生物芯片技術(shù)與中藥指紋圖譜的聯(lián)合應(yīng)用

摘要：中藥多以復(fù)方使用，其成分復(fù)雜，化學(xué)專屬性不強(qiáng)，傳統(tǒng)的定量法難以滿足需求。近年來，指紋圖譜技術(shù)已經(jīng)成為中藥化學(xué)成分快速分析法。但指紋圖譜技術(shù)有其限制因素。本文介紹了生物芯片技術(shù)與指紋圖譜相結(jié)合的研究概況及其遇到的困難，希望能為中藥發(fā)展提供一些思路。

關(guān)鍵詞：生物芯片；技術(shù)應(yīng)用；中藥指紋圖譜

人類對(duì)生命和疾病的研究已經(jīng)深入到了基因和分子水平，生物芯片作為一種高通量篩選技術(shù)，推動(dòng)了前沿科學(xué)的發(fā)展。根據(jù)固定物的不同可將生物芯片分成基因芯片，蛋白芯片，組織芯片以及細(xì)胞芯片。它將生物分子以陣列形式固定于支持物表面，與已標(biāo)記的待測(cè)生物樣品靶分子進(jìn)行雜交或者相互作用，對(duì)其定性及定量[1]。

1中藥發(fā)展的現(xiàn)狀

近年來，人們對(duì)天然藥物的需求逐漸增加，統(tǒng)計(jì)顯示，歐美等國要花費(fèi)數(shù)年和上億美元從合成的數(shù)千化合物中篩選出一個(gè)藥物，而中藥開發(fā)新藥周期短，命中率高，有巨大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。

疾病的發(fā)生是由多重因素造成的，如果僅用一元模式思考多元關(guān)系，往往會(huì)陷入網(wǎng)絡(luò)式聯(lián)系中，難以整出條理。以中醫(yī)基礎(chǔ)理論指導(dǎo)中藥臨床用藥，才能發(fā)揮出中藥的最佳療效[3]。

2生物芯片技術(shù)應(yīng)用于指紋圖譜

2.1研究機(jī)理及進(jìn)展 單味中藥所含成分眾多，因其生長環(huán)境，采收加工的不同，其化學(xué)成分有所不同。復(fù)方成分更為復(fù)雜，因此質(zhì)量控制占具重要地位。近年來，中藥指紋圖譜技術(shù)已經(jīng)成為中藥質(zhì)量控制的重要手段[4，5]。傳統(tǒng)指紋圖譜法包括氣相色譜，液相色譜，薄層色譜，高速逆流色譜，電泳和毛細(xì)管電泳，波譜學(xué)方法等[6]。余伯陽教授的課題組長期以來研究中藥藥效作用物質(zhì)基礎(chǔ)與質(zhì)量控制，提出了\"生物效應(yīng)與化學(xué)特征相關(guān)指紋\"的研究方法，將其應(yīng)用于山楂葉和銀杏的研究，將色譜與效應(yīng)分析耦合[7，8]。Kampranis等研究香豆素與cyclothialidine和DNA旋轉(zhuǎn)酶結(jié)合，找出了旋轉(zhuǎn)酶上的哪些殘基是與藥物結(jié)合有關(guān)的[9]。朱俊杰等人采用微流控芯片技術(shù)篩選藥物，將傳統(tǒng)的檢測(cè)藥物孵育時(shí)間從1h減少到了5min，提高了檢出效能[10]。

