本周《科學》（Science）的一篇專題文章聚焦了蛋白質芯片（protein array）技術，其中略微談到了美國亞利桑納州立大學生物設計學院（Biodesign Institute）Virginia G. Piper個體化診斷中心主任Joshua LaBaer開展的一項研究。

隨著人類基因組計劃（Human Genome Project）的順利完成，科學家們將研究日益聚焦到蛋白質上。蛋白質這一由遺傳模板生產出的萬能產物，在維持健康和疾病發生中均發揮著主要作用。蛋白質微陣列（Protein microarray）在生成DNA和蛋白質組的核苷酸序列分析的缺口上搭起了一座橋梁。

研究人員正在利用蛋白質微陣列來開發出早期疾病的檢測方法，尤其是對于占國家大部分醫療保健開支的慢性疾病。在早期、癥狀出現前階段鑒別出糖尿病、冠心病、充血性心力衰竭和各種癌癥的征兆，提供治療成敗的最佳預測，大大降低醫療費用。

“蛋白質是生物學機器。疾病幾乎總是由于蛋白質功能異常所導致，大多數的藥物設計也是旨在影響蛋白質的功能。蛋白質微陣列使得我們能夠同時檢測成千上萬的蛋白質的生物化學特性，”LaBaer.說。

盡管基因組為構建生命系統提供了指導手冊，蛋白質仍是真正的分子主力，忠實地履行基因組的指令，同時還在無數的環境影響下改變它們的行為。蛋白質為細胞和組織提供了結構，促進了細胞內部和細胞間的信號傳遞，充當受體，催化酶活性，執行免疫功能，并執行其他無數的生物學任務。

因此，更深入地了解蛋白質組對于診斷醫學，尤其是建立生物標記物（表明早期疾病狀態的癥狀出現前指示物，可檢測到的血液中蛋白質成分）是至關重要的。LaBaer研究小組正在致力于發現一系列致命性疾病包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌和口咽癌；I型糖尿病和各種傳染性病原體的生物標記物。

直至近來，研究蛋白質的復雜性仍是一個艱巨的任務。蛋白質微陣列通常包含一個蛋白質庫，它以2D可設定位置的網格格式固定在一個載玻片或是芯片上。這類芯片是通過表達和精心純化蛋白，然后將它們印在載玻片表面而制造成。一旦將蛋白質庫鋪在在一張芯片上，就可以利用這種高通量的技術來研究蛋白質的行為。

類似的芯片長期被應用于研究DNA，生成了對于基因組的源源不斷的新認識，在某些情況下提供了快速準確的診斷工具。研究人員想要用蛋白質芯片技術來重復DNA芯片取得的成功，然而目前仍有一些障礙存在。相比于核苷酸，蛋白質顯示出極大的結構多樣性和復雜性。蛋白質的合成、穩定和純化往往是非常艱巨的工作。將蛋白質充分附著在芯片表面相當的棘手，且隨后通過結合事件檢測這些蛋白也比核酸芯片的情況要復雜的多。