Введение
Форма белкового микроарея Микроареи антител (также известные как массив антител) - это специфическая форма белкового микроарея. При использовании этой технологии на твердой поверхности, такой как стекло, пластик, мембрана или кремниевый чип, обнаруживается коллекция захваченных антител, и определяется взаимодействие между антителом и его целевым антигеном. Микромассивы антител часто используются для обнаружения экспрессии белков из различных биожидкостей, включая сыворотку, плазму и клеточные или тканевые лизаты. Антителовые массивы могут использоваться как для фундаментальных исследований, так и для медицинских и диагностических целей.
An antibody microarray (also known as antibody array) is a specific form of protein microarray. In this technology, a collection of captured antibodies are spotted and fixed on a solid surface such as glass, plastic, membrane, or silicon chip, and the interaction between the antibody and its target antigen is detected. Antibody microarrays are often used for detecting protein expression from various biofluids including serum, plasma and cell or tissue lysates. Antibody arrays may be used for both basic research and medical and diagnostic applications.
Предыстория
Концепция и методология микромассивов антител были впервые представлены Це Вэнь Чан в 1983 году в научной публикации и серии патентов, когда он работал в Centocor в Малверне, штат Пенсильвания. Чан придумал термин "матрица антител" и обсудил "массив" расположения крошечных пятен антител на небольших стеклянных или пластиковых поверхностях. Он продемонстрировал, что сетку пятен антител размером 10×10 (всего 100) и 20×20 (всего 400) можно разместить на поверхности размером 1×1 см. Он также подсчитал, что если антитело покрыто концентрацией 10 мкг/мл, что является оптимальным для большинства антител, 1 мг антитела может создать 2 000 000 точек диаметром 0,25 мм. Изобретение Чанга было сосредоточено на использовании микромассивов антител для обнаружения и количественного определения клеток, содержащих определенные поверхностные антигены, такие как CD-антигены и HLA-аллотипные антигены, частичные антигены, такие как вирусы и бактерии, и растворимые антигены. Принцип "одно применение образца, многократное определение", конфигурация анализа и механизм размещения поглощающих точек, описанные в статье и патентах, должны быть в целом применимы к различным видам микромассивов. Когда Цзе Вэнь Чан и Нэнси Т. Чан создавали компанию Tanox, Inc. в Хьюстоне, штат Техас, в 1986 году, они купили права на патенты на матрицы антител у Centocor в качестве части технологической базы для создания своего нового стартапа. Первым продуктом, который они разработали, был анализ, называемый "иммуносорбционной цитометрией", который можно использовать для мониторинга иммунного статуса, то есть концентрации и соотношения Т-клеток CD3+, CD4+ и CD8+ в крови инфицированных ВИЧ людей. Теоретический фон для анализа связывания лигандов на основе белковых микромассивов был дополнительно разработан Роджером Экинсом и его коллегами в конце 1980-х годов. Согласно модели, микромассивы антител не только позволят одновременно проводить скрининг панели аналитов, но также будут более чувствительными и быстрыми, чем обычные методы скрининга. Интерес к скринингу больших наборов белков возник только в результате достижений в области геномики микромассивов ДНК и проекта "Геном человека". Первые массивные подходы попытались миниатюризировать биохимические и иммунобиологические анализы, обычно выполняемые в 96 микротитровых пластинах. В то время как 96 массивов антитела на основе пластин скважин имеют высокую пропускную способность, небольшая площадь поверхности в каждом скважине ограничивает количество пятен антитела и, следовательно, количество обнаруженных аналитов. Другие твердые опоры, такие как стеклянные слайды и мембраны из нитроцеллюлозы, впоследствии использовались для разработки массивов, которые могли бы вместить более крупные панели антител. Нитроцеллюлозные мембранные массивы гибки, легко обрабатываются и имеют повышенную способность связывать белки, но менее поддаются высокой пропускной способности или автоматизированной обработке. Химически полученные стеклянные слайды позволяют печатать пятна антител размером до микролитра, уменьшая площадь поверхности массива без ущерба для плотности пятна. Это, в свою очередь, уменьшает объем потребляемого образца. Стеклянные слайд-массивы, благодаря их гладкой и жесткой структуре, также могут быть легко установлены в высокопроизводительные системы обработки жидкостей. Большинство систем массивов антитела используют один из двух неконкурентных методов иммунодетекции: одно антитело (на основе этикеток) и два антитела (на основе сэндвича). Последний метод, при котором для обнаружения аналита требуется связывание двух различных антител (антитела захвата и репортерного антитела, каждый из которых связывается с уникальным эпитопом), обеспечивает большую специфичность и меньший фонный сигнал по сравнению с иммунодетекцией на основе этикеток (где используется только 1 антитело захвата и обнаружение достигается химическим маркированием всех белков в исходном образце). Сэндвич-массивы антитела обычно достигают наивысшей специфичности и чувствительности (ng pg уровней) любого формата массива; их воспроизводимость также позволяет проводить количественный анализ. Из-за сложности разработки совпадающих пар антител, совместимых со всеми другими антителами в группе, небольшие массивы часто используют сэндвич-подход. С другой стороны, массивы высокой плотности легче разрабатывать с меньшими затратами, используя п�...
Приложения
Использование микроареев антитела в различных диагностических областях привлекает внимание исследователей. Цифровой биоанализ является примером таких областей исследований. В этой технологии массив микроволновок на стеклянном/полимерном чипе засевается магнитными шариками (покрытыми флуоресцентными антителами), подвергается воздействию целевых антигенов, а затем характеризуется микроскопом путем подсчета флуоресцентных отверстий. Недавно была продемонстрирована экономически эффективная платформа изготовления (с использованием полимеров OSTE) для таких микроволновых массивов, и система модели биоанализа была успешно охарактеризована. Кроме того, иммуноанализы на тиолевых микропилярных скелетах из "синтетической бумаги" показали, что они генерируют превосходный флуоресцентный сигнал.