編者按:生物晶片技術是生物、化學、醫學、流體、電子、材料、機械多學科交叉的前沿技術,目前生物晶片技術已應用於分子生物學、疾病的預防、診斷和治療、新藥開發、司法鑑定和食品衛生監督等諸多領域,成為各國學術界和工業界所矚目並研究的一個熱點。隨著基因組學、蛋白組學研究的深入,未來將有更多晶片診斷產品面世,生物晶片技術在藥物研究與開發領域也得到越來越廣泛的應用,已逐漸滲入到藥物研發過程中的各個步驟,隨著國內鼓勵新藥研發和企業新藥研發能力提高,藥物研發料將成為生物晶片的一個重要部分。
黃若磐博士是美國RayBiotech公司、Panohealth公司、廣州瑞博奧生物科技有限公司以及其它幾個公司的創始人及CEO,也創立了廣州華南生物晶片研究中心,此外還擔任美國Emory大學,中山大學,南方醫科大學,汕頭大學的客座教授。作為蛋白質和抗體晶片技術開發的先鋒者,他和他的團隊開發了許多創新性的蛋白質和抗體晶片技術和產品,被全球各地的研究人員和製藥公司廣泛使用。
此外,黃若磐總裁還將於2016.12.01-02出席由生物谷主辦的「2016微納流體技術與生物晶片發展論壇」,並為大家帶來題為:「蛋白質晶片在生物醫學研究及臨床診斷的應用」的精彩演講。
那麼對於近期生物晶片領域的熱門研究,黃若磐總裁如何評價及其研究組在相關領域又有哪些新的突破呢?下面是生物谷的採訪。
生物谷: 我們看到您在國外做了多年研究,研發出了世界首個人類細胞因子蛋白質晶片,能結合您的自身經歷,談下國外生物晶片的發展情況嗎?
回答:目前生物晶片應用最廣泛的是基因晶片,已經實現成熟的商業化。蛋白質晶片包括蛋白晶片和抗體晶片,蛋白晶片,即將蛋白點制到基片上,用於檢測蛋白-蛋白,蛋白-抗體,蛋白-小分子相互作用。這個技術已經可以實現很高的通量,在一張玻片上可以點制超過1萬種蛋白。但這一方法在精確和定量檢測方面會比較困難。抗體晶片則是通過將抗體點制到基片上,通過夾心法或競爭法,可以實現對蛋白及小分子的檢測。其中夾心法抗體晶片可以實現與傳統ELISA方法相當的高靈敏度,同時進行高通量檢測。目前這一技術全球有能力開發的公司不多,我所在的Raybiotech是目前做得最好的,我們有全球檢測指標最多,種屬最多的經過驗證的抗體對。除了這兩大類晶片,還有微流控晶片,SPR–MS晶片等,但這些技術實現難度大,成本高,在應用上有一定的限制。從整體上看,生物晶片產業的規模是在不斷擴大的,在臨床的應用亦在不斷擴大。
生物谷:從最初的基因晶片到蛋白晶片,再到微流控晶片,晶片檢測技術未來的發展趨勢是什麼?
回答:晶片檢測技術未來的發展趨勢是快速化,小型化,自動化,最終實現高通量的實時生物傳感器。現如今移動醫療發展迅速,蛋白質晶片,作為最有潛力的全功能能生物傳感器候選者,必將與移動網際網路,大健康事業結合在一起,實現高速發展。
生物谷:蛋白質晶片研究和產業化過程中有哪些困難和挑戰?
回答:蛋白質晶片是一個集表面化學技術,超微量點樣技術,蛋白技術,免疫技術,高精密度機械技術,圖像識別,大數據處理與分析技術於一體的高科技綜合體。這些技術,每一項的研發都需要投入大量的資源,而將這些技術整合在一起的蛋白質晶片技術,則更加具有挑戰性。這使得企業在研究和產業化的前期,需要投入大量的資金進行研發,對企業的資金壓力較大。同時,蛋白質晶片與免疫印跡,免疫比濁,酶免等傳統技術相比,還是一個較新的事物。這一技術不能用傳統技術對其進行衡量,而新的標準也仍待完善。這使得市場對它的接受程度不夠高,企業產業化耗時較長。
生物谷:如果說晶片診斷產業會出現一個殺手級檢測產品,您最看好哪一類晶片技術?
