人类基因组测序的完成代表着后基因组时代的到来——生命科学的研究重点逐渐转移到细胞中的蛋白质。任何一种疾病在可见症状发生之前，可能已经有某些蛋白质发生变化，如果能够测知这些蛋白质的变化，就有可能在最早阶段作出疾病的诊断，甚至开创临床诊断的一种全新技术路线。目前，表面增强激光解析电离质谱（SELDI）技术为蛋白组学的研究提供了良好的技术平台。因此，本文就该技术的基本原理，特点及其在筛选疾病标志物中的应用状况作一综述。

1 SELDI蛋白质芯片技术的基本原理和特点

SELDI蛋白质芯片技术由蛋白质芯片系统和质谱仪组成。该技术的基本原理是根据蛋白质物理化学性质的不同，选择性地从待测生物样品中捕获配体，将其结合在经过特殊处理的蛋白质芯片上，用激光使蛋白质芯片表面结合的待分析物电离，形成质荷比不同的离子。根据这些不同质荷比的离子在真空电场中飞行的时间长短不同，绘制出质谱图，检测结果通过分析软件处理，可直接显示被测生物样品中各种蛋白质的分子量，丰度等信息。将某种疾病患者的图谱信息同正常人样本，甚至基因库中的图谱进行差异性比照、分析，从而发现有意义的疾病蛋白质标志物或质谱图谱。SELDI蛋白质芯片根据芯片表面的不同化学成分，可分为化学表面芯片和生物表面芯片。化学表面芯片可以检测未知蛋白质，生物表面芯片多用于检测已知相对应的蛋白质。化学表面芯片具有可发现低丰度、相对分子量小的蛋白质及灵敏度高等特点，并且要求样品量少，可直接检测不经处理的血清、尿液、脑脊液、细胞裂解液、支气管洗出液和各种分泌物等。因此，具有较广泛的应用前景。

2 SELDI蛋白质芯片技术在筛选疾病标志物中的应用 2.1 消化系统肿瘤

甲胎蛋白（AFP）在肝癌的早期诊断中存在特异性低的缺点，宋森涛等^[1]应用表面增强激光解析电离时间飞行质谱（SELDI-TOF-MS）技术，对肝癌、肝硬化、慢性乙型肝炎及健康对照组血清蛋白质进行检测。结果，质荷比（M/Z）为11 492.92的蛋白质波峰强度仅肝癌组增强，与患者的肝功能、AFP等均无相关性。该蛋白质诊断肝癌的灵敏度为50.8%，特异度为95.6%，对AFP阴性患者的实验室诊断可能具有辅助作用。邓昊等^[2]收集江汉大学附属医院1988～2003年胃癌根治性手术切除的、有完整病理学检查资料的标本140例。构建胃癌组织芯片，采用免疫组织化学法检测显示PTEN蛋白、Survivin蛋白和p21ras蛋白在胃癌组织中的表达情况。结果显示，PTEN蛋白表达是推测进展期胃癌的分子标志物。survivin蛋白表达是推测胃癌淋巴结转移及转移程度的分子标志物。PTEN蛋白、survivin蛋白及P21ras蛋白在胃癌中呈正相关关系。Christophe等^[3]应用SELDI蛋白质芯片技术对抽取的胰液样本进行研究分析，发现一种分子量165 700的肝-肠-胰相关蛋白I（HIP/PAP-I）。进一步研究表明，当胰液中HIP/PAP-I的浓度≥20 μg/ml时，患胰腺癌的可能性较其浓度＜20 μg/ml的高出21.9倍。在寻找结直肠癌特异性早期标志物中，高春芳等^[4]运用蛋白质芯片技术检测146例结直肠癌患者与62名正常人，32例结直肠良性疾病患者血清蛋白质的相对含量。结果发现，有10个蛋白质含量差异有统计学意义（P<0 .05）。检测准确率为98.3%，灵敏度和特异度分别为97.3%和100%。说明该方法可以快速、准确的检测结直肠癌，临床应用前景广阔。王全晖等^[5]应用蛋白质芯片技术，通过比较大肠癌手术前后及正常对照血清中的蛋白质谱，获得由分子量为5 972.67，5 927.21，6 113.48，5 908.55，4 292.51D这5个蛋白质组成的模板，此模板将大肠癌与正常人进行正确分组的分组率分别为97.5%和80%。

