生物芯片技术及临床应用学习培训课件.ppt

1、LOGO生物芯片技术生物芯片技术及临床应用及临床应用Company Logo生物芯片的技术背景与发展前景生物芯片的技术背景与发展前景12生物芯片技术在临床中的应用生物芯片技术在临床中的应用21生物芯片的技术背景与发展前景生物芯片的技术背景与发展前景1 1生物芯片的技术背景与发展前景生物芯片的技术背景与发展前景12Company Logo 一、生物芯片的技术背景与发展前景一、生物芯片的技术背景与发展前景Company Logo生物芯片技术生物芯片技术是当代生物技术的重大是当代生物技术的重大变革变革 ！生物芯片技术始于20世纪80年代后期 其概念源于计算机芯片 其成熟标志为全球掀起的生物芯片产业化

2、热潮！Company Logo生物芯片技术的应用领域生物芯片技术的应用领域疾病诊断疾病诊断疾病防治疾病防治食品卫生食品卫生药物筛选药物筛选司法鉴定司法鉴定国家安全国家安全农业产质农业产质环境检测环境检测Company Logov 随着后基因组计划和生物信息论的发展，确定了随着后基因组计划和生物信息论的发展，确定了人体功能是许多大分子蛋白、小分子细胞因子、人体功能是许多大分子蛋白、小分子细胞因子、及信号转导因子相互作用、相互调节的结果，疾及信号转导因子相互作用、相互调节的结果，疾病也是如此。病也是如此。v 原有的测定方法已不能满足快速处理如此大量的原有的测定方法已不能满足快速处理如此大量的疾病相

3、关信息的需要，疾病相关信息的需要，因此人们致力于发展简因此人们致力于发展简便、快速、小型、廉价的生物检测技术。便、快速、小型、廉价的生物检测技术。低密度的蛋白芯片的出现就是针对这种低密度的蛋白芯片的出现就是针对这种需求而来的。需求而来的。Company Logo蛋白芯片蛋白芯片 目前临床上首先开发的是中低密度蛋白芯片。蛋白芯片严格的说仍属于血清学方法血清学方法，但由于生物芯片技术本身具有的突出优点，使此技术呈现出广阔的科学前景和良好的临床需求。v 蛋白芯片微矩阵根据需要设计为不同的样品，体蛋白芯片微矩阵根据需要设计为不同的样品，体现芯片的现芯片的高通量高通量特性。特性。v 层析动力学反应层析动

4、力学反应 Company Logo芯片芯片 VS ELISA 的优势的优势v 多项联检多项联检v 单人份操作单人份操作v 操作简单工作量少操作简单工作量少v 时间短时间短v 自带标准曲线自带标准曲线v 反射光，可减掉背景噪音反射光，可减掉背景噪音v 自动化读数自动化读数v 无污染无污染v 一次检测一项一次检测一项v 多人份操作多人份操作v 稀释样本稀释样本v 操作步骤多，耗时多操作步骤多，耗时多v 操作干扰大操作干扰大v 自定标准值自定标准值v 透射光，需要质控品对照透射光，需要质控品对照v 人工转化结果数据人工转化结果数据Company Logov生物芯片的种类生物芯片的种类 生物芯片：是一

5、种高度集成的平行化处理生物信息的指甲盖大小的薄片。依据芯片上固定的探针不同，可分为三类。核酸芯片核酸芯片 蛋白芯片蛋白芯片组织芯片组织芯片Company Logo蛋白芯片与传统检验方法比较蛋白芯片与传统检验方法比较 与传统方法比较具有以下优点：与传统方法比较具有以下优点：取样方便、操作简单、灵活性高、特异性强、取样方便、操作简单、灵活性高、特异性强、多指标、高通量、时间短以及立等可取！多指标、高通量、时间短以及立等可取！传统检验方传统检验方法的颠覆和法的颠覆和突破！突破！准确准确：镜检、细胞培养、：镜检、细胞培养、PCR、生化荧光、生化荧光、ELISA、滴金法、滴金法 早期早期 快速简便快速简

