组织芯片技术在消化道肿瘤研究中的应用

罗成贵

【摘要】 组织芯片属于高密度组织微点阵，其是高度集中诸多不同种类的组织标本，可以一次性筛选大样本指标。同传统石蜡切片相比，组织芯片的效率更高，被广泛应用于肿瘤学研究中，本文对组织芯片技术在消化道肿瘤研究中的应用进行综述。

【关键词】消化道肿瘤; 生物芯片; 组织芯片技术

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2019.13.085 文献标识码 A 文章编号 1674-6805（2019）13-0-03

核酸杂交理论中涉及生物芯片技术，20世纪90年代有关人员研究了分子生物及人类基因组计划，在此过程中，生物芯片技术发展飞快[1]。其集合了诸多与生物医学检验有关的材料，并将其集成在玻片等固像载体上，以与靶分子相互作用并行反应的固相表明呈现出来。以固定于载体上的物质成分为依据，将其分为蛋白质芯片、基因芯片和组织芯片等，从本质上来讲，高通量筛选技术将生物医学研究改变。自组织芯片提出开始，其身后广大人民群众关注，具有节省性、高通量及平行性等特点，可用于特定基因及其表达产物与相关性的研究中。

1 组织芯片的含义及其分类

组织芯片（TMA）又被称为组织微阵列，其物质成分属于标本组织，研究人员利用原位PCR、荧光原位杂交和免疫组化等方法分析组织中特异性靶点[2-3]。其能够在同一蛋白水平、RNA及DNA水平上检测分析大量样本，TMA能够利用诸多标本分析某一特定基因，其与基本芯片区别显著，基因芯片通常由单一的细胞系或者组织分析大量基因[4]。

根据TMA样本含量大小将其分为高密度芯片、中密度芯片及低密度芯片。以组织来院为依据将其分为植物、动物及人类三种，其中人类组织芯片包括胚胎组织芯片、正常组织芯片及疾病组织芯片[4-5]。人类疾病组织芯片中，较为常见的一种是人类肿瘤组织芯片。肿瘤组织芯片包括预后组织芯片、肿瘤进展芯片和多肿瘤组织芯片。多肿瘤组织芯片有诸多肿瘤类型的芯片组成，其可以对不同肿瘤类型的分子进行筛选，肿瘤进展芯片可以对某种特定肿瘤不同时期的分子变化进行研究;预后芯片由;临床随访资料的肿瘤样本组成，可用于肿瘤预后分子改变检测，以此明确肿瘤预后与因子间的关联[6]。

2 组织芯片应用分类

组织芯片具有较广的使用范围，其能够用于靶基因特异表达治疗、基因表达验证、检测、疾病诊断、药物筛选、抗体及探针优化方面[7-8]。相比于基因芯片技术，组织芯片不仅可以检测RNA分子杂交或者DNA分子再叫，其中最为突出的即为其可以结合组织形态学特征及蛋白水平，可检测蛋白水平及细胞水平定位，所以肿瘤病理中，特別是分子病理研究中，其应用价值和潜力较大，现阶段，较为常用的几种组织芯片如下。

2.1 多肿瘤组织芯片

多肿瘤组织芯片组成成分以诸类型的肿瘤样本为主，其主要用于给不同治疗间分子表型差异进行广泛筛选。有关人员制作了现阶段规模较大的多肿瘤组织芯片，其组成成分包括10个受体蜡块，其中涉及肿瘤的4 788例样本包括130种，其中正常组织354例，转移性癌709例。该类芯片在诸多候选基因方面具有重要作用，其能够将肿瘤组织与正常组织中的表达差异清楚地反映出来[9-10]。

2.2 演进组织芯片

演进组织芯片可以对特定肿瘤不同发展阶段的分子病理改变进行检测，能够为研究肿瘤发生发展和浸润转移机制奠定基础。例如，相对理想的前列腺癌“演进组织芯片”，其不仅涉及侵袭性癌、正常前列腺组织、临床局限性癌、远处转移和激素治疗后复发癌及良性前列腺增生等，同时还有不同Gleason分级的癌组织。有关人员通过免疫组化对同源盒基因NKX3.1在正常肿瘤组织及前列腺的表示进行检测，结果提示NKX3.1能够对基因进行抑制，其失表达与侵袭转移及抵抗性治疗存在紧密联系[11]。

