生物芯片技术在临床检验医学中的应用

随着科学技术的发展，医疗技术的进步，基因序列数据、蛋白序列和功能数据等新 技术新理念快速增长，而传统的生物技术、生物医药技术逐渐被更快捷、更准确的自动化 生物技术所代替，生物芯片也随之应运而生。 1 生物芯片技术 生物芯片技术是生命科学和微电子学科发展的产物，是在固定芯片表面利用微加 工技术构建一个微型的生物化学系统，然后将支持物上固定的大量 DNA 杂交探针分子与带 荧光标记 DNA 或其他样品分子进行杂交，最后就可以通过探针分子杂交信号的强度，分析 监测信息和结果得出样品分子的数量和序列的一种生物技术。生物芯片技术是目前较为先 进的现代医学检验技术，在短时间内快速的测试和分析出基因、配体、抗原等生物活性物 质并准确地获取样品中的生物信息，提高检验效率，降低成本。目前生物芯片技术被领域 广泛使用并发挥着重要的作用，因此极具研究价值。 2 生物芯片的分类 目前生物芯片分类方式还存在一些分歧，没有一个较为明确的分类方式，但大致 为以下几类： 2.1 按载体材料进行分类 结合实践来看，生物芯片根据载体材料的不同，可以将芯片分为硅芯片、玻璃芯 片、陶瓷芯片、塑料芯片。使用最为广泛的是玻璃芯片，因其具有容易获得、荧光背景低、 使用方便等优点。但是随着蚀刻技术的发展以及材料价格的考虑，在未来塑料有可能成为 更为理想的材料。 2.2 按点样方式分类 根据芯片点样方式的不同，可将芯片分为两大类，一类是原位合成芯片，而原位 合成芯片包括：光引导聚合法、压电打印聚合法和分子印迹原位合成法；另一类是微矩阵 点样芯片，又细分为分喷点和针点两种。具体制备方法请参见本章第三节部分内容。 2.3 按芯片固定探针的不同分类 根据生物芯片固定探针的不同划分为基因芯片、蛋白质芯片或肽芯片、细胞芯片、 组织芯片等，一般可以归为基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室这三大类，并被广泛地应用 到临床检验医学中。基因芯片能够同时、快速、准确地对大量的基因组信息进行检测和分 析。蛋白质芯片更接近生命活动的物质层面，它是以蛋白质代替 DNA 作为检测目的物，利 用蛋白芯片加入与之特异性结合的带有特殊标记的蛋白质分子，通过对标记物的检测达到 对抗原抗体的互检。在检测的过程中需要极少量的蛋白质，稳定性好，灵敏度高，反应很 快，所以拥有比基因芯片更廣阔的应用前景。芯片实验室又称为微完全分析系统，是系统 集成和微刻技术结合与发展的产物，是生物芯片发展的最高阶段。它能够将样品制备、基 因扩增、核酸标记及检测融为一体，从而实现生化分析全过程。它的应用减少样本和试剂 的消耗，排除人为干扰，提高了分析速度和分析效率，还能够防止污染和实现自动化，并 成为重点研究方向。 2.4 按功能和用途分类 按功能和用途，生物芯片又可分为诊断芯片、测序芯片、表达谱芯片和基因差异 表达分析芯片等，并广泛地应用到临床医学检查之中，例如对乙、丙型肝炎双检基因诊断 主要就是运用。 2.5 其他芯片 除了以上 4 种分类，还有元件型的微阵列芯片、生物传感芯片、通道型微阵列芯 片等。 3 生物芯片技术在临床检验医学中的应用 3.1 遗传病监测 随着医学技术的进步，许多遗传病的相关基因已被定位，这为从基因状况诊断遗 传病奠定了基础。生物学家经过对患有遗传病或者传染病史的家族进行一系列研究，将某 一遗传病基因和一种或多种多样性联系在一起，相应的遗传病基因的染色体的合适位点就 能够通过这种联系具体定位出来，这不仅为基因治疗提供了有力的支撑，同时更为推动医 疗事业的发展做出巨大的贡献。例如：目前已能通过生物芯片技术高度准确和自动化地诊 断出患者是否患有地中海贫血，并成为地中海贫血的常规诊断技术。 3.2 肿瘤检测 肿瘤一直以来是医学界关注的焦点，从众多公开文献资料及医学专家研究来看， 基因变异是肿瘤形成的最根本原因，是否能找到抗肿瘤新药，一直是人们试图解决此类问 题的关键。肿瘤标志物是检测患者是否患有癌症的主要依据，传统的临床肿瘤检测方法需 要对多个肿瘤标志物项目进行检测，费力费时，不仅会给患者增添较大的经济压力，更重 要的是由于时间较长还可能延误最佳治疗时期。而生物芯片的出现为检测肿瘤的发生、发 展的相关基因及表达程度提供了便利，因为由肿瘤标志物构建的蛋白芯片能够同时准确而 高效的检测多种标志物，为肿瘤患者带来了福音，让他们能够早发现早治疗，而且能节省 大量的资金，减轻就医的压力。 3.3 病毒性疾病检测 病毒或细菌的感染是引起感染性疾病的主要原因。临床上对病毒或细菌的免疫标 志物以及病毒的核酸结构和体液病毒核酸的含量进行检测是诊断病因及采取针对性治疗的 关键，但传统的 ELISA 检测技术费用高且费时，而 DNA 测序、PCR 等检测方法技术难度大 和成本高，也难以广泛使用。生物芯片技术的引入，提高了检测效率和准确性。例如：极 大地提高对乙肝病毒（HBV）、丙肝病毒（HCV）引起的病毒性肝炎的检测效率。目前主 要是使用一些抗病毒（菌）药物对于病毒感染性疾病进行治疗，生物芯片技术的使用也为 分析抗病毒（菌）药物的作用机理、作用靶位和耐药性提供了基因学角度的解释，进一步 解决病毒（菌）产生耐药性问题。 