組織芯片技術在消化道腫瘤研究中的應用
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【摘要】 組織芯片屬于高密度組織微點陣，其是高度集中諸多不同種類的組織標本，可以一次性篩選大樣本指標。同傳統石蠟切片相比，組織芯片的效率更高，被廣泛應用于腫瘤學研究中，本文對組織芯片技術在消化道腫瘤研究中的應用進行綜述。
【關鍵詞】 消化道腫瘤; 生物芯片; 組織芯片技術
doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2019.13.085 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6805（2019）13-0-03
核酸雜交理論中涉及生物芯片技術，20世紀90年代有關人員研究了分子生物及人類基因組計劃，在此過程中，生物芯片技術發展飛快[1]。其集合了諸多與生物醫學檢驗有關的材料，并將其集成在玻片等固像載體上，以與靶分子相互作用并行反應的固相表明呈現出來。以固定于載體上的物質成分為依據，將其分為蛋白質芯片、基因芯片和組織芯片等，從本質上來講，高通量篩選技術將生物醫學研究改變。自組織芯片提出開始，其身后廣大人民群眾關注，具有節省性、高通量及平行性等特點，可用于特定基因及其表達產物與相關性的研究中。
1 組織芯片的含義及其分類
組織芯片（TMA）又被稱為組織微陣列，其物質成分屬于標本組織，研究人員利用原位PCR、熒光原位雜交和免疫組化等方法分析組織中特異性靶點[2-3]。其能夠在同一蛋白水平、RNA及DNA水平上檢測分析大量樣本，TMA能夠利用諸多標本分析某一特定基因，其與基本芯片區別顯著，基因芯片通常由單一的細胞系或者組織分析大量基因[4]。
根據TMA樣本含量大小將其分為高密度芯片、中密度芯片及低密度芯片。以組織來院為依據將其分為植物、動物及人類三種，其中人類組織芯片包括胚胎組織芯片、正常組織芯片及疾病組織芯片[4-5]。人類疾病組織芯片中，較為常見的一種是人類腫瘤組織芯片。腫瘤組織芯片包括預后組織芯片、腫瘤進展芯片和多腫瘤組織芯片。多腫瘤組織芯片有諸多腫瘤類型的芯片組成，其可以對不同腫瘤類型的分子進行篩選，腫瘤進展芯片可以對某種特定腫瘤不同時期的分子變化進行研究;預后芯片由;臨床隨訪資料的腫瘤樣本組成，可用于腫瘤預后分子改變檢測，以此明確腫瘤預后與因子間的關聯[6]。
2 組織芯片應用分類
組織芯片具有較廣的使用范圍，其能夠用于靶基因特異表達治療、基因表達驗證、檢測、疾病診斷、藥物篩選、抗體及探針優化方面[7-8]。相比于基因芯片技術，組織芯片不僅可以檢測RNA分子雜交或者DNA分子再叫，其中最為突出的即為其可以結合組織形態學特征及蛋白水平，可檢測蛋白水平及細胞水平定位，所以腫瘤病理中，特別是分子病理研究中，其應用價值和潛力較大，現階段，較為常用的幾種組織芯片如下。
2.1 多腫瘤組織芯片
多腫瘤組織芯片組成成分以諸類型的腫瘤樣本為主，其主要用于給不同治療間分子表型差異進行廣泛篩選。有關人員制作了現階段規模較大的多腫瘤組織芯片，其組成成分包括10個受體蠟塊，其中涉及腫瘤的4 788例樣本包括130種，其中正常組織354例，轉移性癌709例。該類芯片在諸多候選基因方面具有重要作用，其能夠將腫瘤組織與正常組織中的表達差異清楚地反映出來[9-10]。
2.2 演進組織芯片
