组织芯片.

组织芯片的概念及原理关键词：细胞株肿瘤细胞菌种保藏中心 ATCC 中国微生物菌种网北京标准物质网组织芯片(tissue chip)，也称组织微阵列(tissuemmroarray)，该技术是将数十个甚至上千个不同个体组织标本以规则阵列方式排布于同一载体上，进行同一指标的原位组织学研究，是一种高通量、大样本以及快速的分子水平分析工具。

组织芯片的制作原理与单个切片相同，只是样本数量增加。

组织芯片的种类包括人的常规石蜡包埋样本的组织芯片、各种实验动物的组织芯片、细胞株及一些病原微生物的芯片等。

在已有的石蜡包埋组织芯片的基础上，Feizo等创建了冷冻组织微阵列技术。

近年来出现了一种新技术，称为下一代组织芯片技术(next-generation tissue。

microarray，ngTMA)，该技术将组织学专业知识与数字化病理技术及自动化组织芯片技术相结合，能精准定位所需要的组织区域或细胞类型，避免无效组织的出现，有助于肿瘤微环境中的病理学研究。

组织芯片主要用于各种原位组织技术实验中，包括常规形态学观察、各种特殊染色、免疫组织化学染色、核酸原位杂交、原位PCR、荧光原位杂交、原位RT-PCR和寡核苷酸启动的DNA合成(PRINS)等；其次用于临床和基础的研究，如分子诊断、预后指标筛选、治疗靶点定位、抗体和药物筛选、基因和表达分析等。

组织芯片的设计应考虑组织的种类及芯片上每一样本组织片的大小。

此外，组织片的大小对某一器官或组织所存在病变的代表程度如何也是考量因素。

一般而言，芯片上组织样本数量越大，组织的面积越小，细胞数量也越少。

在直径约为2mm的组织芯片上有约100000个细胞，而在直径为0．6mm的组织片上只有约30 000个细胞，故在组织芯片的设计中并不是组织片的数量越多越好，最常用的组织芯片的样本含量仍以60～100个为主，组织片的直径可为2mm，这样既可提供较大面积的组织进行形态学观察，又可定位和半定量观察免疫组化或原位杂交等的检测信号(图9-7-1)。

组织芯片与临床病理首都医科大学附属北京天坛医院张丽敏1998 年， Konoen 等在美国 NatureMedicine 上发表了制作组织芯片用于乳腺癌 p53 基因扩增及其表达蛋白水平的研究，并首次提出了组织芯片的概念。

随后 Moch 等对肾癌，Scharan 等对不同类型肿瘤， Richter 等对尿道膀胱癌的组织芯片进行了免疫组织化学和原位分子杂交等研究，使得世人对组织芯片有了进一步的认识。

一、组织芯片的概念和特点（一）组织芯片的概念：组织芯片 (tissuechip) ，又叫组织微阵列(tissuemicroarrays ， TMA), 是将许多不同个体组织标本以规则阵列方式排布于同一载玻片上，进行同一指标的原位组织学研究。

组织芯片是生物芯片技术的一个重要分支。

组织芯片与基因芯片和蛋白质芯片一起构成了生物芯片系列，使人类第一次能够有效利用成百上千份组织标本，在基因组、转录组和蛋白质组三个水平上进行研究，被誉为医学、生物学领域的一次革命。

组织芯片技术作为一项新兴的生物学研究技术，正以它绝对的优越性展示着自己的潜力。

（ ppt5 ）图表显示的是组织芯片与基因芯片、蛋白芯片的区别。

（二）组织芯片的特点：体积小，信息含量大，获得大量结果，减少试验误差。

省时、省力、经济，有利于原始蜡块的保存。

二、组织芯片的分类（一）根据芯片上样本含量的多少：可分为低密度芯片 (<200 点 ) 、中密度芯片(200 ～ 600 点 ) 和高密度芯片 (>600 点 ) 。

