組織芯片技術(shù)在消化道腫瘤研究中的應(yīng)用

羅成貴

【摘要】 組織芯片屬于高密度組織微點陣，其是高度集中諸多不同種類的組織標本，可以一次性篩選大樣本指標。同傳統(tǒng)石蠟切片相比，組織芯片的效率更高，被廣泛應(yīng)用于腫瘤學研究中，本文對組織芯片技術(shù)在消化道腫瘤研究中的應(yīng)用進行綜述。

【關(guān)鍵詞】消化道腫瘤; 生物芯片; 組織芯片技術(shù)

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2019.13.085 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6805（2019）13-0-03

核酸雜交理論中涉及生物芯片技術(shù)，20世紀90年代有關(guān)人員研究了分子生物及人類基因組計劃，在此過程中，生物芯片技術(shù)發(fā)展飛快[1]。其集合了諸多與生物醫(yī)學檢驗有關(guān)的材料，并將其集成在玻片等固像載體上，以與靶分子相互作用并行反應(yīng)的固相表明呈現(xiàn)出來。以固定于載體上的物質(zhì)成分為依據(jù)，將其分為蛋白質(zhì)芯片、基因芯片和組織芯片等，從本質(zhì)上來講，高通量篩選技術(shù)將生物醫(yī)學研究改變。自組織芯片提出開始，其身后廣大人民群眾關(guān)注，具有節(jié)省性、高通量及平行性等特點，可用于特定基因及其表達產(chǎn)物與相關(guān)性的研究中。

1 組織芯片的含義及其分類

組織芯片（TMA）又被稱為組織微陣列，其物質(zhì)成分屬于標本組織，研究人員利用原位PCR、熒光原位雜交和免疫組化等方法分析組織中特異性靶點[2-3]。其能夠在同一蛋白水平、RNA及DNA水平上檢測分析大量樣本，TMA能夠利用諸多標本分析某一特定基因，其與基本芯片區(qū)別顯著，基因芯片通常由單一的細胞系或者組織分析大量基因[4]。

根據(jù)TMA樣本含量大小將其分為高密度芯片、中密度芯片及低密度芯片。以組織來院為依據(jù)將其分為植物、動物及人類三種，其中人類組織芯片包括胚胎組織芯片、正常組織芯片及疾病組織芯片[4-5]。人類疾病組織芯片中，較為常見的一種是人類腫瘤組織芯片。腫瘤組織芯片包括預后組織芯片、腫瘤進展芯片和多腫瘤組織芯片。多腫瘤組織芯片有諸多腫瘤類型的芯片組成，其可以對不同腫瘤類型的分子進行篩選，腫瘤進展芯片可以對某種特定腫瘤不同時期的分子變化進行研究;預后芯片由;臨床隨訪資料的腫瘤樣本組成，可用于腫瘤預后分子改變檢測，以此明確腫瘤預后與因子間的關(guān)聯(lián)[6]。

2 組織芯片應(yīng)用分類

組織芯片具有較廣的使用范圍，其能夠用于靶基因特異表達治療、基因表達驗證、檢測、疾病診斷、藥物篩選、抗體及探針優(yōu)化方面[7-8]。相比于基因芯片技術(shù)，組織芯片不僅可以檢測RNA分子雜交或者DNA分子再叫，其中最為突出的即為其可以結(jié)合組織形態(tài)學特征及蛋白水平，可檢測蛋白水平及細胞水平定位，所以腫瘤病理中，特別是分子病理研究中，其應(yīng)用價值和潛力較大，現(xiàn)階段，較為常用的幾種組織芯片如下。

2.1 多腫瘤組織芯片

多腫瘤組織芯片組成成分以諸類型的腫瘤樣本為主，其主要用于給不同治療間分子表型差異進行廣泛篩選。有關(guān)人員制作了現(xiàn)階段規(guī)模較大的多腫瘤組織芯片，其組成成分包括10個受體蠟塊，其中涉及腫瘤的4 788例樣本包括130種，其中正常組織354例，轉(zhuǎn)移性癌709例。該類芯片在諸多候選基因方面具有重要作用，其能夠?qū)⒛[瘤組織與正常組織中的表達差異清楚地反映出來[9-10]。

2.2 演進組織芯片

演進組織芯片可以對特定腫瘤不同發(fā)展階段的分子病理改變進行檢測，能夠為研究腫瘤發(fā)生發(fā)展和浸潤轉(zhuǎn)移機制奠定基礎(chǔ)。例如，相對理想的前列腺癌“演進組織芯片”，其不僅涉及侵襲性癌、正常前列腺組織、臨床局限性癌、遠處轉(zhuǎn)移和激素治療后復發(fā)癌及良性前列腺增生等，同時還有不同Gleason分級的癌組織。有關(guān)人員通過免疫組化對同源盒基因NKX3.1在正常腫瘤組織及前列腺的表示進行檢測，結(jié)果提示NKX3.1能夠?qū)蜻M行抑制，其失表達與侵襲轉(zhuǎn)移及抵抗性治療存在緊密聯(lián)系[11]。

