赵媛 贺倩 谢永臻 张为 梁柏堂

    1 多肽芯片技术

    多肽芯片即多肽阵列,是将已知的蛋白质一级序列按序列漂移原则分解成重叠肽段,并将多肽片段作为分子探针固载至载体机制表面形成高密度阵列。多肽芯片包含了蛋白质的全结构,保留了蛋白质的部分功能,与蛋白质相比具有更优越的化学稳定性[1]。随着固相多肽合成(solid phase peptide synthesis,SPSS)技术快速发展,多肽芯片为蛋白质组学提供了快速、易于操作、高通量的研究方法。

    依据多肽芯片的用途可以将其分为功能型多肽芯片和分析型多肽芯片[2]。功能型多肽芯片多为探究蛋白分子与其他生物分析信息[3],故对每一阵列点上肽段纯度要求不高。对于短肽(80%即可应用于功能性检测[4]。在多种多肽原位合成(in situ synthesis)方法中,SPOT 斑点合成法运用最为广泛。该方法最先由Frank 等[5]提出,将已知蛋白的一级氨基酸序列按照序列漂移原则,将活化的氨基酸点印至在平面载体上逐步合成多肽阵列,具有试剂消耗量极少、肽段纯化简便无需结晶、固定化操作和可合成非天然肽段等优点[6]。分析型多肽芯片直接将预先合成(off-chip synthesis)后的多肽片段固定至载体上,在低分析物浓度下提供足量的结合位点,特异性结合目标大分子后进行定性或定量分析,是目前为止应用最为广泛的类型[2,4,7]。如Voss 等[8]利用多肽阵列芯片和基于乳胶颗粒凝集法系统性筛查新冠肺炎病毒抗体,发现用芯片法检测血清更为敏感,可以利用多肽芯片技术同时检测数百个突变体,以评估突变位点对抗体药物反应的影响。

    2 多肽芯片的制备及检测

    多肽芯片技术包含4 个基本过程：阵列构建、探针/样品固载、理化检验及结果分析。多肽微阵列芯片检测流程见图1。其中,将探针/样品固载至载体上最为关键,直接影响芯片质量。载体材料不仅对固载物即探针或样品有强吸附能力,同时要保持其构象和稳定性,在检测时具有高响应、高灵敏度和低背景等优点。目前,多肽芯片常用的载体主要包含玻片[9,10]、化学膜[7,11-13](硝酸纤维素膜、尼龙膜、PVDF 膜等)、凝胶[14]和各种复合材料[15,16]等。凝胶作为多肽芯片载体可提供多孔亲水环境,易于保持探针分子活性和稳定性,但后续反应液移除较为麻烦。复合材料作为多肽芯片载体具有良好的响应值和灵敏度,但其高昂成本限制了商业化应用。玻片具有价格低廉、背景信号低等优点,其表面经过化学基团活性修饰后具有更高的固载能力[17],提高了阵列密度,实现高集成高通量,但其使用前需要经过繁琐的化学改性 ......