3 消化道肿瘤中组织芯片技术的应用

就现阶段国内及国外资料来看，组织芯片被广泛应用于肿瘤研究当中，包括平滑肌肉瘤、阴茎癌和前列腺癌等。组织芯片技术应用于肿瘤中，主要表现在肿瘤中免疫表型、筛选肿瘤标记物、联合检测基因芯片和肿瘤病因学等[12]。

3.1 肝癌

肝癌是现阶段几种由病毒直接引发的肿瘤，而乙肝病毒（HBV）是导致肝癌的首要因素[13-14]。联合基因芯片技术及组织芯片，能够对HBV与肝癌间的关联进行研究。有关人员研究过程中发现肝癌中存在羧酸末端截断的HBX，羧酸末端截断型HBx也就是3端的X基因不具备完整的HBx，而完整的HBx中，有HBx-Ab2和HBx-Ab1，而截断的HBx仅包括HBx-Ab1，通过该方法实施认定，为了对肝癌中羧基末端截断型HBx有关作用进行验证，有关人员通过基因芯片联合组织芯片检测了肝癌中基因芯片技术，组织芯片结果提示HCC中，羧基末端截断型HBx表达占比大约是79.3%。基因芯片结果提示HepG2-X1有助于健康细胞增殖，抵抗细胞凋亡，最后获得肝癌发生期间羧酸截断的HBx蛋白的作用。此外，有关人员针对RNA及PCR印记杂交验证了基因芯片及组织芯片等，结果显示基因芯片及组织芯片具有较强的可靠性[15-16]。除此之外，组织芯片依然可以对较为罕见的肝癌类型进行研究，有关人员通过包含肝纤维板层型肝癌、正常肝组织、肝癌、胆管癌及肝局灶性结节性增生组等组织开展研究，结果提示纤维板层肝细胞癌与FGFR1及mTORC1存在紧密关联。

3.2 胃癌

胃癌是导致我国人口死亡的第三原因，每年死于胃癌患者大约70万余人。通常情况下，胃癌的发生与诸多环境因素存在紧密联系。胃癌诊断和治疗期间，胃癌发生机制及发生起着关键性作用。有关人员针对采用由正常胃黏膜、上皮内瘤变和胃癌集成的进展组织芯片对胃癌中Cofilin1表达的意义进行验证，结果提示，胃癌、上皮内瘤变组织及正常胃黏膜组织中，Cofilin1占比分别是78.95%、66.67%和36.67%，其关联因素包括分化程度、临床分期、胃癌肿瘤大小及淋巴结转移，而且与胃癌预后效果及进展有关，其是导致胃癌侵袭转移的主要生物标记物[17-19]。

临床中，胃癌分子靶向治疗逐步开始应用，Her2因子原癌基因产物中，单克隆抗体指的是曲妥珠单抗，其能够结合Her2，间接将抗肿瘤作用发挥出来，现阶段，其被广泛应用于乳腺癌中Her2表达以阳性呈现出来的患者治疗中。为了对胃癌中Her2表达进行炎症，有关人员创建了包括低密度胃癌标本和高密度胃癌标本的组织芯片，对照组为非肿瘤性胃黏膜标本，结果提示非肿瘤胃黏膜表达中，Her2以阴性呈现出来，而且仅存在与部分肠型胃癌表达当中，胃癌表达中，Her2差异性较为明显，所以，就同种形态学表型但是存在不同分子表型的胃癌患者来讲，应实施非同种治疗方案[20]。

3.3 食管癌

尽管食管癌发生率较胃癌低，但是5年生存率较其更低。近些年来，食管癌患者5年存活率不断提升[21-22]。食管癌中，组织芯片被广泛应用其中，其能够用于食管癌中上皮-间充质转化及食管癌B7-H1预后检测当中。组织芯片技术具有较强的可靠性，有关人员通过RNA原位杂交方式对组织芯片在正常食管黏膜及食管癌间的关联及意义进行了研究，与此同时，相关人员对组织芯片在结果中的可信度进行研究，同时采用qRT-PCR开展验证操作。

