Arrayjet飛行噴墨式生物芯片點樣技術(shù)用于生產(chǎn)世界最高通量的人類蛋白質(zhì)組芯片HuProt

Arrayjet AdvanceTM  生產(chǎn)服務(wù)為客戶提高芯片產(chǎn)量的同時減少樣品消耗 

圖1：Ultra Marathon II 在美國巴爾的摩安裝后，客戶對儀器非常滿意（左邊）。 
Ultra Marathon II 加上Jetmax 環(huán)境控制系統(tǒng)，實現(xiàn)在極低的溫度下進(jìn)行點樣（右邊）。

案例
CDI實驗室是一家美國蛋白質(zhì)組學(xué)公司，之前采用低通量接觸式的針式點樣平臺。他們經(jīng)歷了頻繁的生產(chǎn)延誤，產(chǎn)量降低，批間差異大，樣品損失等問題。他們?nèi)鄙偕�產(chǎn)高通量、高質(zhì)量的蛋白芯片的技術(shù)平臺。隨著需求的不斷增加，CDI面臨有效商業(yè)化他們的產(chǎn)品，降低不斷上升的設(shè)備維修費用的壓力。 

Arrayjet Adance 芯片點樣服務(wù)
Arrayjet的 Adance 芯片點樣服務(wù)起始于2011年，非常有效的支持了CDI公司的項目。這種直接面向客戶的芯片服務(wù)，客戶可以直接得到Arrayjet 總部75年的全面的生物芯片經(jīng)驗的支持，來實現(xiàn)他們的蛋白芯片的技術(shù)優(yōu)化，轉(zhuǎn)讓和商業(yè)化。

實驗優(yōu)化
人類蛋白庫中的一部分人類蛋白通過Arrayjet公司的Ultra MarathonII飛行噴墨式生物芯片點樣平臺點到環(huán)氧硅烷（圖2）和硝酸纖維素膜上，整個點樣環(huán)境通過Jetmax環(huán)境控制系統(tǒng)控制在4°C。通過測試各種點樣體積來優(yōu)化最后的每個點的樣品體積。14個微矩陣重復(fù)中，樣品點圓形形態(tài)合格率大于99%。采用該微矩陣獲得預(yù)期的表達(dá)圖譜。

圖2: 在環(huán)氧硅烷芯片上進(jìn)行試驗優(yōu)化

批量點樣
更多來自CDI人類蛋白庫的蛋白樣品被點到200張環(huán)氧硅烷和硝酸纖維素玻片上，來進(jìn)一步分析點樣的重復(fù)性點樣形態(tài)（圖3）。Arrayjet 的Jetguard 確保在長時間點樣過程中最少的樣品蒸發(fā)。 

圖3：從人類蛋白庫中純化的一個小組的蛋白樣品被點到200塊相同的Grace Bio-lab PATH 硝酸纖維素膜上。

高密度點樣
通過功能學(xué)蛋白實驗確認(rèn)，我們成功的進(jìn)行從針點到Arrayje飛行噴墨式點樣的方法學(xué)轉(zhuǎn)移。我們進(jìn)一步評估了Ultra Marathon II飛行噴墨式點樣平臺進(jìn)行高密度點樣的能力。CDI 人類蛋白庫的樣品進(jìn)行一個高密度的六邊形矩陣噴點，來評估在不同點樣基質(zhì)上，芯片內(nèi)和芯片間點樣的重復(fù)性，以及背景信號。結(jié)果顯示，芯片具有出非常好的矩陣，沒有點的重疊。

全人類蛋白組芯片制備
超過19000個GST融合蛋白從CDI 人類蛋白質(zhì)庫中純化出來，并被重復(fù)的噴點到500張芯片上，每個點200pl 的樣品 (圖4)。實驗成功的標(biāo)準(zhǔn)如下：
•>97%的樣品需要被點到芯片上
•圓形點數(shù)量>90%
•芯片內(nèi)和芯片間的CV<20%
•具有陽性和正確的功能實驗結(jié)果 

圖4： CDI 完整的人類蛋白庫樣本被噴點到Grace Bio-Labs PATH® 蛋白芯片玻片上。

結(jié)論
通過方法學(xué)的成功轉(zhuǎn)移，CDI 公司目前能生產(chǎn)全球最大的人類蛋白組芯片，一個批次能生產(chǎn)100張3.1 版本的HuProt 芯片。采購Ultra Marathon II飛行噴墨式點樣平臺讓CDI能夠制備蛋白組芯片和其他客戶定制的芯片。通過這些芯片，客戶能使用最小量的臨床樣品進(jìn)行上萬種蛋白的分子相互作用檢測。Arrayjet Advance芯片服務(wù)和非接觸壓電式點樣技術(shù)顯著的提高大規(guī)模、高質(zhì)量的蛋白芯片生產(chǎn)效率。環(huán)境控制單元不僅僅保證了完美的樣品點形態(tài)和矩陣，同時保護(hù)了蛋白的天然構(gòu)象，最終證保實驗結(jié)果的一致性。

“CDI 采購Ultra Marathon II 飛行噴墨式點樣平臺用于研發(fā)和生產(chǎn)HuProt 蛋白芯片和雜交瘤細(xì)胞篩選項目的特定芯片。CDI正在計劃在不遠(yuǎn)的將來，采用該新技術(shù)平臺制備單克隆抗體芯片和膜蛋白芯片。 我們選擇Arrayjet 是因為我們需要實現(xiàn)通量5倍的提升，而且最好是一臺儀器來實現(xiàn)這個目標(biāo)。Arrayjet的高科技，精確和用戶友好的設(shè)計是一個明顯的優(yōu)勢。 另一個Arrayjet 公司結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于，他還通過Arrayjet Advance 提供內(nèi)部芯片服務(wù)。我們可以通過數(shù)個月，多個項目的測試，來再次加深我們對該平臺的信任, 這個平臺可以在多個方面提升我們目前運營。”  
Dr. Ignacio Pino, CEO, CDI Laboratories“

Arrayjet 的Jetspyder 樣品進(jìn)樣裝置有效的減少了蛋白樣品間任何的交叉污染，我們的蛋白芯片的質(zhì)量有了顯著的提高。此前，我們一個批次僅僅能生產(chǎn)150片質(zhì)量合格的芯片，這個通量不能滿足規(guī)模生產(chǎn)和目前以及未來增長的需求。Arrayjet的技術(shù)平臺能夠快速高效的制備1000張芯片的特點對我們有很大的吸引力。”

Dr. Heng Zhu, Professor, Johns Hopkins School of Medicine