满载希望的玻璃

抗击疾病是日常工作

生物学偏爱例外，这一点 Christoph Schröder 博士每天早上都能在餐桌旁看到。尽管统计数据是科学家日常工作的一部分，但一看到他的三个充满个性的孩子，就会耸耸肩膀，露出笑容。他们是大自然充满奇迹的又一个有力证明。

随后，这位分子微生物学家会去诺恩海莫尔菲尔德 583 号大楼，这里是内卡河北方城区的一角，靠近海德堡大学校园。从那里，Schröder 走入地下层， 打开玻璃门。他是生物科技公司 Sciomics 的营运总监。该公司成立于 2013 年，专业从事抗体微阵列技术。他带领着他的 11 人专业小团队一起分析研究蛋白质变化对不同疾病的诊断或治疗产生的影响。在复杂的抗体微阵列的帮助下，这家初创公司为医疗研究、诊断和行业内部提供创新服务。

“想到我们可能实现的科学发现，以及我们在帮助抗击癌症和其他疾病做出贡献，这些都是激励我们每天前进的动力，”Schröder 说， “但我们也很清楚，等患者从我们的研究成果中受益，还有相当一段时间。”

以创业态度开展医学研究

Sciomics 在科技校园内租用了一层地下室。­ 办公室装修融入了许许多多创新企业的元素。墙上贴着许多分析图表、蛋白质分配图和研究成果图。大厅内摆放着红黄绿色的扶手椅。这些颜色和公司标志相一致，同时体现了使用荧光染料进行蛋白质分析的过程。

在实验室区域，Sciomics 显示出和 IT 等其他领域初创公司的不同。但其创业精神却清晰地体现在日常工作中。 

这位33岁的化学家负责 Sciomics 的合同研究工作。要想了解 Sciomics 的商业背景，那就需要回顾我们将近 20 年的发展历程——只不过现在我们换了个地方。走过两栋楼后，便来到 Jörg Hoheisel 博士工作所在的实验室设施。这位海德堡德国癌症研究中心（DKFZ）功能遗传基因分析部门主管是微阵列分析开发的核心研究管理者。他是该领域领先的研究者之一。这位 59 岁的研究员强调说，他的主要工作动力就是所获得知识。首先是专心建立新的方式方法，然后才能开始对其应用进行详细计划。

Hoheisel 在伦敦帝国癌症研究基金会以博士后身份开展工作时，开发了一种对人类遗传材料进行测序的方法，这就是为什么他专注于微阵列开发的原因。从1993 年进入德国癌症研究中心起，他便一直持续从事该领域的研究。

抗体微阵列背后的科学

玻璃载玻片可起到决定性作用，这一点很快就得以显现。实际上，抗体微阵列原理很简单。在光线下，被检测到的蛋白质会显示为荧光斑点， 所产生的图案可提供结论性信息：即特定蛋白质在患者采样中是否大量或较少存在，或根本不存在。因此，生物标志物的识别不仅可用于诊断和治疗方法的选择，还有助于在防止疾病继续恶化的过程中赢取宝贵时间。

已知蛋白质或抗体的微小斑点（仅为几微米大小）被放置于载玻片上。实际上，一片玻璃可承载数千滴试样，并可同时进行分析。在被放到已制备的载玻片之前，取自肿瘤组织、血清和尿液试样的蛋白质将采用荧光染料进行标记处理。

通过扫描微阵列，结合反应在屏幕上以红绿点的可视化形式呈现。此过程的目的是，早在疾病爆发之前，在血液中可检测出癌症迹象。“癌症是一种遗传性疾病，是遗传物质中出现了错误，” Hoheisel 博士解释说。 

生物标记物不仅可用于诊断或预后，还有助于预测治疗干预的潜在效果。这听上去很简单，但实际上是一个高度复杂的科学过程。更重要的是，开发抗体微阵列需要很长时间。因为数量实在是太多了。虽然人体基因结构中“仅有” 22,000 个基因，但通过蛋白质改性，估计可使此数量上升至百万之多。这一数字可以体现出研究者所面临的是几乎是难以完成的任务量。某些蛋白质仅在特定位置上出现，有些位于细胞壁，有些是细胞膜的一部分，有些位于细胞核，有些位于细胞核外侧，其中一些会反复地改变特性和位置。

“这往往会使事情变得很复杂，”在开发工作中受到 Schröder 支持的 Hoheisel 坦白说。Sciomics 营运总监 Schröder 对 12 种不同载玻片表面进行了检查分析。从一开始，肖特生产的 NEXTERION® 抗体微阵列涂层玻片就非常符合科学家们的期望。在攻读博士及博士后期间工作时，Schröder 就开始和特种玻璃制造商一起开展优化工作。“我们在此方面并肩作战，”Schröder 回忆道

在德国癌症研究中心，Mohamed Alhamdani 也是提供支持的人员之一。“在进行到某个点时，我们很快便发现环氧硅烷涂层是符合我们要求的最好选项，”亲和蛋白质组学研究领域的团队负责人这样回忆道， “但其背景的噪点很高。幸好有了肖特，我们才完成了涂层优化。”

借助玻璃推动生命科学研究

肖特在其他生命科学领域已展现了玻璃的影响。无论是用于医药包装的特种玻璃，或用于分析设备的最新光纤系统和照明解决方案，还是生物活性玻璃，肖特为各类医疗应用领域提供具有开创意义的产品。