2.2 泌尿生殖系统肿瘤

吴登龙等^[6]通过对40例肾癌病人和40例正常人及40例非肾癌其他泌尿系统疾病的病人的尿液标本进行检测，结果在肾癌组发现4个潜在标记物，其诊断肾癌的敏感性为57.5%，66.7%，63.7%，65%，特异性为86.2%，95%，82.5%，75%。因此，SELDI-TOF-MS技术直接筛选出的肾癌尿液中的潜在标记物具有较好的临床应用价值。Viahou等^[7]通过对收集的94份尿液样本进行分析，结果在膀胱移行细胞癌（TCC）患者组中发现5个新的特异性蛋白标志物和7个蛋白质簇（分子量范围在3.3～133kD),且利用SELDI蛋白质芯片技术检测TCC蛋白标志物的灵敏度为87%，特异性为66%。Wright等^[8]运用SELDI蛋白质芯片技术不但快速、准确地检测到前列腺癌患者的前列腺特异性抗原（PSA），而且在前列腺癌患者的血清中发现3种具有免疫球蛋白捆绑因子活性的蛋白质，对前列腺癌的早期诊断有重要意义。Paweletz等^[9]应用SELDI蛋白芯片技术对乳头吸取液进行研究，发现乳腺癌患者中分子量为4233和9 470kD的蛋白质含量明显增高。这一发现为早期诊断乳腺癌提供了可靠依据。戴淑真等^[10]采用SELDI-TOF-MS技术，通过对53例卵巢癌及50例对照血清标本进行检测，结果筛选出卵巢癌差异表达明显的蛋白峰6个（P<0.05)。将发现的差异蛋白峰在Swiss蛋白数据库中搜索，发现相对分子质量11450 D蛋白峰与SI00 Z protein相符，其他的差异峰在数据库中没有与之相匹配的蛋白，提示可能为新的蛋白质。这一研究结果对于卵巢癌的早期诊断具有一定的临床意义。Wong等^[11]对35例浸润性宫颈鳞癌和27例年龄匹配的正常宫颈标本进行蛋白组学模式分析，通过比较并建立由7种差异蛋白组成的分类记分系统。应用该系统对宫颈癌早期诊断的特异性为100%，敏感性为89%。通过对这些特异性蛋白质进行鉴定，有助于发现宫颈癌肿瘤标志物。Yang等^[12]用SELDI-TOF-MS系统的4种不同蛋白芯片对21例子宫内膜癌和23例非肿瘤患者的内膜组织标本进行检测，从患者标本中筛查到一种特异性蛋白质chaperonin10,并用蛋白质印迹和免疫组化方法进行了验证。此项研究提示，chaperonin10有望成为子宫内膜癌早期诊断的血清或组织标志物。

2.3 呼吸系统肿瘤

廖萍等^[13]通过收集肺腺癌病人和正常对照人血清各50例，应用SELDI-TOF-MS技术寻找肺腺癌血清生物标志物。结果，肺腺癌病人血清蛋白图谱与正常对照组相比，存在10个差异表达蛋白，其作为肺腺癌病人的蛋白指纹图谱诊断灵敏度高达80%，特异性高达90%。为肺腺癌的早期发现提供一种新的、无创实验方法。Cho等^[14]应用蛋白芯片技术检测大量的鼻咽癌患者血清。结果发现，其特有的蛋白峰多次出现在相对分子质量1 116×103和1 118×103处，后经多肽分析和检索数据库，证实为血清纤维素A（SAA）及其异构体，对早期诊断具有一定的临床意义。