目前国际上常用的 TMA 的标本量多为 60-100 个，组织片的直径在 2mm 左右。

一般情况下，在直径 2mm 的组织片上有约 100000 个细胞，而直径 0.6mm 的组织片上仅有约30000 个细胞。

（二）按组织来源：可分为人类组织芯片、动物组织芯片和肿瘤组织芯片。

1. 人类组织芯片又分为正常组织芯片、疾病组织芯片和胚胎组织芯片；其中的疾病组织芯片又分为恶性肿瘤组织芯片、良性肿瘤组织芯片和其他疾病组织芯片。

组织芯片初步学习13临七卓医 韦卢鑫 1330705103组织芯片是将数十至上千个小组织整齐地排放在一张载玻片上而制成的组织切片。

它分为多组织片,组织阵列和组织微阵列。

组织芯片的特点是:体积小, 信息含量大, 一次性实验即可获大量结果。

组织芯片可用于组织中的DNA 、RNA 和蛋白质的定位分析和检测。

像普通组织切片一样, 可做HE染色、特殊染色、免疫组织化学染色、DNA 和RNA 原位杂交、荧光原位杂交。

组织芯片蜡块可做100 ～ 200 张连续切片。

这样用同一套组织芯片即可迅速的对上百种生物分子标记(如抗原, DNA 和RNA)进行分析、检测。

因此组织芯片技术是建立疾病, 特别是肿瘤的生物分子文库的强有力的工具。

图1 组织阵列由41 例淋巴瘤组织组成, 组织的直径是2.0 mm图2 组织微阵列由200 多不同发展时期的膀胱癌组织组成,组织的直径是0.6 mm组织芯片的基本制作方法:通过组织芯片制作机细针打孔的方法, 从众多的组织蜡块中采集到数十至上千的圆柱形小组织, 并将其整齐排放到另一个空白蜡块中而制成组织芯片蜡块。

然后, 对组织芯片蜡块进行切片, 再将切片转移到载玻片上而制成组织芯片。

组织芯片的应用有：（1）寻找疾病基因：:组织芯片与基因芯片配合使用在寻找疾病基因中有很好的互补作用。

具有强大的检测基因的功能利用这些新技术,但是, 这些技术不能将原发改变的基因和继发改变的基因区分开来。

换句话说, 在这些改变的基因H ＆E 染色部分从乙醇固定多肿瘤阵列（A ）四个数组元素：肾癌（B ），鳞状细胞癌肺（C ）中，小叶浸润性乳腺癌（D ）和结肠癌（E ）。

B-E ，x400。

中哪些是真正的肿瘤基因, 哪些是次要的和无关的基因, 基因芯片技术不能解决这些问题。

因此, 基因芯片筛选出的候补肿瘤基因必需放到大量的实际病例中去检验, 并且还需大量体外功能实验和体内实验的验证。

将基因芯片筛选出的基因作成探针, 再将探针与组织芯片中众多的肿瘤组织进行荧光原位杂交, 然后找出哪些基因与肿瘤有关。

SOP一、总纲1.简介1. 1 原理组织芯片（tissue chip），又称组织微阵列（tissue microarray ，TMA），是生物芯片（组织芯片、基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片）技术的一个重要分支，是将许多不同个体组织标本以规则阵列方式排布于同一载体（使用载玻片最多）上，利用免疫组化、原位杂交等技术分析目的基因的表达差异，进行同一指标的原位组织学研究。

1.2 组织芯片的发展及其应用组织芯片的雏形是Barrifora 等（1986）最早建立的；Wan 等（1987）创造了带有一个管中空隙中心的石蜡嵌入来决定单克隆抗体的染色模式，经过10 年发展，Kononen 等（1998）首先提出组织芯片（tissue chip ，TC），并首次成功运用组织芯片技术对乳腺癌组织中6 种基因的表达情况进行了研究，证实了该技术的实用价值并宣告组织芯片概念的诞生。

