了生命科学从业人员的热切关注。本文从组织芯片的制备方法、应用领域、以及目前的发展概况做简要的介绍。

组织芯片的制备技术：

制备组织芯片的两个关键步骤是制备受体蜡块和从供体石蜡块中精确采集微量样品。虽然至今仍然有很多研究机构采用纯粹手工方法进行操作，但是各种商业化机械制备仪的制作效率和精度更高。

Beecherlnstruments公司的组织阵列排布仪是目前使用较多的制备仪。制备仪包括操作平台、特殊的打孔采样装置和一个定位系统。打孔采样装置对供体组织蜡块进行采样，也可对受体蜡块进行打孔。定位装置可使穿刺针或受体蜡块线性移动，从而制备出孔径、孔距、孔深完全相同的组织芯片蜡块。

受体石蜡块的一般尺寸为45mmX25mm，高度以5—10mm为宜。石蜡的边缘常留下2.5～3mm的空白，以防止因石蜡质量不好而造成石蜡块的撕裂。阵列中两个相邻的样本之间的距离为o.65～1mm。纯粹手工操作和机械化排布仪所用的打孔采样针的直径为0.6～2.0mm。根据针直径的不同，在一张载玻片上可以排列40～1 000个组织标本。一般按照样本数目的多少，将组织芯片分为低密度芯片(~200点)、中密度芯片(200～600点)和高密度芯片(~600点)。常用的组织芯片含有组织标本的数目在50～800个。

按常规切片方法进行连续切片，平均每个微阵列蜡块可以切片100～200张(厚度4—8/im)。每切40张应取1张进行HE染色，以鉴别组织学类型是否仍具代表性。

可选用“辅助切片胶带转移”系统(包括胶膜、光胶玻片和紫外线灯等)进行制片。其使用过程是，将配套胶膜平整地黏附于组织芯片蜡块表面，切片刀在胶带下方切片。切下的纤薄组织片即可黏附在胶膜上，再将有组织的胶膜面平放在光胶玻片上，并于紫外线灯下照射约30s，待纤薄组织片与光胶玻片牢固粘连后，去掉胶膜，即制成了组织芯片。但是，也有研究者不建议使用该系统，因为使用不当时会产生假阴性结果，尤其是进行荧光原位杂交 分析时。

典型组织病变部位对于研究疾病的发生、发展和演变十分重要，因而从每一个组织标本块上进行正确的抽样对于构建组织芯片十分重要。可以通过常规制作HE染色切片和显微镜检查与分析来实现对典型病变部位所在石蜡块的选择和定位。在初步评估并选定洪体石蜡块以及制作完组织芯片后，建议将这些供体石蜡块妥善保存，这将有助于以后重新评估实验和利用相同供体重建组织芯片。另外，还应该将这些供体石蜡块的基本信息，如组织芯片的坐标轴、供体组织编号以及相应的临床信息等收集在一个专用的电脑文档里。

对于微流体芯片及芯片实验室，由于目前还不成熟，并没有普遍用于医学研究和临床检测之中。

组织芯片简介：

组织芯片技术是近年来基因芯片(DNA芯片)技术的发展和延伸，与细胞芯片、蛋白芯片、抗体芯片一样，属于一种特殊生物芯片技术。组织芯片技术可以将数十个甚至上千个不同个体的临床组织标本按预先设计的顺序排列在一张玻片进行分析研究，是一种高通量、多样本的分析工具。它使科研人员第一次有可能同时对几百甚至上千种正常或疾病以及疾病发展不同阶段的自然病理生理状态下的组织样本，进行某一个或多个特定的基因，或与其相关的表达产物的研究。组织芯片技术可以与DNA、RNA、蛋白质、抗体等技术相结合，与传统的病理学技术、组织化学及免疫组化 技术相结合，在基因、基因转录和相关表达产物生物学功能三个水平上进行研究。这对人类基因组学的研究与发展，尤其对基因和蛋白质与疾病关系的研究，疾病相关基因的验证、新药物的开发与筛选、疾病的分子诊断，治疗过程的追踪和预后等方面具有实际意义和广阔的市场前景。

组织芯片的制备目前主要依靠机械化芯片制备仪来完成。制备仪包括操作平台、特殊的打孔采样装置和一个定位系统。打孔采样装置对供体组织蜡块进行采样，同时也可对受体蜡块进行打孔，其孔径与采样直径相同，两者均可精确定位。制备仪的定位装置可使穿刺针或受体蜡块线性移动，从而制备出孔径、孔距、孔深完全相同的组织微阵列蜡块。通过切片辅助系统将其转移并固定到硅化和胶化玻片上即成为组织芯片。根据样本直径(0.2～2.0 mm)不同，在一张45 mm×25 mm的玻片上可以排列40～2000个以上的组织标本。一般按照样本数目的多少，将组织芯片分为低密度芯片(< 200点)、中密度芯片(200～600点)和高密度芯片(> 600点)。常用组织芯片含有组织标本的数目在50～800个之间。根据研究目的不同，芯片种类可以分成肿瘤组织芯片、正常组织芯片、单一或复合、特定病理类型等数10种组织芯片。

组织芯片技术问世后，很快得到了生命科学基础研究和临床医学领域以及医药工业界的关注。现在，国外发表的组织芯片技术相关论文已有30余篇。如Kononen等使用标准免疫组化 方法利用组织芯片技术研究了645例各种乳腺癌组织标本，试验数据与传统病理切片相应研究结果完全一致;同时他们还发现有关p53等6种基因的检测结果表明，新鲜与石蜡包埋的组织标本的检测结果没有差异。Hedenfalk等结合组织芯片技术和基因芯片技术检测了原发性乳腺癌及组织标本。Hoos等用组织芯片技术对59例成纤维细胞瘤进行免疫表型分析。Mucci等用组织芯片证实了神经内分泌因素与前列腺癌进展的关系。Perrone等则对不同人群前列腺癌细胞增殖进行了评价。Chaib等也应用组织芯片技术证实了AIPC蛋白的表达与前列腺癌发生的相互关系。此外，德国一家公司已根据组织芯片技术的原理，制备出一种检测自身免疫性疾病的诊断盒。由于组织芯片技术可以与其他很多常规技术，如免疫组化(1HC)、核酸原位杂交(1SH)、荧光核酸原位杂交(FISH)、原位PCR等结合应用，它的应用领域仍在不断地拓展。

目前，美国Clontech和Stratagene等少数生物技术公司已开展了人及动物的组织芯片产品开发和销售，但数量少、价格高、品种单一，满足不了医学科研和医药工业研发的需要。2001年4月，美国LifeSpan生物科学公司建立了正常和疾病组织基因表达数据库。美国Tissuelnformactics公司用动物组织芯片技术 进行药物毒理筛选和寻找新药物作用位点。此外，日本、英国等国正积极筹建国家临床组织病理数据库。

中国在组织芯片技术方面的研究刚刚起步，但进展迅速。2001年10月，中国国家科技部将组织芯片技术列为“十五”国家科技攻关西部开发重大项目，并已在西安正式立项。该立项分成7个子项目，包括组织芯片技术、组织芯片生物信息数据库、自动化组织芯片仪、自动分析装置、组织芯片相关技术与试剂、组织芯片实际应用技术，为中国与世界相关技术同步发展奠定了基础。

据了解，目前的组织芯片市场竞争激烈，不少研究所和公司都通过各种途径生产组织芯片，以备用或用于销售。国外有二十多家公司是做组织芯片的研发制作工作的，国内的陕西超英等也主营组织芯片的研发。