在抗体微阵列的开发过程中，优良基材和强大的涂层能力对于获取可靠且可复制的诊断结果十分重要。抗体微阵列是具有极高智能特性的工具，但需要获得结论时，准确的原材料至关重要。

蛋白质具有非特定的结合特性，这是一种令人棘手的属性。当显微镜下的玻璃载玻片上放置有 10,000 个微小蛋白质液滴时，就需要其粘附在指定的点上，并不与周边的涂层发生反应。在对肿瘤细胞、血液或尿液的蛋白质进行后续培养过程中，也需要具有上述效果；蛋白质应仅和一个抗体在其相应的位置进行结合。

“各个点之间应不应产生任何影响。NEXTERION® 抗体微阵列涂层玻片能使我们实现以往其他产品所无法实现的研究深度，”Hoheisel 说道， “这款产品实在太棒了。我们现在正采用此方法来探索生物信息。”

科学研究的成功案例

对于 Sciomics 也同样如此，抗体微阵列识别所形成的生物标志物特征已具有商业可行性，并成长为一项成功的业务。此方法的巨大潜力在其开发阶段就已显现，并由此发展为两项极具价值的专利： 一个是关于胰腺癌的诊断，另一个是关于膀胱癌的预后。由于订单足够­多，Sciomics 在公司成立初期就已具有财务独立性。公司客户包括各类大学、大型国际研究机构、大学医学院、从事研究的医生以及生物科技和制药公司。

不同的问题，不同的解决方案

“我们客户都各不相同，”Schmidt 指出。“每个项目都彼此迥异。我们的平台使我们能为各种各样的生物医疗研究和疾病提供支持。很多情况下，这就会发展成与客户进行更深入的合作开发。”

从一开始起，Sciomics 就是一个国际化公司。德国市场在公司今年的销售额中占比不足 10%。Sciomics 采取的是整体发展的战略。微阵列并非只是简单地完成生产后就移交给客户，Sciomics 还提供科研方面的支持。“其他公司会给我一个建议，而 Sciomics 则会给出解决方案，”Schröder 一次又一次听到此类感慨。每个客户都是合作伙伴，Sciomics 希望提供强有力的协助，其中包括研究项目规划、分析，以及制定详细且具有科研价值的报告。

Sciomics 的分析方法

“这是我们所独有的卖点，”Schmidt 说道。一旦微阵列完成扫描，研究者的主要工作就开始了。每个微小的颜色斑点由许多像素组成， 每个像素都具有一个数值，用于表示密度。每个微阵列可衍生出 500,000 个数字。对于 50 个样品而言，这就意味着 2500 万个数据点。Schmidt 和分子生物学家 Camille Lowy 负责正确分配和解释这些点的工作。

“和其他蛋白质分析技术不同，Sciomics 的分析方法可在几分钟内对若干分子上的不同参数，进行稳定且海量的分析，” Lowy 解释说。

早期诊断，赢取时间

德国癌症研究中心和 Sciomics 都确信，抗体微阵列在将诊断结果大幅提前，并实现和预后相结合方面起着关键作用。“在实际病患开始前，我们能提前多久根据生物标志物相应图形检测出潜在的问题，从而使我们可以确信地说‘是的，目前正在形成肿瘤，’” Hoheisel 说道。

Christoph Schröder 采用相同的方法。“我们希望能够同时测量血液样本中的几种蛋白质，以实现更快、更详细的诊断，”这位 Sciomics 营运总监解释说。

尽管个性化药物成为现实还有很长一段路，但由于患者可被分入更独特的组别，因此有助于接受更个性化的治疗。创新的解决方案（包括肖特的 iQ™ 平台）可­有效地完成最小的批次，从而为新的治疗奠定基础。

生命科学研究的未来

用于微阵列或立体表面结构的更小尺寸的载玻片仅是许许多多推动技术发展的方法中的一小部分。“我们很感谢能有肖特这样的公司，他们非常积极主动地参与进来，”Schmidt这样说道。“共同携手，我们能取得巨大的成就。”

通过优化表面，甚至能进一步提高微阵列的敏感度、可复制性和结合能力。结果便是： 信号密度将得以提高，得到的结果将更精细、更精准。再次强调的是，在消灭癌症的战斗中，这些都是很小、但很重要的步骤。

对 Sciomics 来说，参加会议、贸易展会以及拜访客户是一种重要的营销方式。在一张世界地图上，Schröder 标出了他出差到访过的地方。上面没有度假地点。“几乎没有时间去度假，”Schröder 强调，但随后说，不久他将休几天假和家人在农场度假。看着自己的孩子们在那里活蹦乱跳时，他清楚地意识到每天的研究工作对于后代的意义： 为了消除癌症，带来新的希望。

所用材料 

详细了解肖特 NEXTERION® 及其一系列相关产品。 

作为肖特 MINIFAB 的一部分，独特的硼硅酸盐玻璃基材产品组合（即 NEXTERION®） 非常适合各种 DNA、蛋白质和细胞应用。NEXTERION® 具有一系列功能性涂层，从用于肽和抗体的环氧硅烷到用于寡核苷酸的氨基硅烷，可用于多种诊断和生命科学应用，并可按需进行高度定制。