Fejzo 等（2001）成功的研制出冰冻组织芯片并利用它进行了非放射性RNA 原位杂交，荧光原位杂交（FISH）和免疫组化等试验。

目前组织芯片技术已广泛应用于人类基因组学研究、疾病相关基因验证、新药的开发与筛选、治疗过程的追踪和预后等方面的研究。

由于组织芯片技术能在细胞水平定位和蛋白质水平检测，实现基因及其表达产物与组织形态学研究相结合，所以在肿瘤病理学研究中价值极大，目前结合免疫组织化学和原位杂交技术在组织芯片上对各种不同肿瘤的研究相对成熟，国内外研究报道已囊括各种消化道肿瘤、泌尿系肿瘤、妇科肿瘤、呼吸道肿瘤及各种软组织瘤等。

不仅要建立规模化的各类型肿瘤的组织库，还要建立正常组织的组织库，使组织芯片的构建形成系统化，为人类攻克癌症提供试验材料。

该技术自1998 年问世以来，以其大规模、高通量、标准化等优点得到大范围的推广应用。

其最大优势在于，芯片上的组织样本实验条件完全一致，有极好的质量控制。

节省时间、节省试剂更是显而易见的。

将数十至上千个小组织整齐地排列在一张载玻片上而制成的组织切片，主要用于研究同一种基因或蛋白质分子在不同细胞或组织中表达的情况。

组织芯片制作流程及注意事项一、组织芯片（OrganonChip，简称OoC）技术作为生物医学工程领域的创新之一，旨在模拟人体器官的微环境，为药物测试和疾病研究提供高度精确的实验平台。

本文将详细探讨组织芯片的制作流程及在实验过程中需要注意的关键事项。

二、组织芯片制作流程1. 设计与布局制作组织芯片需要一个精确的设计。

设计师必须考虑到模拟器官的结构、功能需求以及与外部环境的交互。

在这一阶段，CAD（计算机辅助设计）软件和仿真工具被广泛用于模拟和优化设计。

2. 材料选择与预处理选择合适的材料对于组织芯片的成功制作至关重要。

常用的材料包括聚合物、玻璃和硅等。

在使用前，这些材料通常需要经过表面处理或功能化，以增强其生物相容性和化学稳定性。

3. 制造芯片基板制造芯片基板可以通过微纳米加工技术实现，例如光刻、蚀刻和沉积。

这些技术能够精确地控制微米级的结构和通道，以满足组织芯片对于结构复杂性和流体动力学特性的要求。

4. 组织细胞培养一旦芯片基板制备完成，就可以开始进行细胞培养。

选择适当的细胞类型并将其培养在芯片内部的指定区域。

这需要严格控制细胞密度、培养介质和培养条件，以确保细胞的健康和功能活性。

5. 模拟生理环境组织芯片的核心是模拟器官的生理环境。

通过微流控技术控制介质的流动和化学梯度，模拟体内器官的微环境。

这不仅包括细胞的供养和排泄，还涉及到机械性刺激和生物化学信号的模拟。

6. 数据采集与分析在进行实验过程中，必须实时采集和分析数据。

传感器和成像设备用于监测细胞的生长状态、药物反应和疾病模型的进展。

数据分析则需要利用统计学和计算模型来解释实验结果并提取关键信息。

三、注意事项1. 生物安全性组织芯片设计和制作过程中必须严格遵循生物安全性标准。

使用的材料和培养条件必须能够保证细胞的健康和稳定性，避免对实验人员和环境造成潜在风险。

2. 实验重复性为了确保实验结果的可靠性和可重复性，必须严格控制每一批次组织芯片的制作工艺和细胞培养条件。

现成组织芯片进行免疫组化的方法学免疫组化技术是生物学和医学领域中一种重要的实验方法，它通过特异性抗原与抗体的结合反应，实现对细胞或组织中特定蛋白质的定位和定性分析。