演進組織芯片可以對特定腫瘤不同發展階段的分子病理改變進行檢測，能夠為研究腫瘤發生發展和浸潤轉移機制奠定基礎。例如，相對理想的前列腺癌“演進組織芯片”，其不僅涉及侵襲性癌、正常前列腺組織、臨床局限性癌、遠處轉移和激素治療后復發癌及良性前列腺增生等，同時還有不同Gleason分級的癌組織。有關人員通過免疫組化對同源盒基因NKX3.1在正常腫瘤組織及前列腺的表示進行檢測，結果提示NKX3.1能夠對基因進行抑制，其失表達與侵襲轉移及抵抗性治療存在緊密聯系[11]。
3 消化道腫瘤中組織芯片技術的應用
就現階段國內及國外資料來看，組織芯片被廣泛應用于腫瘤研究當中，包括平滑肌肉瘤、陰莖癌和前列腺癌等。組織芯片技術應用于腫瘤中，主要表現在腫瘤中免疫表型、篩選腫瘤標記物、聯合檢測基因芯片和腫瘤病因學等[12]。
3.1 肝癌
肝癌是現階段幾種由病毒直接引發的腫瘤，而乙肝病毒（HBV）是導致肝癌的首要因素[13-14]。聯合基因芯片技術及組織芯片，能夠對HBV與肝癌間的關聯進行研究。有關人員研究過程中發現肝癌中存在羧酸末端截斷的HBX，羧酸末端截斷型HBx也就是3’端的X基因不具備完整的HBx，而完整的HBx中，有HBx-Ab2和HBx-Ab1，而截斷的HBx僅包括HBx-Ab1，通過該方法實施認定，為了對肝癌中羧基末端截斷型HBx有關作用進行驗證，有關人員通過基因芯片聯合組織芯片檢測了肝癌中基因芯片技術，組織芯片結果提示HCC中，羧基末端截斷型HBx表達占比大約是79.3%?；蛐酒Y果提示HepG2-X1有助于健康細胞增殖，抵抗細胞凋亡，最后獲得肝癌發生期間羧酸截斷的HBx蛋白的作用。此外，有關人員針對RNA及PCR印記雜交驗證了基因芯片及組織芯片等，結果顯示基因芯片及組織芯片具有較強的可靠性[15-16]。除此之外，組織芯片依然可以對較為罕見的肝癌類型進行研究，有關人員通過包含肝纖維板層型肝癌、正常肝組織、肝癌、膽管癌及肝局灶性結節性增生組等組織開展研究，結果提示纖維板層肝細胞癌與FGFR1及mTORC1存在緊密關聯。
3.2 胃癌
胃癌是導致我國人口死亡的第三原因，每年死于胃癌患者大約70萬余人。通常情況下，胃癌的發生與諸多環境因素存在緊密聯系。胃癌診斷和治療期間，胃癌發生機制及發生起著關鍵性作用。有關人員針對采用由正常胃黏膜、上皮內瘤變和胃癌集成的進展組織芯片對胃癌中Cofilin1表達的意義進行驗證，結果提示，胃癌、上皮內瘤變組織及正常胃黏膜組織中，Cofilin1占比分別是78.95%、66.67%和36.67%，其關聯因素包括分化程度、臨床分期、胃癌腫瘤大小及淋巴結轉移，而且與胃癌預后效果及進展有關，其是導致胃癌侵襲轉移的主要生物標記物[17-19]。 臨床中，胃癌分子靶向治療逐步開始應用，Her2因子原癌基因產物中，單克隆抗體指的是曲妥珠單抗，其能夠結合Her2，間接將抗腫瘤作用發揮出來，現階段，其被廣泛應用于乳腺癌中Her2表達以陽性呈現出來的患者治療中。為了對胃癌中Her2表達進行炎癥，有關人員創建了包括低密度胃癌標本和高密度胃癌標本的組織芯片，對照組為非腫瘤性胃黏膜標本，結果提示非腫瘤胃黏膜表達中，Her2以陰性呈現出來，而且僅存在與部分腸型胃癌表達當中，胃癌表達中，Her2差異性較為明顯，所以，就同種形態學表型但是存在不同分子表型的胃癌患者來講，應實施非同種治療方案[20]。
3.3 食管癌
