定义和原理
蛋白质芯片（Protein Chip）又称蛋白质微阵列（Protein Microarray），是一种高通量的蛋白质分析技术。它是将大量不同的蛋白质分子（如抗体、抗原、酶等）有序地固定在经过特殊处理的固体支持物（如玻片、硅片、微孔板等）表面，形成蛋白质微阵列。当标记了荧光、放射性核素或酶等标记物的待检测样品（如细胞裂解液、血清、组织提取物等）与芯片上的蛋白质进行反应时，基于抗原 - 抗体结合、受体 - 配体结合、酶 - 底物反应等蛋白质间的相互作用，会产生特异性的结合信号。通过检测这些信号的位置和强度，可以对样品中的蛋白质进行定性和定量分析。
芯片类型及制作方法
按固定的蛋白质成分分类
抗体芯片：是最常见的一种蛋白质芯片。它将大量不同的特异性抗体固定在芯片表面，用于检测样品中相应抗原的存在和含量。制作方法通常是通过点样技术，将预先制备好的抗体溶液精确地点样到芯片表面，经过干燥、固化等过程，使抗体牢固地结合在芯片上。例如，在检测血清中的细胞因子时，可以使用细胞因子抗体芯片，通过检测不同细胞因子与相应抗体的结合信号，来确定血清中细胞因子的种类和浓度。
抗原芯片：主要用于研究抗体反应。将各种抗原固定在芯片上，可用于筛选和鉴定抗体。例如，在疫苗研发过程中，利用抗原芯片可以快速筛选出针对特定抗原的高效抗体。抗原芯片的制作可以采用化学偶联或物理吸附等方法将抗原固定在芯片表面。
酶芯片：在芯片表面固定各种酶，用于研究酶的底物特异性、酶活性以及酶抑制剂的筛选等。例如，将不同的蛋白酶固定在芯片上，通过加入含有底物的样品，观察底物被酶分解产生的信号变化，从而研究酶的活性和特异性。酶芯片的制作需要考虑酶的活性保存，通常会采用一些温和的固定化方法，如通过生物素 - 亲和素相互作用将酶固定在芯片表面。
按芯片的功能用途分类
功能检测芯片：主要用于研究蛋白质的功能，如蛋白质 - 蛋白质相互作用、蛋白质 - DNA 相互作用、蛋白质 - 小分子相互作用等。这种芯片可以通过将不同的蛋白质和其他生物分子（如 DNA、小分子化合物）固定在芯片上，观察它们之间的相互作用。例如，在研究信号转导通路中蛋白质之间的相互作用时，可以将通路中的关键蛋白固定在芯片上，加入细胞裂解液，通过检测信号变化来揭示蛋白质之间的相互作用关系。
表达谱芯片：用于检测生物样品中蛋白质的表达水平。它是将大量已知的蛋白质（如从 cDNA 文库表达得到的蛋白质）固定在芯片上，与待检测样品反应，通过检测结合信号的强度来反映样品中相应蛋白质的表达量。例如，在肿瘤研究中，使用肿瘤组织和正常组织的细胞裂解液分别与蛋白质表达谱芯片反应，对比分析芯片上各蛋白质结合信号的差异，从而发现肿瘤相关的蛋白质标志物。
检测方法
荧光标记检测：这是最常用的检测方法。在样品中的蛋白质与芯片上的蛋白质结合后，用荧光染料标记样品中的蛋白质或与结合反应相关的第二抗体。然后使用荧光扫描仪扫描芯片，检测荧光信号的位置和强度。例如，在抗体芯片检测细胞因子时，先用生物素标记细胞因子标准品和待检测样品，然后加入荧光标记的亲和素，亲和素与生物素结合后，通过荧光扫描仪检测荧光信号，根据荧光信号强度与标准曲线对比，确定细胞因子的含量。
化学发光检测：利用化学发光反应产生的光信号进行检测。在蛋白质结合反应后，加入化学发光底物，反应产生的化学发光信号通过化学发光成像仪进行检测。这种方法的优点是灵敏度较高，背景信号较低。例如，在酶芯片检测中，当酶与底物反应后，有些底物会产生化学发光产物，通过检测发光信号来确定酶的活性。
表面等离子体共振（SPR）检测：这是一种无标记的检测方法。当样品中的蛋白质与芯片表面的蛋白质结合时，会引起芯片表面折射率的变化，通过 SPR 传感器检测这种变化来反映蛋白质之间的相互作用。这种方法可以实时监测蛋白质结合和解离的动态过程，并且不需要对样品进行标记，对于研究蛋白质之间的亲和力等动力学参数非常有用。
应用领域
医学诊断：用于疾病的早期诊断和生物标志物的发现。例如，通过检测血清或组织中的蛋白质标志物，可以帮助诊断癌症、心血管疾病、自身免疫性疾病等。在癌症诊断中，蛋白质芯片可以同时检测多种肿瘤标志物，提高诊断的准确性。同时，还可以用于疾病的预后评估和治疗监测，观察治疗过程中蛋白质标志物的变化，判断治疗效果。
药物研发：在药物靶点的发现、药物筛选和药物作用机制研究等方面发挥重要作用。通过蛋白质芯片可以快速筛选与药物靶点相互作用的化合物，评估药物对蛋白质相互作用网络的影响。例如，在寻找新的抗癌药物靶点时，可以利用蛋白质芯片检测肿瘤细胞中与肿瘤发生发展相关的蛋白质之间的相互作用，筛选出可能的靶点蛋白，然后针对这些靶点进行药物筛选。
基础生物学研究：用于研究蛋白质的表达、定位、功能和相互作用等。例如，在细胞信号转导研究中，蛋白质芯片可以帮助揭示信号通路中蛋白质之间的相互作用顺序和调节机制。在蛋白质组学研究中，通过比较不同生理或病理状态下蛋白质表达谱的差异，发现新的蛋白质和蛋白质功能。