6、便 经济经济：性价比性价比Company Logo生物芯片诊断系统：生物芯片诊断系统：包括三大部分：包括三大部分：1、生物芯片、生物芯片 2、生物芯片阅读仪、生物芯片阅读仪 3、生物芯片分析软件、生物芯片分析软件Company Logo 二、生二、生物芯片技术在临床中的应用物芯片技术在临床中的应用 Company Logo 蛋白芯片临床应用：蛋白芯片临床应用：v 幽门螺杆菌抗体谱检测芯片幽门螺杆菌抗体谱检测芯片v 呼吸道病毒感染抗体谱检测芯片呼吸道病毒感染抗体谱检测芯片 Company Logo幽门螺杆菌幽门螺杆菌HPHP抗体谱检测芯片抗体谱检测芯片v尿素酶（尿素酶（UreUre）IgGIgG

7、v细胞毒素相关蛋白细胞毒素相关蛋白A A（CagACagA）IgGIgGv细胞空泡毒素细胞空泡毒素A A蛋白（蛋白（VacAVacA）IgGIgGv热休克蛋白热休克蛋白6060（Hsp60Hsp60）IgGIgGv硝基还原酶硝基还原酶(RdxA)IgG(RdxA)IgGCompany Logo幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，HP)v 寄居在胃幽门附近胃窦黏膜上的寄居在胃幽门附近胃窦黏膜上的革兰氏阴性杆菌革兰氏阴性杆菌。v HP能分泌的能分泌的尿素酶尿素酶，分解尿素生成氨和，分解尿素生成氨和CO2。氨在。氨在HP周围形成周围形成“氨云氨云”中和胃酸，对中和胃酸，对HP起保护作

8、用不被胃起保护作用不被胃酸杀灭，酸杀灭，HP还能产生热休克蛋白以保护自身蛋白不被还能产生热休克蛋白以保护自身蛋白不被胃酸破坏。胃酸破坏。v HP产生的各种保护性酶或蛋白对胃黏膜造成损害，产生的各种保护性酶或蛋白对胃黏膜造成损害，HP的的DNA可整合入宿主可整合入宿主DNA引起转化，导致胃黏膜的癌引起转化，导致胃黏膜的癌变。变。Company Logov 20052005年的诺贝尔生理学或医年的诺贝尔生理学或医学奖授予了澳大利亚科学家学奖授予了澳大利亚科学家沃伦和马歇尔。因为他们发沃伦和马歇尔。因为他们发现了导致胃炎和胃溃疡的细现了导致胃炎和胃溃疡的细菌菌幽门螺旋杆菌。幽门螺旋杆菌。该研究使人们

9、认识到胃溃疡是一种该研究使人们认识到胃溃疡是一种细菌感染性疾病。细菌感染性疾病。而而在在1982年发现这种细菌之前，胃溃疡的主要引发原因一直年发现这种细菌之前，胃溃疡的主要引发原因一直被认为是生活压力和生活习惯。事实上，被认为是生活压力和生活习惯。事实上，90%的十二指肠的十二指肠溃疡和溃疡和80%的胃溃疡都是由幽门螺旋杆菌引起的。的胃溃疡都是由幽门螺旋杆菌引起的。Company LogoHPHP的生物学特性的生物学特性vHP 菌株毒力不同。菌株毒力不同。v可释放空泡毒素（可释放空泡毒素（VacAVacA）和细胞毒素相关蛋）和细胞毒素相关蛋白白A A（CagACagA）的菌株，这种）的菌株，这

10、种HP被称为产毒型被称为产毒型HP。致病力更强致病力更强!Company LogoHP与疾病的关系v幽门螺杆菌是慢性活动性胃炎的主要原因，是幽门螺杆菌是慢性活动性胃炎的主要原因，是慢性萎缩性胃炎和胃溃疡的重要元凶，与胃癌慢性萎缩性胃炎和胃溃疡的重要元凶，与胃癌发生关系密切，已被世界卫生组织（发生关系密切，已被世界卫生组织（WHO）列为胃癌的列为胃癌的第一类致癌因子第一类致癌因子。v近年研究表明，幽门螺杆菌还是心血管疾病、近年研究表明，幽门螺杆菌还是心血管疾病、糖尿病等疾病的致病因子。糖尿病等疾病的致病因子。Company Logo HPHP流行病学调查表明，世界上一半以上成年人流行病学调查表明