盡管食管癌發生率較胃癌低，但是5年生存率較其更低。近些年來，食管癌患者5年存活率不斷提升[21-22]。食管癌中，組織芯片被廣泛應用其中，其能夠用于食管癌中上皮-間充質轉化及食管癌B7-H1預后檢測當中。組織芯片技術具有較強的可靠性，有關人員通過RNA原位雜交方式對組織芯片在正常食管黏膜及食管癌間的關聯及意義進行了研究，與此同時，相關人員對組織芯片在結果中的可信度進行研究，同時采用qRT-PCR開展驗證操作。
3.4 大腸癌
大腸癌具有較高的肝轉移發生率，其可以通過組織芯片對大腸癌轉移瘤實際狀況進行研究[23]。相關人員就直腸癌肝轉移術后患者預后及標本信息研制了預后組織芯片，其主要用于驗證患者預后與腫瘤浸潤淋巴細胞計數間關聯，結果提示，大量調節性T細胞具有較差的預后效果，其可能與免疫抑制存在關聯，腫瘤免疫反應被視為判定大腸肝轉移預后狀況的主要指標。聯合組織芯片與其他技術，能夠對大腸癌有關腫瘤標志物進行篩選。有關人員針對生物標志物膜蛋白驗證進行了深入研究，首先，篩選息肉及大腸癌中的5 566種蛋白，通過TMHMM算法、去細胞成分法和質譜選擇反應檢測技術等方法，將PDGFRPB、CPRC5A及ITGA5等篩選出，該類物質與大腸癌存在緊密關聯[24]。同時也可以對C8orf55這個功能尚不明確的蛋白進行篩選，有關研究人員通過包含較為常見的14種腫瘤和13中正常組織制作形成的組織芯片，其可以對蛋白在不同組織表達中的正常狀況進行了解，結果提示，正常結腸組織中，結腸癌中的C8orff55表達更高，據有關資料顯示，C8orff55被視為結腸癌生物標志物。
3.5 胰腺癌
同大腸癌相比，胰腺癌具有較差的預后效果，而且具有較高的病死率，其具有治療難度大、容易轉移及發現難度大等特點，及早診斷、發現和治療尤為重要。有關人員通過胰腺癌組織芯片檢測Oct4及NanogOct4，結果提示，化生管中，NanogOct4及Oct4具有較強的表達性，然后通過金黃地鼠胰腺癌模型開展驗證，結果提示15周可發現化生管，24周組織中發現胰島管內癌，對于早期腫瘤來講，其存在上述有關因子，有關人員認為NanogOct4及Oct4與早期胰腺癌有關。對與預后效果有關的標志物進行選擇，該階段尤為重要，其可以為靶向有關治療提供重要數據參考。有關人員通過預后組織芯片對比了諸多個腫瘤標志物，結果提示，同其他標志物相比，間皮素及MUC1可以更好地對胰腺癌預后效果進行了解。MiRNA屬于內源性非編碼RNA分子，其與患者診斷胰腺癌、治療胰腺癌、胰腺癌預后效果及治療效果等存在緊密聯系。有關人員針對免疫組化及原位雜交方法對胰腺癌組織芯片中miR-150將其靶蛋白c-Myb、MUC4等進行檢測，同時也可以檢測胰腺癌中表達狀況，以此獲取胰腺癌預后及靶蛋白預后有關狀況。
4 TMA的不足
盡管組織芯片存在諸多優點，但是其依舊存在一定缺陷[25]。例如，由于腫瘤一致性，所選擇的樣本無法代表全部的腫瘤組織，制備期間，需要具備專業的設備及人員，而且需要較大的制作成本，伴有抗原化等問題。與此同時，截至目前，依舊欠缺自動化組織芯片制作工藝，信息處理系統尚不完善、標本移位及脫片等。
5 結語
組織芯片具有節省性、高通量等特點，因此被廣泛應用于腫瘤當中，而且在分子病理學中取得了顯著效果。其依舊存在諸多發展前景，現階段，大部分組織芯片在腫瘤研究中廣泛使用，未來發展期間，可能用于神經系統、炎癥及心血管系統等肺腫瘤疾病中。組織芯片還可以采用轉基因動度，通過特定基因表達實現靶向治療疾病。
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