3.4 自身免疫性疾病诊断应用 现阶段，医学界对于自身免疫性疾病的发病机理尚未完全明确，部分研究结果表 明其可能与遗传、免疫、环境、病毒感染等诸多因素有关，生物芯片技术能够根据基因和 蛋白的变化情况对各种自身免疫疾病进行分析，为自身免疫性疾病的临床诊断提供了新的 方向，并且为开发新的治疗药物提供了研究思路。 结语 临床医学诊断中引入生物芯片技术，对医疗事业产生了积极的影响，但在目前由 于生物芯片技术并没有得到完善也没有得到大面积推广，还存在一些问题需要我们解决： 例如该技术的研发和投入需要以昂贵的设备为基础，而且随着研发应用急剧增加，结论数 据和过程数据越来越泛滥等相关问题亟待我们去解决，但我们相信，每一种新技术的产生 都会有其自身的发展过程，随着生物芯片技术在不断地改进和完善，加上科学技术水平的 不断提高，其必将被广泛地应用，成为人类认识与探索生命、疾病的重要手段。 作者：张泽宇 参考文献 [1]杨巍巍.生物芯片技术在医学检验中的应用[J].].齐齐哈尔医学院学报， 2014，35（15）：2209-2210. [2]张志军，许伟.生物芯片检验技术在医学诊断中的应用[J].].中国医疗器械杂志， 2013，37（5）：355-357. [3]农朝赞.生物芯片技术在医学检验中的应用进展[J].].广西医学，2011，33（8）： 1038-1042. [4]李喜莹， 李珊珊. 生物芯片技术及其在临床检验医学中的应用进展[J].]. 分子诊断 与治疗杂志，2011，3（1）：62-67. [5] 李静. 医学检验中生物芯片技术的效果分析[J].]. 医学信息， 2014（4）：363. 医学检验属于现代医学中十分关键的组成部分，医院检验科需要依靠先 进的仪器设备，同时结合医生熟练的临床经验，为患者的分泌物、血液、排泄 物以及体液等标本实施化验和分析，化验结果能够成为临床医生进行正确诊断 的重要依據，在部分疾病的诊断和治疗中起到决定性作用。为了确保医疗质量， 降低误诊现象，需要提高检验质量，对标本实施全面科学的质量控制，避免标 本在采集以及化验期间受到污染，从而对化验结果产生影响，无法客观并且真 实的反应患者的病情。本文选取我院在过去一年之内所收治的接受医学检验患 者资料 100 例进行回顾性分析，现汇报如下。 1 资料与方法 1.1 一般资料 通过随机数字表法将我院在 2016 年 1 月到 2017 年 1 月所收治的接受 临床医学检验患者资料 100 例进行分组，平均每组 50 例；对照组中男 31 例， 女 19 例，患者中最低体重 40kg，最高体重 83kg，平均 52.8±5.3kg，患者发病 到入院时间最短 1 天，最长 8 天，平均 3.1±0.8 天，患者年龄最小 17 岁，最大 70 岁，平均 45.7±6.4 岁；研究组中男 30 例，女 20 例，患者中最低体重 4kg， 最高体重 82kg，平均 52.5±5.2kg，患者发病到入院时间最短 1 天，最长 9 天， 平均 3.8±0.3 天，患者年龄最小 19 岁，最大 72 岁，平均 45.6±6.2 岁；研究组 和对照组患者一般资料对比不存在统计学差异，能够开展比较。 1.2 方法 对照组 50 例患者在医学检验工作中通过常规管理模式进行质量控制管 理；研究组 50 例患者在医学检验工作中通过有针对性的管理模式进行质量控制 管理：为了防止由设备问题所引发的检验误差，需要改善检验技术环境，根据 医院以及患者的具体情况，选取最理想的设备，并且及时的进行更换，检验工 作人员需要进行严格的管理，要求其依照操作规范对设备进行操作，在记录患 者检验结果时，需要保持认真负责的态度，保质保量的完成工作；一些人员因 为受到工作限制，无法离开自己所在科室，因此需要监理沟通平台，提供良好 的信息交流机会完善各项考核制度，检验工作人员的技术质量和奖金以及升职 的挂钩，从而使工作人员的工作态度获得改善，提高检验技术水平。 1.3 疗效评价标准 比较研究组和对照组患者对于检验工作的满意度以及产生差错事件几 率；满意度评价标准：通过不记名打分模式，满分 100 分，得分在 80 分以上属 于满意，得分在 60 分到 80 分之间属于基本满意，得分低于 60 分属于不满意。 1.4 统计学处理 应用 SPSS15.0 软件分析，计量数据采用均数±标准差（x+s）表示，组 间比较采用 t 检验；计数资料采用百分比表示，数据对比采取 x2 校验， P>0.05，差异无统计学意义，P<0.05，差异具有统计学意义。 2 结果 研究组患者对于检验工作质量控制管理模式的满意度显著高于对照组， 在检验期间产生差错性事件的几率显著低于对照组，两组比较存在统计学差异 （P<0.05），详细数值见表 1。 3 讨论 影响临床医学检验工作质量的因素包括：检验设备不足，部分患者为 了第一时间看病愿意接受加床，在患者数量多设备少的情况下无法确保救治的 及时性，部分设备需求量大，患者需要长时间排队等候，在上述更新缓慢的基 础上，出现报告误差的几率非常高；欠缺沟通，检验工作人员所需要负责的工 作不同，在进行检验信息分析时，无法按照自己感觉进行，需要和医生进行交 流，有时检验工作人员愿意尝试先进检验方式，但是临床医生不认同，从而产