11、，世界上一半以上成年人的胃内有此菌，发展中国家高于发达国家，的胃内有此菌，发展中国家高于发达国家，我国我国HPHP感染率高达感染率高达80%80%。儿童儿童期感染危险性很大。期感染危险性很大。1010岁龄感染率岁龄感染率40-60%40-60%。HPHP感染越早，患胃癌的可能感染越早，患胃癌的可能性越大，凡是儿童性越大，凡是儿童HPHP感染率高感染率高的地区成人胃癌发病率也高。的地区成人胃癌发病率也高。据流行病学调据流行病学调查，查，浙江地区浙江地区幽幽门螺杆菌感染率门螺杆菌感染率为为74%74%。Company Logov 近年来，儿科门诊发现不少儿童患慢性胃炎的病例，往近年来，儿科门诊发现

12、不少儿童患慢性胃炎的病例，往往由于被妈妈认为肚里有寄生虫而耽误了治疗。儿童患往由于被妈妈认为肚里有寄生虫而耽误了治疗。儿童患慢性胃炎有逐年增多的趋势，尤其是慢性胃炎有逐年增多的趋势，尤其是3 36 6岁的学龄前儿岁的学龄前儿童。针对儿童及家庭预防和根治幽门螺杆菌感染不仅对童。针对儿童及家庭预防和根治幽门螺杆菌感染不仅对胃部疾病而且对胃部以外的疾病的预防和治疗有非常重胃部疾病而且对胃部以外的疾病的预防和治疗有非常重要的意义要的意义。v医学专家认为对幽门螺杆菌感染的医学专家认为对幽门螺杆菌感染的早期发现和早期发现和及时治疗及时治疗是防治慢性萎缩性胃炎、胃癌的关键是防治慢性萎缩性胃炎、胃癌的关键环节

13、！环节！Company Logo第三次全国幽门螺杆菌感染若干问题共识报告第三次全国幽门螺杆菌感染若干问题共识报告(2007.8(2007.8庐山会议庐山会议)HpHp感染感染的诊断方法的诊断方法v侵入性方法，依赖于胃镜活检。侵入性方法，依赖于胃镜活检。快速尿素酶试验快速尿素酶试验(RUT)(RUT)、直接涂片染色镜检、组织切片、直接涂片染色镜检、组织切片染色镜检、细菌培养、基因检测方法染色镜检、细菌培养、基因检测方法(如如PCRPCR、寡核苷酸探、寡核苷酸探针杂交等针杂交等)、免疫检测尿素酶、免疫检测尿素酶(IRUT)(IRUT)。内镜与活检钳消毒不严格可造成医源感染。内镜与活检钳消毒不严格可

14、造成医源感染。v非侵入性检测方法，不依赖内镜检查。非侵入性检测方法，不依赖内镜检查。13C 13C或或14C14C尿素呼气试验尿素呼气试验(UBT)(UBT)、1515尿氨排泄试验、粪尿氨排泄试验、粪便便HPHP抗原检测、血清及分泌物抗体检测以及抗原检测、血清及分泌物抗体检测以及基因芯片和蛋基因芯片和蛋白芯片检测白芯片检测等。等。病人依从性较好。病人依从性较好。Company Logo第三次全国幽门螺杆菌感染若干问题共识报告第三次全国幽门螺杆菌感染若干问题共识报告(2007.8(2007.8庐山会议庐山会议)HPHP感染的诊断标准感染的诊断标准以下方法检查结果阳性者可诊断以下方法检查结果阳性者

15、可诊断HPHP现症感染现症感染：胃黏膜组织胃黏膜组织RUTRUT、组织切片染色、组织切片染色、HPHP培养三项中任一项培养三项中任一项阳性；阳性；13C-13C-或或14C-UBT14C-UBT阳性；阳性；HPSA HPSA检测检测(单克隆法单克隆法)阳性；阳性；血清血清HPHP抗体检测抗体检测阳性提示曾经感染阳性提示曾经感染(HP(HP根除后，抗体滴根除后，抗体滴度在度在5 5至至6 6个月后降至正常个月后降至正常)，从未治疗者可视为现症感从未治疗者可视为现症感染，须进行治疗，因染，须进行治疗，因HPHP不会自然消失。不会自然消失。Company Logov 组织细胞学：光镜法、电镜法组织细