2.4 感染性疾病

张妍等^[15]用SELDI-TOF-MS技术研究人巨细胞病毒（hCMV)感染致婴儿肝炎综合征患儿的血清蛋白标志物。通过研究发现，一些特定的血清蛋白质分子如肝再生增强因子、前白蛋白和结合珠蛋白与肝功能密切相关，细胞因子p-防御素31，p-防御素8和巨细胞源性趋化因子等，可能与hCMV感染、感染后发病及感染后保护相关。 美国洛克菲勒大学艾伦戴蒙德艾滋病研究中心^[16]应用SELDI-TOF-MS技术，通过比较来自艾滋病患者、感染HIV但长期存活者和正常人的CD₈ T淋巴细胞的培养上清液，发现在免疫系统维持于相对正常水平的HIV感染的长期存活者中，存在一组蛋白质(分别为防御素1、a-防御素2和防御素3)水平的特异性升高。研究证明用特异性抗体将防御素从培养液中去除，能有效抑制人类免疫缺陷病毒(HIV)的增殖。SELDI-TOF-MS技术在其他传染性疾病的发病机制、诊断和防治等方面也取得了一些令人鼓舞的成果。Thulasimmn等^[17]运用SELDI-TOF-MS技术，比较了鼠疫杆菌在2种环境温度下的蛋白质(分别为抗原4和过氧化氢酶-过氧化物酶)全貌。Seo等^[18]分别用活的Sterne菌株和失活的Sterne菌株感染人巨噬细胞，然后用SELDI-TOF-MS技术分析巨噬细胞胞浆不同的蛋白质表达图谱，结果证明人巨噬细胞在炭疽杆菌的存活或逃逸中起着重要作用。Papadopoulos等^[19]将85例非洲锥虫病患者和146例对照组患者的血清加到芯片上。用SELDI-TOF-MS技术进行蛋白质组学研究。结果3种模式识别法(树形分类法、人工神经网络和遗传算法)应用于该疾病诊断的预测特异性和敏感性分别为100%和98.6%。Kmag等^[20]对74例急性SARS患者和1 067例非SARS患者的血清样品进行蛋白组学研究。结果发现，由4个新的标志物组成的模式识别分类树，其诊断SARS的敏感性和特异性分别为97.3%和99.4%。

2.5 心血管疾病

魏晓真等^[21]利用蛋白质谱的改变来研究急性心肌梗死(MAI)的血清标志物。结果在MAI病人与正常人之间质荷比(M/Z)8 130.44的蛋白质可作为鉴别诊断早期MAI的血清标志物，其对早期MAI的诊断优于肌钙蛋白和目前常用的心肌酶。McBride等^[22]在研究高血压的遗传基础中。将SELDI蛋白质芯片技术运用于基因与蛋白质功能关系的检测，提出对线粒体单核苷酸多态性(SHPs)突变基因的鉴定以及对一种非编码的小型核糖核酸(microRNAs)功能的研究将对进一步了解心血管的基因组学起到促进作用。

2.6 神经系统疾病

Davies等^[23]利用SELDI蛋白质芯片技术对老年痴呆症患者的脑脊液进行检测，发现了β-淀粉样蛋白肽(Aβ)可导致人脑产生神经系统退行性改变，并且论证了Aβ的差异性变体Aβ1-42对大脑神经细胞的毒性作用。Wadsworth等^[24]利用SELDI蛋白质芯片技术研究99例头颈部鳞状细胞癌患者和102例正常对照的血清蛋白质表达，发现分子量从2778～20800 Da的几种特异表达蛋白质。这种血清蛋白质表达图谱在筛选头颈部肿瘤中的灵敏度及特异性分别达83.3%与100%。

3 问题与展望

蛋白质芯片技术已成为当前蛋白质组学研究中较为理想的技术平台，但仍有一些不足：(1)在实验条件下蛋白质不稳定容易变质，且很难使全部蛋白结合到芯片表面上；(2)蛋白质研究中尚无PCR一样的技术，即在短时间内可扩增大量蛋白质；(3)细胞内不同表达形式的多种蛋白质的鉴定分析很难用一种芯片同时完成；(4)研究中所需的样品来源对象即对照组与患病人群中潜在的其他疾病状况可能会影响分析而产生错误的结果；(5)实验中，样本的储存、处理，缓冲液的配制，参数的设定等多为人工操作，由于各实验室均不完全相同，难免影响检测结果；(6)目前SELDI检测的仅仅是蛋白质荷比(M/Z)，对蛋白质性质、作用、空间结构等的研究还需要做大量后续工作，因此需要开发功能更强大的检测仪器。

尽管目前SELDI蛋白质芯片系统存在许多不足，但它提供了一个有效的分析手段。不仅可在临床医学领域用于发现和定义生物标志物，还可在基础研究领域用于研究蛋白质的修饰，蛋白质间相互作用，信号传导和酶促调节等，从而实现在蛋白水平直接大规模进行基因功能的研究。临床医师对疾病的诊断和分类将不再仅仅依赖于传统的组织病理学方法，疾病治疗方案的制订也将更加科学，对疾病预后的判断也更加准确。随着蛋白芯片技术及设备的进一步完善及推广应用，SELDI蛋白质芯片技术最终将成为人类疾病机制阐明和防治中的有力武器，对疾病的早期诊断和疗效监测等产生巨大推动作用。