回答:我會比較看好抗體晶片技術,這個技術檢測靈敏度高,特異性好,成本也相對較低。特別是採用夾心法技術的高通量抗體晶片,已經逐漸可以實現蛋白組水平的檢測能力。在藥物開發,生命科學研究領域擁有巨大的應用前景。而其中的可進行定量檢測的抗體晶片技術將在臨床診斷及健康管理領域發揮重要作用,尤其在降低醫療費用方面。
生物谷:新世紀初科學家們提出了晶片實驗室」Lab On a Chip「,但是後面發展緩慢,近年來,類器官晶片「Organ O aChip」被叫得很熱,在您看來,哪些技術的進步促進了這個過程的發展?
回答:早期的晶片實驗室和現在的類器官晶片,其基礎原理都是微流控晶片。這一技術現在被叫得很熱,主要是有兩方面的技術促進了他的發展。第一是精密加工技術,隨著精密加工技術的發展,微型尺寸的精密加工技術越來越成熟,這一方面降低了微流控晶片的成本,同時也增加了它應用的範圍。第二個技術則是3D列印技術的興起和成熟。眾所周知,現在的3D列印,尤其是生物材料3D列印,可以實現不同細胞在空間上的準確定位,這使得用多種不同細胞構建具有空間立體結構的「類器官」成為了可能。
生物谷:目前蛋白晶片在臨床和健康領域有哪些應用前景?
回答:蛋白晶片在大健康管理,癌症早早期篩查和腫瘤精準治療等領域都有很廣的應用。首先從大健康管理領域來看,大家都知道,人體血液中的蛋白質,與身體健康狀態是相關的。通過檢測相應的生物標記物,我們可以動態地掌握個人身體狀況的變化。但現在傳統的檢查,存在兩個問題。一是檢測的指標比較少,一般都只有幾個到幾十個,大規模對血液生物標記物進行檢測,一來在技術上無法實現,二來就算在技術上可以實現,也要採集大量的血液標本,在操作上無法實現。第二個問題則是現在的檢測大部分都是根據統計學的標準,在大人群中劃定正常範圍。但人是存在個體差異的,對於一個人正常的檢測值,對於另一個人來說也許是異常的。而我們公司擁有世界上最高通量定量檢測血液蛋白標記物的晶片技術,只要1-2ml的血清就可以定量檢測1000種蛋白標記物。可以為每一個人都畫一個健康的蛋白譜基準線,然後持續跟蹤,及時發現異常指標,進而在早期發現健康異常狀況,並進行幹預。同時,隨著科學技術的發展,將會有很多新的生物標記物被發現。一些現在還不知道其濃度與健康之間關係的蛋白質,在將來也許會被賦予新的意義。而通過建立蛋白譜基準線,可以得到全面的個人身體狀況信息,避免了少數幾個指標檢測帶來的片面和精確性問題。這一理論也可以應用於癌症的早期篩查,大家都知道,現在在影像學上,發現小於0.5cm的腫塊被稱作早期,但這個在分子生物學水平上已經是晚期了,分子生物學上的早期,是腫瘤細胞只有幾十個到上百個,還未出現形態學改變的階段。而通過蛋白晶片技術,檢測與腫瘤的發生和增殖相關的蛋白標記物,可以在腫瘤剛剛發生的時候發現其異常,並進行幹預。這樣的早期治療可以極大地提高腫瘤病人的生存率。同時,現在的腫瘤治療也面臨著一些效果很好的藥物會被腫瘤耐受,進而無效的情況。之前的研究一直著眼於腫瘤本身,試圖找出腫瘤細胞針對這一藥物發生的,例如基因層面上的改變。但近幾年來,通過蛋白晶片技術對腫瘤及其微環境生物標記物的篩選,研究人員發現微環境對於腫瘤的耐藥性的產生,也有很大的貢獻。而通過對腫瘤微環境的蛋白生物標記物進行檢測,可以預測腫瘤耐藥的發生,並且可以監控腫瘤治療的效果。
黃若磐博士是美國RayBiotech公司、Panohealth公司、廣州瑞博奧生物科技有限公司以及其它幾個公司的創始人及CEO,也創立了廣州華南生物晶片研究中心,此外還擔任美國Emory大學,中山大學,南方醫科大學,汕頭大學的客座教授,黃博士發表了大約100篇科學研究論文。到今天為止,他已獲得許多不同來源的科研基金,包括NIH,ACS,埃默裡大學、中國政府及其他機構。目前,他已獲得了超過15項發明專利。在他任職期間,他曾獲得多個獎項,包括美國癌症學會青年研究者獎,中國**計劃等等。他還擔任多家期刊的編委和其他幾個機構的委員會,包括美國國立衛生研究院研究部和中國國家自然科學基金。黃若磐博士,於1982年在中國中山大學完成醫學專業教育,於1991年在日本鹿兒島大學醫學院獲得博士學位,隨後在Stanford Burnham Prebys醫學發現研究所(原名La Jolla癌症研究基金會)作為博士後
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