16、胞学：光镜法、电镜法v 微生物学：快速尿素酶试验、分离培养微生物学：快速尿素酶试验、分离培养v 同位素跟踪：呼气试验（碳同位素跟踪：呼气试验（碳1313、碳、碳14 14）v 血清学：抗体检测血清学：抗体检测v 分子生物学：分子生物学：PCRPCRv 生物芯片技术：蛋白芯片生物芯片技术：蛋白芯片HPHP诊断方法诊断方法Company Logov生物芯片技术：蛋白芯片生物芯片技术：蛋白芯片 优点：低创伤、适应群体广范 特异性、灵敏性好 高通量、多指标 微型化和自动化。缺点：除菌治疗后，阳性结果会持续一段时间。建议复查时结合其他检测手段!Company LogoHPHP诊断新方法诊断新方法-蛋白芯

17、片蛋白芯片幽门螺杆菌抗体谱芯片检测幽门螺杆菌抗体谱芯片检测v 200ul 200ul血清、同时检测血清、同时检测5 5项指标项指标检测项目检测项目临临 床床 意意 义义CagA-IgGCagA-IgG阳性提示感染阳性提示感染HP CagA+HP CagA+毒力株，致病力较强，需治疗。毒力株，致病力较强，需治疗。VacA-IgGVacA-IgG阳性提示感染阳性提示感染HP VacA+HP VacA+毒力株，致病力较强，需治疗。毒力株，致病力较强，需治疗。Ure-IgGUre-IgG阳性提示感染阳性提示感染HPHP。Hsp60-IgGHsp60-IgG阳性与胃炎的严重程度及胃癌发生关系密切，需治疗

18、。阳性与胃炎的严重程度及胃癌发生关系密切，需治疗。RdxA-IgGRdxA-IgG阳性提示阳性提示HPHP对甲硝唑类药物敏感。对甲硝唑类药物敏感。Company Logov 流行病学调查显示，约流行病学调查显示，约40%40%的感染者体内的感染者体内HPHP并不致病，无并不致病，无需治疗。需治疗。v 现有检测方法现有检测方法如培养、快速尿素酶试验、呼气试验、如培养、快速尿素酶试验、呼气试验、PCRPCR等只能查等只能查有无HPHP感染，而感染，而是否致病无法判断是否致病无法判断，临床意义，临床意义不大。不大。v HpHp的的耐药性耐药性是是HPHP根除治疗失败的主要原因。据报道，经根除治疗失败

19、的主要原因。据报道，经典治疗药物的耐药率平均达典治疗药物的耐药率平均达50%50%以上，建议通过耐药检测以上，建议通过耐药检测才能确保治疗效果。才能确保治疗效果。v 研究发现胃癌患者中研究发现胃癌患者中Hsp60Hsp60抗体阳性率超过抗体阳性率超过70%70%，提示，提示Hsp60Hsp60与癌症胃癌密切相关。与癌症胃癌密切相关。HPHP芯片检测临床意义芯片检测临床意义Company LogoHPHP芯片检测临床意义芯片检测临床意义1 1、有利于对于门诊常规检测、有利于对于门诊常规检测(UBT(UBT或或RUT)RUT)阳性病阳性病人进行分流，并非人进行分流，并非HPHP毒力株、且临床症状不

20、毒力株、且临床症状不明显者无需治疗；明显者无需治疗；2 2、判断是否使用甲硝唑类药物进行、判断是否使用甲硝唑类药物进行HPHP根除治疗，根除治疗，使用何种治疗方案；使用何种治疗方案；3 3、判断胃部病变的严重程度和预后；、判断胃部病变的严重程度和预后；4 4、流行病学调查首选方法。、流行病学调查首选方法。Company LogoHP感染后治疗感染后治疗 最常用的根除最常用的根除HP三联疗法三联疗法v兰索拉唑兰索拉唑+克拉霉素克拉霉素+甲硝唑甲硝唑v兰索拉唑兰索拉唑+克拉霉素克拉霉素+阿莫西林阿莫西林Company Logo呼吸道病毒感染抗体谱检测芯片呼吸道病毒感染抗体谱检测芯片v 肺炎支原体（

