ไมโครอาร์เรย์แอนติบอดี (หรือที่รู้จักกันในชื่ออาร์เรย์แอนติบอดี ) เป็นรูปแบบเฉพาะของไมโครอาร์เรย์โปรตีนในเทคโนโลยีนี้ ชุดของแอนติบอดี ที่ถูกจับ จะถูกวางและตรึงไว้บนพื้นผิวแข็ง เช่น แก้ว พลาสติก เมมเบรน หรือชิปซิลิคอนและจะตรวจจับปฏิกิริยาระหว่างแอนติบอดีกับแอนติเจน เป้าหมาย ไมโครอาร์เรย์แอนติบอดีมักใช้สำหรับการตรวจจับการแสดงออกของโปรตีน จาก ของเหลวชีวภาพต่างๆ รวมถึงซีรั่ม พลาสมา และ สารละลายเซลล์หรือเนื้อเยื่ออาร์เรย์แอนติบอดีอาจใช้สำหรับการวิจัยพื้นฐานและการใช้งานทางการแพทย์และการวินิจฉัย^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

แนวคิดและวิธีการของไมโครอาร์เรย์แอนติบอดีได้รับการแนะนำครั้งแรกโดยTse Wen Changในปี 1983 ในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์^{[ 5 ]}และสิทธิบัตรหลายฉบับ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}ขณะที่เขาทำงานอยู่ที่Centocorในเมือง Malvern รัฐเพน ซิลเวเนีย Chang ได้บัญญัติศัพท์คำว่า "เมทริกซ์แอนติบอดี" และกล่าวถึงการจัดเรียง "อาร์เรย์" ของจุดแอนติบอดีขนาดเล็กบนพื้นผิวแก้วหรือพลาสติกขนาดเล็ก เขาสาธิตให้เห็นว่าสามารถวางจุดแอนติบอดีขนาด 10×10 (รวม 100 จุด) และ 20×20 (รวม 400 จุด) บนพื้นผิวขนาด 1×1 ซม. ได้ เขายังประมาณการว่าหากเคลือบแอนติบอดีที่ความเข้มข้น 10 μg/mL ซึ่งเป็นความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแอนติบอดีส่วนใหญ่ แอนติบอดี 1 มก. สามารถสร้างจุดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.25 มม. ได้ 2,000,000 จุด สิ่งประดิษฐ์ของชางมุ่งเน้นไปที่การใช้ไมโครอาร์เรย์แอนติบอดีสำหรับการตรวจจับและการหาปริมาณเซลล์ที่มีแอนติเจนบนพื้นผิวบางชนิด เช่น แอนติเจน CD และ แอนติเจน HLAอัลโลไทป์ แอนติเจนที่เป็นอนุภาค เช่น ไวรัสและแบคทีเรีย และแอนติเจนที่ละลายได้ หลักการ "การใช้ตัวอย่างเดียว การตรวจวัดหลายครั้ง" การกำหนดค่าการทดสอบ และกลไกสำหรับการวางจุดดูดซับที่อธิบายไว้ในเอกสารและสิทธิบัตร ควรนำไปใช้ได้กับไมโครอาร์เรย์ ประเภทต่างๆ โดยทั่วไป เมื่อ Tse Wen Chang และ Nancy T. Chang ก่อตั้งTanox , Inc. ในเมืองฮิวสตัน รัฐเท็กซัส ในปี 1986 พวกเขาซื้อสิทธิ์ในสิทธิบัตรเมทริกซ์แอนติบอดีจาก Centocor ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของฐานเทคโนโลยีในการสร้างบริษัทสตาร์ทอัพใหม่ของพวกเขา ผลิตภัณฑ์แรกของพวกเขาที่อยู่ระหว่างการพัฒนาคือการทดสอบที่เรียกว่า "อิมมูโนซอร์เบนต์ไซโตเมทรี" ^{[ 9 ]}ซึ่งสามารถใช้ในการตรวจสอบสถานะภูมิคุ้มกัน กล่าวคือ ความเข้มข้นและอัตราส่วนของเซลล์ T CD3 ⁺ , CD4 ⁺และCD8 ⁺ ในเลือดของผู้ติดเชื้อ เอชไอวี

