革新性技术：10分钟蛋白检测

　　

生物通报道：来自加州理工学院的研究人员开发了一种革新诊断医学检测的新型条形码芯片（barcode chip），利用这种技术可以在10分钟以内，仅需要针尖大小的血就能检测出血液中许多种蛋白的浓度，包括比如癌症和心脏疾病等在内的疾病标志蛋白。这一研究成果公布在《Nature Biotechnology》在线版上。

这一研究由加州理工学院的 James R. Heath和the Elizabeth W. Gilloon领导完成，其它研究人员包括博士后范容（Rong Fan，音译），研究生 Ophir Vermesh等。他们将这一设备命名为Integrated Blood-Barcode Chip（IBBC），IBBC大小与一块显微镜载玻片差不多大，外包裹了一层硅橡胶（silicone rubber），上面是一个微流控芯片，其中的系列微孔可以检测血液，从中分离出富含蛋白的血浆，并从血浆中检测出蛋白标志物。

 

（图片说明：芯片光线显微图

图片显示的是将血浆从全血中分离出来的芯片部分，其中全部的血细胞传过较宽的槽的时候，血浆会流入较窄的槽。通道槽大小：较宽的槽约50微米宽，较窄的槽约10微米。图片下方出现的“条形码”就是检测出来的大约10种蛋白，这个特殊的芯片与显微镜载玻片差不多大小，能进行8个不同的实验。）

 

传统的检测方法需要从病人手臂上取一管或多管血液样品，送到实验室，然后进行离心分离出血浆，再进行特殊蛋白的检测，Heath表示，“这个过程是一个劳动密集性过程，即使很着急需要检测结果，也要等上几个小时”。目前一个单独诊断蛋白的试剂盒需要约50美元。

“我们希望大幅度降低这些检测的费用，现在我们只要检测一个蛋白的成本就可以进行多个蛋白的检测，而且这种新方法也缩短了时间，这也降低了新方法的成本，因为时间就是金钱。”

在《Nature Biotechnology》这篇文章中，研究人员利用这种芯片检测了人类绒毛膜性腺激素（Human Chorionic Gonadotropin，hCG）这种怀孕过程中产生的激素的浓度变化，“这种蛋白的浓度随着怀孕周期能变化10万倍，我们希望能通过一个简单的检测了解整个浓度的变化范围。”

另外研究人员也利用这种条形码芯片分析了乳腺癌和前列腺癌病患的血液——这两种疾病有许多蛋白标志物，这些蛋白的类型和浓度对于不同个体，以及不同的疾病差别很大。比如说一位患有乳腺癌的女性会产生不同于患有前列腺癌的男性产生的蛋白标志物，并且肿瘤扩散期的病患产生的蛋白与较轻癌症病患产生的蛋白也不同。

在病人接受治疗的过程中，这些蛋白也会发生变化，因此对这些蛋白标志物进行检测有助于医生进行个性化的治疗，提升治疗效果。利用IBBC能提高检测的速度，这样医生能更好的评估病人对于药物的反应，监控病理反应，就像是糖尿病患者利用血糖检测赖监控胰岛素的传递。

目前IBBC正在进行胶质瘤（glioblastoma，一种常见的脑癌）的临床实验，另外研究人员也利用这种芯片对健康个体进行分析，希望了解饮食和锻炼对于血液中蛋白组成的影响。

IBBC可以通过普通的芯片扫描仪读出数据，“随着个体化医疗的发展，蛋白标志物的检测会逐渐变得重要，不过这种检测首先应该非常便宜，我们希望IBBC能够成为这样的便宜，多重功能的检测手段。”

（生物通：张迪）

原文链接：

Integrated barcode chips for rapid, multiplexed analysis of proteins in microliter quantities of blood

As the tissue that contains the largest representation of the human proteome1, blood is the most important fluid for clinical diagnostics2, 3, 4. However, although changes of plasma protein profiles reflect physiological or pathological conditions associated with many human diseases, only a handful of plasma proteins are routinely used in clinical tests. Reasons for this include the intrinsic complexity of the plasma proteome1, the heterogeneity of human diseases and the rapid degradation of proteins in sampled blood5. We report an integrated microfluidic system, the integrated blood barcode chip that can sensitively sample a large panel of protein biomarkers over broad concentration ranges and within 10 min of sample collection. It enables on-chip blood separation and rapid measurement of a panel of plasma proteins from quantities of whole blood as small as those obtained by a finger prick. Our device holds potential for inexpensive, noninvasive and informative clinical diagnoses, particularly in point-of-care settings.