21、肺炎支原体（MP）IgMIgMv 肺炎衣原体（肺炎衣原体（CP）IgMIgMv 合胞病毒（合胞病毒（RSVRSV）IgMIgMv 腺病毒（腺病毒（ADVADV）IgMIgMv 流行性感冒病毒（流行性感冒病毒（IVIV）IgMIgMv 副流感病毒（副流感病毒（PIVPIV）IgMIgMCompany Logov 呼吸系统疾病为临床常见病，人群普遍易感，冬、春季为多发季节。婴幼儿、老年人及免疫力低下者容易感染并具更大危险性。v 急性呼吸道感染急性呼吸道感染，是小儿时期最常见的疾病之一，发病率高。据统计，急性呼吸道感染约占儿科门诊患儿60%以上，肺炎占住院患儿1/3以上，且病情严重，死亡率高。v 我

22、国12省市小儿死亡原因的回顾调查表明：5岁以内死亡原因中以肺炎占首位，严重威胁小儿生命及健康成长。呼吸系统疾病呼吸系统疾病Company Logo肺炎和流感导致的死亡肺炎和流感导致的死亡v 美国美国CDC统计的肺炎和流感导致的死亡比例统计的肺炎和流感导致的死亡比例Company Logo近几年国内流行性报道近几年国内流行性报道v 武汉大学中南医院报道，武汉大学中南医院报道，20082008年年5 5月至月至20092009年年4 4月间因呼吸月间因呼吸道疾病住院的儿童中感染率最高的为道疾病住院的儿童中感染率最高的为甲型流感病毒、乙型甲型流感病毒、乙型流感病毒、腺病毒和肺炎支原体流感病毒、腺病毒

23、和肺炎支原体（Peng D.et al.Vorol J 2009;6:155)v 广东广东CDCCDC报道，报道，20062006至至20092009年感染呼吸道的病毒依次为年感染呼吸道的病毒依次为呼呼吸道合胞病毒、鼻病毒、甲型流感病毒、偏肺病毒、乙型吸道合胞病毒、鼻病毒、甲型流感病毒、偏肺病毒、乙型流感病毒、副流感病毒和腺病毒流感病毒、副流感病毒和腺病毒（Zou LR等，中华预防等，中华预防医学杂志医学杂志 2011；45:825-829）Company Logov“感染感染”是呼吸道系统疾病最常见的病因。病原体包括病毒、细菌、真菌、支原体等。v 呼吸道病毒呼吸道病毒一词并非是病毒分类学上的

24、名称，而是指主要以呼吸道为侵入门户，首先在呼吸道粘膜上皮细胞中增殖引起呼吸道以及全身感染，造成呼吸道及其他器官损害的病原体的总称。病原体的总称。v 临床上的急性呼吸道感染中有90-95%由以上病原体引起。Company Logo呼吸道感染的主要病原体呼吸道感染的主要病原体 引起呼吸道感染的病原体很多，主要病原体依次引起呼吸道感染的病原体很多，主要病原体依次为：呼吸道合胞病毒、腺病毒、流感病毒、副流为：呼吸道合胞病毒、腺病毒、流感病毒、副流感病毒、肺炎衣原体和肺炎支原体感病毒、肺炎衣原体和肺炎支原体一般引起流感样症状：一般引起流感样症状：v发热（体温高于发热（体温高于37.8，舌下温度），舌下温

25、度）v咳嗽和咳嗽和/或喉咙肿痛或喉咙肿痛重症者可发展为肺炎乃至死亡重症者可发展为肺炎乃至死亡Company Logov 不同地区引起呼吸道感染的病原体可能不同，但目前缺乏不同地区之间的比较研究v 同一地区不同时间引起呼吸道感染的主要病原体也不相同，需要及时监测病原体的流行情况v 鉴于目前合理应用抗生素的要求以及CRP、PCT等项目的广泛，区别病毒感染和非病毒感染已经不再是难题，而进一步确定病毒种类有助于临床对症治疗，因此需要对感染呼吸道的主要病毒进行一进步检测和鉴定关注呼吸道病毒关注呼吸道病毒Company Logo呼吸道感染常用检查方法：呼吸道感染常用检查方法：类别类别呼吸道病原体呼吸道病原

