Nature子刊：强强联手打造“英特尔”蛋白芯片

斯坦福大学医学院和英特尔公司强强联手，在常用于计算机微处理器的硅芯片上直接合成了疾病相关的高通量多肽阵列，并展示了这一新技术的强大应用潜力。在这项研究中，半导体制作工序生产的芯片被成功用于狼疮患者的诊断，文章发表在八月十九日Nature Medicine杂志网络版上。

利用这一技术，研究人员将能够快速深入的分析蛋白间相互作用，从而加快药物研发。尽管这一新技术主要着眼于研究领域，但它同时也具有强大的疾病诊断潜力，还能够帮助医生针对特定患者选择最有效的治疗药物。

“在对患者进行临床诊断时，也许能很快确诊他们患有关节炎，但却无法快速判断他们所患的关节炎属于哪一种类型，”斯坦福大学医学副教授Paul (P.J.) Utz说，现有方法需要数天甚至一个星期来进行进一步确诊。“而现在我们能够同时检测数千种蛋白的相互作用，整合海量信息来诊断疾病类型和疾病的严重程度。也许在不久的将来，这一技术就能成为临床的常规检查项目。”

细胞中蛋白质的复杂相互作用形成了多种多样的生命机制，控制着细胞生长、免疫反应甚至导致疾病。要了解蛋白之间转瞬即逝的微观作用及其生物学效果，并不容易也相当耗时。

为此，Intel的研究人员采用制造半导体的光刻法，直接在硅芯片上成功合成了多肽阵列，并将其称为Intel芯片。随后斯坦福的研究人员利用这一技术，对数千种蛋白的相互作用进行了同时分析，以诊断疾病、评估治疗甚至研发更有效的新药。

研究人员希望能够最终将这种硅芯片整合到半导体回路，形成用于临床诊断等过程的微型计算机，为患者量身定做最合适有效的治疗方案。

这一新技术与DNA微阵列相似，是将多肽以一定的模式附着在固相基质上，检测时用细胞或血液的蛋白溶液与之反应，通过荧光信号来指示这一过程中的蛋白相互作用。不同的是，Intel研究人员并不是用机械臂将先合成好的蛋白点到阵列上，而是直接在硅芯片上进行蛋白合成。

这种技术具有多种优势，硅对蛋白的粘性比玻璃小，可以省去一些避免多肽随机结合基质的步骤。而且不同多肽可以在硅芯片上排列得更紧密，更有效利用空间。此外，硅与玻璃不同，硅不发荧光能使信号检测更容易。

斯坦福大学的研究人员检测了该芯片诊断狼疮患者的能力。狼疮是一种严重的自体免疫疾病，患者体内会产生抗体攻击细胞中的组蛋白。

“狼疮具有很高的多样性，有些类型特别严重，”Utz说。“约半数患者需要加强治疗。我们希望试验该芯片能否诊断出这类患者。”

研究人员利用针对组蛋白2B末端21个氨基酸的芯片，来检测患者体内针对组蛋白2B的抗体。这一技术成功鉴别出了那些病情特别严重的患者（他们的体内针对组蛋白2B的抗体表达水平很高），并且确定了各种抗体的特异性结合区域。这种详细的信息能够帮助研究人员了解疾病中发生异常的生物学过程，并有助于人们利用药物破坏、增强或者模仿细胞内的生物学反应来进行更有效的治疗。

目前研究人员正在使用这一新技术开发强力流感疫苗，同时也在尝试将蛋白三维折叠整合到该技术中以加强其分析蛋白相互作用的能力。