พื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการทดสอบการจับลิแกนด์โดยใช้ไมโครอาร์เรย์โปรตีนได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดย Roger Ekins และเพื่อนร่วมงานในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} ตามแบบจำลอง ไมโครอาร์เรย์แอนติบอดีไม่เพียงแต่จะช่วยให้สามารถคัดกรอง แผง วิเคราะห์ ได้พร้อมกันเท่านั้น แต่ยังมีความไวและรวดเร็วกว่าวิธีการคัดกรองแบบดั้งเดิมอีกด้วย ความสนใจในการคัดกรองชุดโปรตีนขนาดใหญ่เกิดขึ้นจากความสำเร็จในด้านจีโนมิกส์โดยไมโครอาร์เรย์ DNA และโครงการจีโนมมนุษย์

แนวทางอาร์เรย์แรกๆ พยายามย่อขนาดการทดสอบทางชีวเคมีและภูมิคุ้มกันวิทยาที่มักทำในแผ่นไมโครไทเตอร์ 96 หลุม แม้ว่าอาร์เรย์แอนติบอดีแบบแผ่น 96 หลุมจะมีศักยภาพในการประมวลผลปริมาณมาก แต่พื้นที่ผิวขนาดเล็กในแต่ละหลุมจำกัดจำนวนจุดแอนติบอดีและจำนวนสารวิเคราะห์ที่ตรวจพบ ต่อมาจึงมีการใช้ตัวรองรับของแข็งอื่นๆ เช่น แผ่นกระจกและเยื่อไนโตรเซลลูโลส เพื่อพัฒนาอาร์เรย์ที่สามารถรองรับแผงแอนติบอดีขนาดใหญ่ขึ้น^{[ 13 ]}อาร์เรย์แบบเยื่อไนโตรเซลลูโลสมีความยืดหยุ่น ใช้งานง่าย และมีความสามารถในการจับโปรตีนเพิ่มขึ้น แต่ไม่เหมาะสำหรับการประมวลผลปริมาณมากหรือการประมวลผลอัตโนมัติ แผ่นกระจกที่ผ่านการดัดแปลงทางเคมีช่วยให้สามารถพิมพ์จุดแอนติบอดีขนาดเล็กกว่าไมโครลิตร ลดพื้นที่ผิวของอาร์เรย์โดยไม่ลดความหนาแน่นของจุด ซึ่งจะช่วยลดปริมาณตัวอย่างที่ใช้ นอกจากนี้ อาร์เรย์แบบแผ่นกระจกยังสามารถติดตั้งเข้ากับระบบจัดการของเหลวที่มีปริมาณมากได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบและแข็ง

ระบบอาร์เรย์แอนติบอดีส่วนใหญ่ใช้วิธีการตรวจจับภูมิคุ้มกันแบบไม่แข่งขัน 1 ใน 2 วิธี ได้แก่ การตรวจจับด้วยแอนติบอดีเดี่ยว (แบบใช้ฉลาก) และการตรวจจับด้วยแอนติบอดี 2 ตัว (แบบแซนด์วิช) วิธีหลังนี้ ซึ่งการตรวจจับสารวิเคราะห์ต้องอาศัยการจับกันของแอนติบอดีที่แตกต่างกัน 2 ตัว (แอนติบอดีจับและแอนติบอดีรายงาน โดยแต่ละตัวจับกับอีพิโทปที่ไม่ซ้ำกัน) ทำให้มีความจำเพาะสูงกว่าและมีสัญญาณรบกวนพื้นหลังต่ำกว่าเมื่อเทียบกับการตรวจจับภูมิคุ้มกันแบบใช้ฉลาก (ซึ่งใช้แอนติบอดีจับเพียงตัวเดียว และการตรวจจับทำได้โดยการติดฉลากทางเคมีให้กับโปรตีนทั้งหมดในตัวอย่างเริ่มต้น) อาร์เรย์แอนติบอดีแบบแซนด์วิชมักมีความจำเพาะและความไวสูงสุด (ระดับ ng – pg) เมื่อเทียบกับรูปแบบอาร์เรย์อื่นๆ ความสามารถในการทำซ้ำยังช่วยให้สามารถทำการวิเคราะห์เชิงปริมาณได้^{[ 14 ] [ 15 ]}เนื่องจากความยากลำบากในการพัฒนาคู่แอนติบอดีที่เข้ากันได้กับแอนติบอดีอื่นๆ ทั้งหมดในแผง อาร์เรย์ขนาดเล็กจึงมักใช้แนวทางแบบแซนด์วิช ในทางกลับกัน การพัฒนาอาร์เรย์ความหนาแน่นสูงนั้นทำได้ง่ายกว่าและมีต้นทุนต่ำกว่า โดยใช้แนวทางที่อิงกับการติดฉลากด้วยแอนติบอดีชุดเดียว ในวิธีการนี้ จะใช้แอนติบอดีเฉพาะชุดเดียว และโปรตีนทั้งหมดในตัวอย่างจะถูกติดฉลากโดยตรงด้วยสีย้อมเรืองแสงหรือแฮปเทน

