電泳技術(shù)在醫(yī)學中的應用

　　一、電泳分析儀

　　電泳分析儀可分為兩大類：臨床實驗室常規(guī)類，如全自動熒光/可見光雙系統(tǒng)電泳儀、全自動醋纖膜電泳儀、全自動瓊脂糖電泳儀和全自動瓊脂糖電泳儀;科研為主兼做臨床樣本類，如雙向電泳及雙向電泳2液相色譜2質(zhì)譜聯(lián)用、高效毛細管電泳及高效毛細管電泳2質(zhì)譜聯(lián)用、高效毛細管芯片電泳、DNA測序系統(tǒng)。

　　1. 全自動熒光/可見光雙系統(tǒng)電泳儀：具有熒光/可見光雙系統(tǒng)，在使用熒光試劑項目如肌酸激酶（CK） 、乳酸脫氫酶（LD）同工酶時為全自動。只需將樣品、試劑、瓊脂糖凝膠電泳膠片放好后，操作人員可離機完成試驗并得到結(jié)果，此為全自動電泳儀。但是使用可見光項目如蛋白電泳，中途人員需返回，將電泳膠片由電泳槽放入染色系統(tǒng)中才可完成試驗。而最大優(yōu)點是熒光系統(tǒng)全自動且靈敏度高，準確度高并且采用高壓、低溫系統(tǒng)，只需要20 min即可完成電泳分析，速度非常快。

　　2. 全自動醋纖膜電泳儀：為可見光單系統(tǒng)，使用醋纖膜電泳片。自動化程度高，只需將樣品、試劑、電泳片放好，人員可離機完成試驗得到結(jié)果。但是因為使用醋纖膜致使靈敏度低，無法分析尿蛋白/腦脊液蛋白，對同工酶分析效果也不理想，多半實驗室只用于血清蛋白電泳分析。

　　3. 全自動瓊脂糖電泳儀：為可見光單系統(tǒng)，使用瓊脂糖凝膠電泳膠片。優(yōu)點為靈敏度高，可使用于低濃度蛋白檢驗，如尿蛋白及腦脊液蛋白。而同工酶的分離效果也相當不錯。但缺點為自動化程度較差，當電泳結(jié)束和染色脫色完成后，工作人員必須將電泳片由機器中取出，對實驗室較為麻煩。但是因為這類儀器所能做項目比較多，且靈敏度較高仍為許多實驗室所接受。

　　4. 全自動電泳分析系統(tǒng)：集上述儀器的優(yōu)點，自動點樣、電泳、呈色（或染色、脫色） 、烘干?？捎酶鞣N電泳片，包括瓊脂片、醋酸片、聚丙烯酰胺等，采用可見光及熒光呈色雙系統(tǒng)，是一種較理想的電泳儀。

　　5. 雙向電泳及雙向電泳2液相色譜2質(zhì)譜聯(lián)用：雙向電泳第一向為等電聚焦，第二向為梯度十二烷基磺酸鈉（ SDS）電泳。樣品經(jīng)過電荷與質(zhì)量兩次分離后可得到分子的等電點、分子量等信息，這是目前所有電泳技術(shù)中分辨率最高，信息量最多的技術(shù)，已成為分析復雜蛋白混合物的基本工具。自1975年，O′Farrel等建立這種技術(shù)后，已有許多改進，使得這一技術(shù)日趨完善。ISO2DALT系統(tǒng)的第一向是用管狀凝膠，雖然分辨率高、上樣量大、耐高鹽等優(yōu)點，但有陰極漂移而丟失堿性蛋白、載體兩性電解質(zhì)pH梯度不穩(wěn)定、受電場和時間影響而重復性不好等缺點。20世紀80年代后期， Gorg等將固相pH梯度等電聚焦技術(shù)用作雙向電泳的第一向，稱為IPG2DALT。固相pH梯度等電聚焦沒有陰極漂移， pH梯度穩(wěn)定，分辨率高，重復性好，是目前流行的雙向電泳技術(shù)。與傳統(tǒng)的單向電泳方法最多只能分析100種蛋白質(zhì)樣品相比，雙向電泳最多可分析5 000 ～ 10 000個蛋白點的圖譜。雙向電泳在分離蛋白混合樣品，比較差異方面有不可替代的作用。當發(fā)現(xiàn)新的蛋白點時，將其切下再用液相色譜分離，與質(zhì)譜聯(lián)用，最后可鑒定新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)組分。