3.4 大肠癌

大肠癌具有较高的肝转移发生率，其可以通过组织芯片对大肠癌转移瘤实际状况进行研究[23]。相关人员就直肠癌肝转移术后患者预后及标本信息研制了预后组织芯片，其主要用于验证患者预后与肿瘤浸润淋巴细胞计数间关联，结果提示，大量调节性T细胞具有较差的预后效果，其可能与免疫抑制存在关联，肿瘤免疫反应被视为判定大肠肝转移预后状况的主要指标。联合组织芯片与其他技术，能够对大肠癌有关肿瘤标志物进行筛选。有关人员针对生物标志物膜蛋白验证进行了深入研究，首先，筛选息肉及大肠癌中的5 566种蛋白，通过TMHMM算法、去细胞成分法和质谱选择反应检测技术等方法，将PDGFRPB、CPRC5A及ITGA5等筛选出，该类物质与大肠癌存在紧密关联[24]。同时也可以对C8orf55这个功能尚不明确的蛋白进行筛选，有关研究人员通过包含较为常见的14种肿瘤和13中正常组织制作形成的组织芯片，其可以对蛋白在不同组织表达中的正常状况进行了解，结果提示，正常结肠组织中，结肠癌中的C8orff55表达更高，据有关资料显示，C8orff55被视为结肠癌生物标志物。

3.5 胰腺癌

同大肠癌相比，胰腺癌具有较差的预后效果，而且具有较高的病死率，其具有治疗难度大、容易转移及发现难度大等特点，及早诊断、发现和治疗尤为重要。有关人员通过胰腺癌组织芯片检测Oct4及NanogOct4，结果提示，化生管中，NanogOct4及Oct4具有较强的表达性，然后通过金黄地鼠胰腺癌模型开展验证，结果提示15周可发现化生管，24周组织中发现胰岛管内癌，对于早期肿瘤来讲，其存在上述有关因子，有关人员认为NanogOct4及Oct4与早期胰腺癌有关。对与预后效果有关的标志物进行选择，该阶段尤为重要，其可以为靶向有关治疗提供重要数据参考。有关人员通过预后组织芯片对比了诸多个肿瘤标志物，结果提示，同其他标志物相比，间皮素及MUC1可以更好地对胰腺癌预后效果进行了解。MiRNA属于内源性非编码RNA分子，其与患者诊断胰腺癌、治疗胰腺癌、胰腺癌预后效果及治疗效果等存在紧密联系。有关人员针对免疫组化及原位杂交方法对胰腺癌组织芯片中miR-150将其靶蛋白c-Myb、MUC4等进行检测，同时也可以检测胰腺癌中表达状况，以此获取胰腺癌预后及靶蛋白预后有关状况。

4 TMA的不足

尽管组织芯片存在诸多优点，但是其依旧存在一定缺陷[25]。例如，由于肿瘤一致性，所选择的样本无法代表全部的肿瘤组织，制备期间，需要具备专业的设备及人员，而且需要较大的制作成本，伴有抗原化等问题。与此同时，截至目前，依旧欠缺自动化组织芯片制作工艺，信息处理系统尚不完善、标本移位及脱片等。

5 结语

组织芯片具有节省性、高通量等特点，因此被广泛应用于肿瘤当中，而且在分子病理学中取得了显著效果。其依旧存在诸多发展前景，现阶段，大部分组织芯片在肿瘤研究中广泛使用，未来发展期间，可能用于神经系统、炎症及心血管系统等肺肿瘤疾病中。组织芯片还可以采用转基因动度，通过特定基因表达实现靶向治疗疾病。

参考文献

[1]张磊，余进松，崔晨晨，等.应用组织芯片技术研究HDAC6在胶质瘤组织中的表达及预后意义[J].现代肿瘤医学，2017，25（10）：1553-1556.

[2] Nolte S，Zlobec I，Lugli A，et al.Construction and analysis of tissue microarrays in the era of digital pathology：A pilot study targeting CDX1 and CDX2 in a colon cancer cohort of 612 patients[J].Journal of Pathology Clinical Research，2016，3（1）：58-70.