2.2應(yīng)用 生物芯片大量用于蛋白質(zhì)相關(guān)圖譜的研究。主要見于蛋白質(zhì)芯片的應(yīng)用。楊葉虹等人采用SELDI-TOF-MS技術(shù)，用H4蛋白芯片檢測(cè)2型糖尿病視網(wǎng)膜病變患者的分子血清標(biāo)記，得出m/z8925的蛋白強(qiáng)度在DM和DR組明顯低于N組，表明這種成分的減少可能與糖尿病的形成有關(guān)。蛋白質(zhì)芯片主要用以研究小分子量蛋白質(zhì)和多肽，與大分子量的蛋雙相電白質(zhì)泳技術(shù)形成互補(bǔ)[11]。鄭燕華等人采用WCX2芯片對(duì)34例肝癌患者和健康人進(jìn)行蛋白質(zhì)指紋圖譜分析，篩選出13752Da和11472Da標(biāo)志性蛋白建立起一個(gè)肝癌的診斷模型[12]。張燁等人采用SELDI-TOF-MS技術(shù)及NP10芯片探索出羚羊角水提液中蛋白質(zhì)/肽的成分質(zhì)量指紋圖譜，提供了羚羊角的數(shù)字化質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)[13]。王若光等人采取同樣技術(shù)，對(duì)地龍生干品和炮制品的生物學(xué)特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高于12000并無峰出現(xiàn)，說明地龍水溶性成分以肽類為主，而蚓激酶并不是中藥地龍唯一有效成分[14]。周聯(lián)等人利用基因芯片檢測(cè)復(fù)方黃連解毒湯及其有效成分黃芩苷和鹽酸小檗堿對(duì)LPS造模小鼠脾細(xì)胞基因的影響，以芯片技術(shù)證實(shí)了復(fù)方作用優(yōu)于單一成分[15]。

2.3存在的困難 目前生物芯片技術(shù)主要針對(duì)具有免疫抗原性的蛋白質(zhì)和多糖類的設(shè)計(jì)，少用于中藥或代謝組研究中成分群的測(cè)定，目前僅有芍藥苷等十余種小分子成分建立了酶聯(lián)免疫測(cè)定。且多按單成分測(cè)定模式分析，沒有針對(duì)全成分群的相關(guān)芯片產(chǎn)品[16]。另一個(gè)不得不解決的問題就是成分間的交叉反應(yīng)問題。如萊克多巴胺抗體對(duì)多巴酚丁胺有8.3%的交叉反應(yīng)，鏈霉素抗體對(duì)雙氫鏈霉素的交叉反應(yīng)率達(dá)到90.6%，青霉素過敏病人與頭孢菌素有17.83%的交叉過敏反應(yīng)，因此交叉問題是亟待解決的問題。

2.4解決思路 蛋白質(zhì)和肽類多糖等大分子一般具有抗原性，抗體抗原特異性結(jié)合強(qiáng)，減小了交叉反應(yīng)的可能。中藥中所含有效成分大部分為小分子，小分子與DNA的結(jié)合以DNA的空間結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性為基礎(chǔ)，這種結(jié)合作用包括共價(jià)鍵與非共價(jià)鍵結(jié)合兩種形式。大部分藥物與DNA的作用都是共價(jià)結(jié)合[17]。對(duì)于中藥中小分子及代謝組成分，大多不具有免疫原性。一種解決的思路就是通過將小分子成分群作為半抗原，與載體耦合成抗原，將小分子的結(jié)構(gòu)信息整合成抗原決定簇表達(dá)，經(jīng)過傳遞與芯片上相應(yīng)抗體特異性結(jié)合，從而達(dá)到識(shí)別目的[18]。由于抗原抗體之間交叉反應(yīng)的線性疊加較好，根據(jù)線性方程規(guī)則，只要各個(gè)線性組方程不共線性，即某一成分與抗體結(jié)合的交叉作用有兩個(gè)以上不同數(shù)值，即可測(cè)出半抗原濃度[19]。

3結(jié)語

在中醫(yī)基礎(chǔ)理論指導(dǎo)下應(yīng)用中藥，但是也要跟得上科技的發(fā)展速度，所以就要借助一些新的工具作為技術(shù)支持。目前已有不少關(guān)于生物芯片技術(shù)用于中藥的研究，此項(xiàng)技術(shù)在探索中藥作用靶點(diǎn)和機(jī)制，確定中藥有效部位，中藥材鑒定，道地藥材鑒別，中藥新藥篩選等方面發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)[20]。生物芯片有助于幫助闡明中藥或者復(fù)方的作用機(jī)制，在基因水平解釋疾病的發(fā)展進(jìn)程，有著推動(dòng)中藥走出國門的作用。

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編輯/申磊