3 消化道腫瘤中組織芯片技術(shù)的應(yīng)用

就現(xiàn)階段國內(nèi)及國外資料來看，組織芯片被廣泛應(yīng)用于腫瘤研究當中，包括平滑肌肉瘤、陰莖癌和前列腺癌等。組織芯片技術(shù)應(yīng)用于腫瘤中，主要表現(xiàn)在腫瘤中免疫表型、篩選腫瘤標記物、聯(lián)合檢測基因芯片和腫瘤病因?qū)W等[12]。

3.1 肝癌

肝癌是現(xiàn)階段幾種由病毒直接引發(fā)的腫瘤，而乙肝病毒（HBV）是導致肝癌的首要因素[13-14]。聯(lián)合基因芯片技術(shù)及組織芯片，能夠?qū)BV與肝癌間的關(guān)聯(lián)進行研究。有關(guān)人員研究過程中發(fā)現(xiàn)肝癌中存在羧酸末端截斷的HBX，羧酸末端截斷型HBx也就是3端的X基因不具備完整的HBx，而完整的HBx中，有HBx-Ab2和HBx-Ab1，而截斷的HBx僅包括HBx-Ab1，通過該方法實施認定，為了對肝癌中羧基末端截斷型HBx有關(guān)作用進行驗證，有關(guān)人員通過基因芯片聯(lián)合組織芯片檢測了肝癌中基因芯片技術(shù)，組織芯片結(jié)果提示HCC中，羧基末端截斷型HBx表達占比大約是79.3%?；蛐酒Y(jié)果提示HepG2-X1有助于健康細胞增殖，抵抗細胞凋亡，最后獲得肝癌發(fā)生期間羧酸截斷的HBx蛋白的作用。此外，有關(guān)人員針對RNA及PCR印記雜交驗證了基因芯片及組織芯片等，結(jié)果顯示基因芯片及組織芯片具有較強的可靠性[15-16]。除此之外，組織芯片依然可以對較為罕見的肝癌類型進行研究，有關(guān)人員通過包含肝纖維板層型肝癌、正常肝組織、肝癌、膽管癌及肝局灶性結(jié)節(jié)性增生組等組織開展研究，結(jié)果提示纖維板層肝細胞癌與FGFR1及mTORC1存在緊密關(guān)聯(lián)。

3.2 胃癌

胃癌是導致我國人口死亡的第三原因，每年死于胃癌患者大約70萬余人。通常情況下，胃癌的發(fā)生與諸多環(huán)境因素存在緊密聯(lián)系。胃癌診斷和治療期間，胃癌發(fā)生機制及發(fā)生起著關(guān)鍵性作用。有關(guān)人員針對采用由正常胃黏膜、上皮內(nèi)瘤變和胃癌集成的進展組織芯片對胃癌中Cofilin1表達的意義進行驗證，結(jié)果提示，胃癌、上皮內(nèi)瘤變組織及正常胃黏膜組織中，Cofilin1占比分別是78.95%、66.67%和36.67%，其關(guān)聯(lián)因素包括分化程度、臨床分期、胃癌腫瘤大小及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，而且與胃癌預后效果及進展有關(guān)，其是導致胃癌侵襲轉(zhuǎn)移的主要生物標記物[17-19]。

臨床中，胃癌分子靶向治療逐步開始應(yīng)用，Her2因子原癌基因產(chǎn)物中，單克隆抗體指的是曲妥珠單抗，其能夠結(jié)合Her2，間接將抗腫瘤作用發(fā)揮出來，現(xiàn)階段，其被廣泛應(yīng)用于乳腺癌中Her2表達以陽性呈現(xiàn)出來的患者治療中。為了對胃癌中Her2表達進行炎癥，有關(guān)人員創(chuàng)建了包括低密度胃癌標本和高密度胃癌標本的組織芯片，對照組為非腫瘤性胃黏膜標本，結(jié)果提示非腫瘤胃黏膜表達中，Her2以陰性呈現(xiàn)出來，而且僅存在與部分腸型胃癌表達當中，胃癌表達中，Her2差異性較為明顯，所以，就同種形態(tài)學表型但是存在不同分子表型的胃癌患者來講，應(yīng)實施非同種治療方案[20]。

3.3 食管癌

盡管食管癌發(fā)生率較胃癌低，但是5年生存率較其更低。近些年來，食管癌患者5年存活率不斷提升[21-22]。食管癌中，組織芯片被廣泛應(yīng)用其中，其能夠用于食管癌中上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化及食管癌B7-H1預后檢測當中。組織芯片技術(shù)具有較強的可靠性，有關(guān)人員通過RNA原位雜交方式對組織芯片在正常食管黏膜及食管癌間的關(guān)聯(lián)及意義進行了研究，與此同時，相關(guān)人員對組織芯片在結(jié)果中的可信度進行研究，同時采用qRT-PCR開展驗證操作。