组织芯片（Tissue microarray, TMA）作为高通量分析工具，可以同时对大量样本进行免疫组化研究。

本文将详细介绍使用现成组织芯片进行免疫组化实验的方法学。

一、实验材料与试剂1.现成组织芯片：包含多种不同类型的组织样本。

2.抗体：一抗、二抗及HRP标记的三抗。

3.DAB显色剂：3,3"-二氨基联苯胺（Diaminobenzidine）。

4.封闭血清：与一抗来源相同的物种血清。

5.0.01M PBS缓冲液（pH 7.4）。

6.0.01M柠檬酸钠抗原修复液（pH 6.0）。

7.脱水剂、透明剂、封片剂。

二、实验步骤1.组织芯片预处理：将组织芯片放入柠檬酸钠抗原修复液中，微波炉加热至沸腾，持续10-15分钟，自然冷却至室温。

2.封闭：使用封闭血清对组织芯片进行封闭，37℃孵育30分钟。

3.一抗孵育：甩掉封闭血清，滴加一抗，37℃孵育1-2小时或4℃过夜。

4.二抗孵育：甩掉一抗，滴加二抗，37℃孵育30分钟。

5.三抗孵育：甩掉二抗，滴加HRP标记的三抗，37℃孵育30分钟。

6.显色：甩掉三抗，滴加DAB显色剂，室温显色3-10分钟，自来水冲洗终止显色。

7.复染：使用苏木素-伊红（H&E）复染，脱水、透明、封片。

三、结果观察与分析1.显微镜下观察组织芯片各样本的免疫组化染色情况。

2.分析阳性细胞、阳性信号强度以及阴性对照等，判断抗体与抗原的结合情况。

四、注意事项1.组织芯片在实验过程中需保持湿润，避免干燥。

2.抗体稀释比例、孵育时间及温度需根据实验条件进行优化。

3.显色时间需严格控制，避免过度显色影响观察。

4.实验过程中应设立阴性对照和阳性对照，以保证实验结果的可靠性。

总结：使用现成组织芯片进行免疫组化实验，可以在短时间内对大量样本进行研究，提高实验效率。

组织芯片技术原理及应用一、组织芯片技术基本原理组织芯片技术又称为组织微阵列技术，是近年来基因芯片技术的发展和延伸，属于一种特殊芯片技术，具有体积小、信息含量高、可根据不同的需要进行组合和设计的特点，一次性实验即可获大量结果。

将数百个乃至数千个不同来源的组织粘贴到同一张固相载体如玻璃片或硅片上，形成组织微阵列。

组织芯片技术可以迅速测试临床标本组织，和其他技术联合应用能够迅速筛选新的基因分子并评估其生物学作用，进一步在大批量样本中证实这种作用，有助于建立与诊断、治疗和预后相关的各种参数，从而构成完整的基因检测体系。

这对人类基因组学的研究与发展，尤其对基因和蛋白质与疾病关系的研究、疾病相关基因的验证、新药开发与筛选、疾病的分子诊断、治疗过程的追踪和预后等方面具有实际意义和广阔的应用前景；在形态学教学工作中亦具有十分重要的实用价值。