　　6. 高效毛細管電泳及高效毛細管電泳2質(zhì)譜聯(lián)用：高效毛細管電泳是以彈性石英毛細管為分離通道，以高壓直流電場為推動力，依據(jù)樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異而實現(xiàn)分離的電泳分離分析方法。利用毛細管代替平板凝膠，分離效率得以提高。高效毛細管電泳的應用范圍從小分子、無機離子到生物大分子，甚至整個細胞，從帶電粒子到中性分子都可用高效毛細管電泳方法進行分析。目前，毛細管與質(zhì)譜的接口難題已經(jīng)解決，人們能利用毛細管電泳的高效分離能力與質(zhì)譜的鑒定技術(shù)聯(lián)用發(fā)揮其特殊功能，發(fā)現(xiàn)未知的化合物。尤其是陣列毛細管電泳儀已經(jīng)問世，這將克服目前大多數(shù)商品化毛細管電泳儀只能進行單根毛細管電泳的缺陷，這種高通量的新方法將會給后基因組時代的基因分析帶來革命性的變化。

7. 毛細管電泳芯片：利用毛細管電泳芯片可以進行DNA長度、序列和基因分型等分析，在臨床檢測，尤其在遺傳病的診斷中具有重要意義?，F(xiàn)在分離DNA，是利用芯片分離熒光標記的寡核苷酸，整個分離過程在45 s之內(nèi)，而芯片的長度僅為318 cm。因為其可承載高電壓（2 300 V / cm）并具有較小的樣品體積，故有利于得到較好的分離效果。而用傳統(tǒng)的毛細管電泳分離技術(shù)分離DNA樣品，通常需要10～30 min，電壓也只能加到500 V / cm。另外有人制作的用于高速DNA分離的芯片，有效長度僅為315 cm，分離從70～1 000bp的DNA 片斷，時間在120 s以內(nèi)。目前，高速、高通量的毛細管電泳芯片已經(jīng)發(fā)展得比較完善。2002年筆者曾在瑞典召開的第十五屆國際微量分離與分析會議上見到Caliper公司設(shè)計的DNA電泳芯片，即在一個光盤大小的芯片上有96個毛細管電泳陣列，分別與96個樣品池相連，呈輻射狀，并采用一個旋轉(zhuǎn)的共聚焦熒光檢測系統(tǒng)對信號進行檢測。此系統(tǒng)可以同時對96個不同的樣品進行分離，分離檢測過程在8 min以內(nèi)。

　　8. DNA測序系統(tǒng)：該系統(tǒng)利用凝膠毛細管的原理，將多道毛細管陣列設(shè)計，用4種不同的熒光染色標記4種核苷酸，在模板上合成DNA單鏈，然后在DNA外切酶的作用下進行堿基的連續(xù)水解和釋放，用激光識別和記錄釋放的堿基?？捎糜贒NA序列測定，雜合子自動檢測，點突變分析，等位基因鑒定， SNP篩查，雜合性缺失檢測，AFLP指紋圖譜，微衛(wèi)星DNA的不穩(wěn)定性分析，基因表達，測序質(zhì)量評估，序列比較等。20世紀90年代中期，測序儀重大改進，集束化的毛細管電泳代替凝膠電泳。2001年完成人類基因組框架圖提前完成得益于多通道、集束化的毛細管凝膠電泳技術(shù)的出現(xiàn)。目前，在我國已有少數(shù)醫(yī)院開始采用8 通道的DNA測序，系統(tǒng)開展用拉米夫定治療乙型肝炎病毒（HBV）的YMDD突變檢測。