3.4 大腸癌

大腸癌具有較高的肝轉(zhuǎn)移發(fā)生率，其可以通過組織芯片對大腸癌轉(zhuǎn)移瘤實際狀況進行研究[23]。相關(guān)人員就直腸癌肝轉(zhuǎn)移術(shù)后患者預后及標本信息研制了預后組織芯片，其主要用于驗證患者預后與腫瘤浸潤淋巴細胞計數(shù)間關(guān)聯(lián)，結(jié)果提示，大量調(diào)節(jié)性T細胞具有較差的預后效果，其可能與免疫抑制存在關(guān)聯(lián)，腫瘤免疫反應(yīng)被視為判定大腸肝轉(zhuǎn)移預后狀況的主要指標。聯(lián)合組織芯片與其他技術(shù)，能夠?qū)Υ竽c癌有關(guān)腫瘤標志物進行篩選。有關(guān)人員針對生物標志物膜蛋白驗證進行了深入研究，首先，篩選息肉及大腸癌中的5 566種蛋白，通過TMHMM算法、去細胞成分法和質(zhì)譜選擇反應(yīng)檢測技術(shù)等方法，將PDGFRPB、CPRC5A及ITGA5等篩選出，該類物質(zhì)與大腸癌存在緊密關(guān)聯(lián)[24]。同時也可以對C8orf55這個功能尚不明確的蛋白進行篩選，有關(guān)研究人員通過包含較為常見的14種腫瘤和13中正常組織制作形成的組織芯片，其可以對蛋白在不同組織表達中的正常狀況進行了解，結(jié)果提示，正常結(jié)腸組織中，結(jié)腸癌中的C8orff55表達更高，據(jù)有關(guān)資料顯示，C8orff55被視為結(jié)腸癌生物標志物。

3.5 胰腺癌

同大腸癌相比，胰腺癌具有較差的預后效果，而且具有較高的病死率，其具有治療難度大、容易轉(zhuǎn)移及發(fā)現(xiàn)難度大等特點，及早診斷、發(fā)現(xiàn)和治療尤為重要。有關(guān)人員通過胰腺癌組織芯片檢測Oct4及NanogOct4，結(jié)果提示，化生管中，NanogOct4及Oct4具有較強的表達性，然后通過金黃地鼠胰腺癌模型開展驗證，結(jié)果提示15周可發(fā)現(xiàn)化生管，24周組織中發(fā)現(xiàn)胰島管內(nèi)癌，對于早期腫瘤來講，其存在上述有關(guān)因子，有關(guān)人員認為NanogOct4及Oct4與早期胰腺癌有關(guān)。對與預后效果有關(guān)的標志物進行選擇，該階段尤為重要，其可以為靶向有關(guān)治療提供重要數(shù)據(jù)參考。有關(guān)人員通過預后組織芯片對比了諸多個腫瘤標志物，結(jié)果提示，同其他標志物相比，間皮素及MUC1可以更好地對胰腺癌預后效果進行了解。MiRNA屬于內(nèi)源性非編碼RNA分子，其與患者診斷胰腺癌、治療胰腺癌、胰腺癌預后效果及治療效果等存在緊密聯(lián)系。有關(guān)人員針對免疫組化及原位雜交方法對胰腺癌組織芯片中miR-150將其靶蛋白c-Myb、MUC4等進行檢測，同時也可以檢測胰腺癌中表達狀況，以此獲取胰腺癌預后及靶蛋白預后有關(guān)狀況。

4 TMA的不足

盡管組織芯片存在諸多優(yōu)點，但是其依舊存在一定缺陷[25]。例如，由于腫瘤一致性，所選擇的樣本無法代表全部的腫瘤組織，制備期間，需要具備專業(yè)的設(shè)備及人員，而且需要較大的制作成本，伴有抗原化等問題。與此同時，截至目前，依舊欠缺自動化組織芯片制作工藝，信息處理系統(tǒng)尚不完善、標本移位及脫片等。

5 結(jié)語

組織芯片具有節(jié)省性、高通量等特點，因此被廣泛應(yīng)用于腫瘤當中，而且在分子病理學中取得了顯著效果。其依舊存在諸多發(fā)展前景，現(xiàn)階段，大部分組織芯片在腫瘤研究中廣泛使用，未來發(fā)展期間，可能用于神經(jīng)系統(tǒng)、炎癥及心血管系統(tǒng)等肺腫瘤疾病中。組織芯片還可以采用轉(zhuǎn)基因動度，通過特定基因表達實現(xiàn)靶向治療疾病。

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