二、组织芯片在医学领域中的应用（一）组织芯片在肿瘤研究的应用1.组织芯片在肿瘤诊断中的应用目前大多数肿瘤诊断是依靠形态学的改变来确定的。

但是，肿瘤可能还未发生形态学的改变或其改变不具有特征性，如何早期发现肿瘤并进行诊断，是医学研究的重点。

在寻找肿瘤诊断标志物时，可将肿瘤和正常组织放在同一芯片上进行比较。

2.组织芯片在肿瘤分类中的应用不同分类的肿瘤由于其组织学类型和肿瘤细胞功能状态及其特异性受体的不同，治疗方案、疗效及预后均不同。

这种以组织芯片技术和免疫组织化学表达谱为基础的分子生物学分类系统为肿瘤分类开辟一个新的途径。

3.组织芯片在肿瘤的浸润转移研究中的应用肿瘤浸润转移是一个多步骤、多基因调控的复杂过程，其具体分子机制不清。

肿瘤的浸润转移与肿瘤的治疗及预后密切相关。

应用组织芯片技术可研究特异性蛋白质在肿瘤浸润转移部位的不同表达水平，从而揭示肿瘤浸润转移与相关蛋白质标志物的关系。

4.组织芯片在肿瘤临床治疗研究中的指导作用应用组织芯片技术对肿瘤治疗中的各种蛋白质表达差异进行检测可提示治疗效果。

组织芯片组织芯片(tissue chip)又称组织微阵列（tissue microarray TMA）。

它是将数十至上千个小组织按照设计，整齐地排放在一张载玻片上制成组织切片的技术。

这一技术由美国国立癌症研究院的Kononen等[1]于1998年在Nature Medicin上首次报道。

它是继基因芯片、蛋白质芯片之后出现的又一种重要的生物芯片技术。

由于现有组织芯片设备昂贵且操作繁琐、取样点样本精度低等缺点，影响了组织芯片技术在病理诊断和研究中应用。

我们参阅大量资料，自行设计工具，成功制作了高质量组织芯片。

根据工作需要，我们选择比较乳腺癌组织芯片和普通切片中免疫组化的差别，来判断组织芯片的有效性，以期能用组织芯片技术提高工作效率。

1材料与方法 1.1供体蜡块的选择收集湖北省肿瘤医院病理科2005年12月~2006年6月诊断为乳腺癌并做过受体检测的病例160例，复查组织切片，包括苏木素-伊红(HE)和雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、c erBb2受体染色切片，一些组织蜡块太薄的病例被排除，最终有124例入选本实验，均为4%甲醛固定、石蜡包理的组织。

其中浸润性导管癌101例，浸润性小叶癌14例，大汗腺癌1例，化生性癌1例，髓样癌7例。

1.2组织芯片的构建 1.2.1简易工具的制作(1）打孔针和取样针的制作打孔针和取样针均可以用带实芯针的穿刺针自己磨制。

一套针有四件，两个空心针及配套的两个实心针芯。

针径可以是0.6~2.0mm，须注意打孔针径比取样针径小1号（即打孔针的外径与取样针的内径一致），以便取样组织的直径和打孔孔径一致，以防组织芯孔与受体组织连接不紧脱落。

我们使用的取样针直径是1.6mm，打孔针和取样针的外周套彩色塑料膜以标记针进入蜡块的深度，打孔针打孔的深度要比取样针深1.0mm。

有人报道是采用微雕开窗标记刻度技术，我们认为不可取，因为针用久不锋利时要磨，会影响刻度[2]。

（2）通量定位模板的制作根据自己的需要，可以使用不同直径的针制作不同通量的模板（最好用透明材料），孔间距可以为1.0mm到2.0mm，建议刚开始操作不熟练时间距大一点（2.0mm），四周留白距离大一点（3.0mm），以防止打孔打歪或石蜡块断裂，影响效果。

基因芯片组织芯片蛋白质芯片
基因芯片、组织芯片和蛋白质芯片都是生物芯片的分类，它们在应用领域和功能上有所不同。

1. 基因芯片：
基因芯片是将cDNA或寡核苷酸固定在微型载体上形成微阵列，用于高通量快速检测DNA、RNA等生物分子。

它通常应用于基因表达谱分析、基因突变检测、基因组测序等。

2. 组织芯片：
组织芯片是将组织样本以微阵列的形式固定在芯片上，用于检测组织中特定基因的表达水平或寻找与疾病相关的基因。

组织芯片可以用于研究肿瘤、神经退行性疾病等疾病的病理生理过程。

3. 蛋白质芯片：
蛋白质芯片是将蛋白质或抗原等非核酸生物物质固定在微型载体上形成微阵列，用于高通量快速检测蛋白质的表达水平、蛋白质-蛋白质相互作用等。

蛋白质芯片可以用于研究免疫应答、信号转导通路等。

总之，基因芯片、组织芯片和蛋白质芯片都是生物芯片技术中的重要类别，它们在生物医学研究、药物研发和临床诊断等领域具有广泛的应用前景。