[3]马俊兵，杨丽颖.多重标记免疫组化技术在消化道肿瘤研究中的应用[J].中国卫生产业，2017，14（2）：151-152.

[4]李锐，叶胜兵，时姗姗.荧光原位杂交技术在组织芯片中的应用[J].中华病理学杂志，2016，45（1）：51-52.

[5]刘春晖，高华，张亚卓.组织芯片技术研究FSCN1蛋白在垂体腺瘤中的表达及意义[J].中华神经外科杂志，2016，32（5）：454-457.

[6]王婷婷，李前文.质子治疗技术在消化道肿瘤中的应用[J].肿瘤研究與临床，2016，28（6）：419-422.

[7] Neves-Silva R，Fonseca F P，Jesus A S，et al.Tissue microarray use for immunohistochemical study of ameloblastoma[J].Journal of Oral Pathology & Medicine，2016，45（9）：704-711.

[8]付实，张琍.组织芯片技术在消化道肿瘤研究中的应用[J].中南医学科学杂志，2017，45（2）：183-185.

[9]朱一硕，张芸，许宁，等.应用组织芯片技术研究Cullin1在胶质瘤组织中的表达及意义[J].徐州医学院学报，2015，35（4）：258-260.

[10]孟丹，朱莹杰.“热毒”与消化道肿瘤的研究进展[J].环球中医药，2017，10（6）：668-672.

[11]芦小龙，郑建忠.内镜与腹腔镜联合技术在消化道肿瘤治疗中的应用[J].新疆医学，2016，46（2）：224-226.

[12] Folate receptor-α targeted near-infrared fluorescence imaging in high-risk endometrial cancer patients：a tissue microarray and clinical feasibility study[J].Oncotarget，2018，9（1）：791-801.

[13]张雨康，牛丽娟，王勇.射频消融在肝细胞肝癌临床治疗中的研究现状与进展[J].癌症进展，2017，15（1）：15-17.

[14]聂志勇.原发性肝癌临床治疗观察[J].临床研究，2016，24（4）：159-160.

[15]陈杰伟，刘君，张淦梅，等.高效实用的组织芯片免疫组织化学对照体系的建立[J].中国组织化学与细胞化学杂志，2017，26（2）：170-177.

[16]陈玉娟，张伟璇，朱桂璐，等.组织芯片技术在乳腺癌HER2 FISH检测中的可靠性分析[J].山西医科大学学报，2017，48（6）：632-635.

[17]许乙威，贾举闻，简锋，等.基因芯片在胃癌及肿瘤球细胞差异表达基因筛选中的应用[J].中国实用医药，2016，11（30）：120-121.

[18]吴建平.胃癌分子病理研究中基因芯片的应用进展[J].现代中西医结合杂志，2016，25（12）：1363-1365.

[19]张志丽，张煦.组织芯片检测溶血磷脂酸受体2蛋白在胃癌组织中的表达及其临床意义[J].湖北民族学院学报：医学版，2017，34（1）：16-19.

[20]王红云，刘春晖，张亚卓，等.组织芯片技术研究FSCN1蛋白在垂体腺瘤中的表达及意义[J].中华神经外科杂志，2016，32（5）：454-457.

[21]朱燕，杨其昌，刘宏斌，等.驱动蛋白Kif2a在乳腺癌组织芯片中的表达及临床意义[J].实用医学杂志，2016，32（16）：2663-2666.

[22]姚倩，李青青，江华.组织芯片技术检测SFRP4在人胰腺癌組织中的表达[J].同济大学学报：医学版，2017，38（4）：37-40.

[23]贾德馨，谢蕊，李燕京，等.Reprimo基因在消化道肿瘤中的研究进展[J].现代肿瘤医学，2014，22（11）：2749-2751.

[24]曹艳莎，李婳，陈明红，等.组织芯片技术检测BAG3蛋白在结肠癌组织中的表达及其临床意义[J].吉林大学学报：医学版，2017，43（6）：1177-1181.

[25]刘玉.多肿瘤标志物蛋白芯片检测系统在消化系统疾病中的应用评价[J/OL].临床医药文献电子杂志，2017，4（33）：6451-6452.