26、体常用检查方法常用检查方法病毒类病毒类呼吸道合胞病毒呼吸道合胞病毒 1 1、分离与鉴定；、分离与鉴定；2 2、抗原检测：免疫荧光；、抗原检测：免疫荧光；3 3、血清学检测特异性抗体、血清学检测特异性抗体腺病毒腺病毒流感病毒流感病毒副流感病毒副流感病毒衣原体类衣原体类肺炎衣原体肺炎衣原体支原体类支原体类肺炎支原体肺炎支原体Company Logo呼吸道病毒感染抗体谱检测芯片呼吸道病毒感染抗体谱检测芯片（100ul100ul血清，同时检测六项指标）血清，同时检测六项指标）v 肺炎衣原体(CP)IgMv 肺炎支原体(MP)IgMv 合胞病毒(RSV)IgMv 腺病毒(ADV)IgMv 流感病毒(IV

27、)IgMv 副流感病毒(PIV)IgMCompany Logo为什么要早期诊断？为什么要早期诊断？1、治疗针对性强、治疗针对性强诊断举例：诊断举例：病毒感染：病毒感染：血常规正常，呼吸道六联中支原体和衣血常规正常，呼吸道六联中支原体和衣原体全阴。抗病毒治疗。原体全阴。抗病毒治疗。细菌感染：细菌感染：血常规增高，呼吸道六联全阴。抗菌治血常规增高，呼吸道六联全阴。抗菌治疗。疗。支原体和衣原体感染：支原体和衣原体感染：血常规一般正常，支原体或衣血常规一般正常，支原体或衣原体阳性。针对性治疗。原体阳性。针对性治疗。Company Logo2、治疗有时效性、治疗有时效性v 大部分呼吸道病毒越早治疗效果越

28、好。大部分呼吸道病毒越早治疗效果越好。v 比如，在出现流感症状的比如，在出现流感症状的48小时内使用小时内使用奥司他韦效果最奥司他韦效果最好，过了这个时间段后疗效甚微。它主要通过干扰病毒从好，过了这个时间段后疗效甚微。它主要通过干扰病毒从被感染的宿主细胞中释放，从而减少甲型或乙型流感病毒被感染的宿主细胞中释放，从而减少甲型或乙型流感病毒的传播。这在的传播。这在2011版版流感诊疗指南流感诊疗指南中也有明确提到。中也有明确提到。Company Logo3、避免抗生素的滥用、避免抗生素的滥用v 准确的诊断能帮助医生确定是否使用抗生素来治疗病人。准确的诊断能帮助医生确定是否使用抗生素来治疗病人。v

29、滥用抗生素危害很多，最主要的是细菌耐药性问题。世界滥用抗生素危害很多，最主要的是细菌耐药性问题。世界上已出现多种上已出现多种“超级细菌超级细菌”，它们对许多抗生素耐药。同时，它们对许多抗生素耐药。同时，滥用抗生素还会导致滥用抗生素还会导致隐形伤亡隐形伤亡，对肌体和体质造成长远损，对肌体和体质造成长远损害。许多抗生素都是通过肝肾代谢的，滥用抗生素会引发害。许多抗生素都是通过肝肾代谢的，滥用抗生素会引发药物性肝炎或导致肾功能不全。药物性肝炎或导致肾功能不全。Company Logo呼吸道患者常规检查推荐方案：呼吸道患者常规检查推荐方案：血常规+呼吸道六联检测Company Logo呼吸道六联检测的

30、意义呼吸道六联检测的意义v 芯片检测能快速检测并区分呼吸系统疾病感染的病原体或芯片检测能快速检测并区分呼吸系统疾病感染的病原体或混合感混合感染染情况。情况。v 有利于临床有利于临床针对不同的针对不同的病原体，采用相应的抗病毒或抗菌等病原体，采用相应的抗病毒或抗菌等进行进行对症治疗对症治疗，以免延误病情。，以免延误病情。v 肺炎支原体（MP）、肺炎衣原体（CP）引起呼吸道感染的比例越引起呼吸道感染的比例越来越高，其检测日益受到临床重视。来越高，其检测日益受到临床重视。v 现有检测方法以培养为主，诊断周期长，给临床医生诊治带来不现有检测方法以培养为主，诊断周期长，给临床医生诊治带来不便，便，芯片快速检测，优势明显。芯片快速检测，优势明显。LOGO