การใช้งานเบื้องต้นของระบบอาร์เรย์ที่ใช้แอนติบอดี ได้แก่ การตรวจจับ IgG และซับคลาสเฉพาะ^{[ 16 ] [ 17 ]}การวิเคราะห์แอนติเจน^{[ 18 ]}การคัดกรองแอนติบอดีรีคอมบิแนนท์ [ ^{19 ] [ 20 ] การ}ศึกษาโปรตีนไคเนสของยีสต์^{[ 21 ]}การวิเคราะห์แอนติบอดีออโตอิมมูน^{[ 22 ]}และการตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับโปรตีน^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}แนวทางแรกในการตรวจจับไซโตไคน์หลายชนิดพร้อมกันจากตัวอย่างทางสรีรวิทยาโดยใช้เทคโนโลยีอาร์เรย์แอนติบอดีนั้นดำเนินการโดย Ruo-Pan Huang และเพื่อนร่วมงานในปี 2544 ^{[ 26 ]}แนวทางของพวกเขาใช้เมมเบรน Hybond ECL เพื่อตรวจจับไซโตไคน์จำนวน 24 ชนิดจากสื่อเพาะเลี้ยงเซลล์และซีรั่มของผู้ป่วย และสามารถสร้างโปรไฟล์การแสดงออกของไซโตไคน์ในระดับทางสรีรวิทยาได้ หวงนำเทคโนโลยีนี้ไปต่อยอดและก่อตั้งธุรกิจใหม่ชื่อ RayBiotech, Inc. ซึ่งเป็นบริษัทแรกที่ประสบความสำเร็จในการนำอาร์เรย์แอนติบอดีแบบระนาบออกสู่ตลาด

ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา ความไวของวิธีการได้รับการปรับปรุงโดยการปรับเคมีพื้นผิวให้เหมาะสม รวมถึงโปรโตคอลเฉพาะสำหรับการติดฉลากทางเคมี^{[ 27 ]}ปัจจุบัน ความไวของอาร์เรย์แอนติบอดีเทียบได้กับ ELISA ^{[ 28 ] [ 29 ]} และอาร์เรย์แอนติบอดีถูกนำมาใช้เป็นประจำสำหรับการทดลองสร้างโปรไฟล์ในตัวอย่างเนื้อเยื่อ ตัวอย่างพลาสมาหรือซีรั่ม และตัวอย่างประเภทอื่นๆ อีกมากมาย จุดเน้นหลักประการหนึ่งในการศึกษาการสร้างโปรไฟล์โดยใช้อาร์เรย์แอนติบอดีคือการค้นพบไบโอมาร์กเกอร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมะเร็ง^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}สำหรับการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง มีการรายงานการพัฒนาและการประยุกต์ใช้แอนติบอดีอาร์เรย์ที่ประกอบด้วยแอนติบอดีที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง 810 ชนิดที่แตกต่างกันในปี 2010 ^{[ 35 ]}นอกจากนี้ ในปี 2010 ยังมีการใช้แอนติบอดีอาร์เรย์ที่ประกอบด้วยไซโตไคน์ เคโมไคน์ อะดิโปไคน์ ปัจจัยการเจริญเติบโต ปัจจัยการสร้างหลอดเลือด โปรตีเอส ตัวรับที่ละลายได้ โมเลกุลการยึดเกาะที่ละลายได้ และโปรตีนอื่นๆ อีก 507 ชนิด เพื่อคัดกรองซีรั่มของ ผู้ป่วย มะเร็งรังไข่และบุคคลที่มีสุขภาพดี และพบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการแสดงออกของโปรตีนระหว่างตัวอย่างปกติและตัวอย่างมะเร็ง^{[ 36 ]}เมื่อไม่นานมานี้ แอนติบอดีอาร์เรย์ได้ช่วยในการระบุโปรตีนในซีรั่มที่เกี่ยวข้องกับภูมิแพ้โดยเฉพาะ ซึ่งระดับของโปรตีนเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับเนื้องอกในสมองและสามารถลดความเสี่ยงได้หลายปีก่อนการวินิจฉัย^{[ 37 ]}การทำโปรไฟล์โปรตีนด้วยแอนติบอดีอาร์เรย์ยังพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จในด้านอื่นๆ นอกเหนือจากการวิจัยมะเร็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรคทางระบบประสาท เช่น โรคอัลไซเมอร์ มีการศึกษาวิจัยหลายชิ้นที่พยายามระบุแผงไบโอมาร์กเกอร์ที่สามารถแยกแยะผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ได้ และหลายชิ้นใช้แอนติบอดีอาร์เรย์ในกระบวนการนี้ Jaeger และเพื่อนร่วมงานได้วัดโปรตีนในระบบไหลเวียนโลหิตเกือบ 600 ชนิดเพื่อค้นพบเส้นทางและเครือข่ายทางชีวภาพที่ได้รับผลกระทบในโรคอัลไซเมอร์ และสำรวจความสัมพันธ์เชิงบวกและเชิงลบของระดับโปรตีนและเครือข่ายแต่ละชนิดกับประสิทธิภาพการรับรู้ของผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์^{[ 38 ]}ปัจจุบันแอนติบอดีอาร์เรย์แบบแซนด์วิชที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ที่สุดสามารถตรวจจับโปรตีนที่แตกต่างกันได้ 1,000 ชนิด^{[ 39 ]}นอกจากนี้ ยังมีบริการการสร้างโปรไฟล์โปรตีนโดยใช้แอนติบอดีไมโครอาร์เรย์ที่วิเคราะห์ความอุดมสมบูรณ์ของโปรตีนและ สถานะ การฟอสโฟรีเลชั่นหรือยูบิควิตินิเลชั่นของโปรตีน 1,030 ชนิดพร้อมกัน^{[ 40 ]}

โดยทั่วไปแล้ว อาร์เรย์แอนติบอดีมักใช้ในการตรวจจับการแสดงออกของโปรตีนจากตัวอย่างหลายประเภท รวมถึงตัวอย่างที่มีการเตรียมการที่หลากหลาย เจียงและเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างการแสดงออกของโปรตีนในอาร์เรย์ในตัวอย่างเลือดสองแบบที่แตกต่างกัน ได้แก่ ซีรัมและจุดเลือดแห้ง^{[ 41 ]}การเตรียมตัวอย่างเลือดที่แตกต่างกันเหล่านี้ได้รับการวิเคราะห์โดยใช้แพลตฟอร์มอาร์เรย์แอนติบอดีสามแบบ ได้แก่ แบบแซนด์วิช แบบเชิงปริมาณ และแบบใช้ฉลาก และพบความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งในการแสดงออกของโปรตีน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าจุดเลือดแห้ง ซึ่งเป็นวิธีการเก็บเลือดที่สะดวก ปลอดภัย และราคาไม่แพง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่สาธารณสุขที่ไม่ใช่โรงพยาบาล สามารถนำมาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพกับการวิเคราะห์อาร์เรย์แอนติบอดีสำหรับการค้นหาไบโอมาร์กเกอร์ การสร้างโปรไฟล์โปรตีน และการคัดกรอง การวินิจฉัย และการรักษาโรค

การใช้ไมโครอาร์เรย์แอนติบอดีในด้านการวินิจฉัยทางการแพทย์ต่างๆ ได้ดึงดูดความสนใจของนักวิจัย การตรวจวิเคราะห์ทางชีวภาพแบบดิจิทัลเป็นตัวอย่างหนึ่งของโดเมนการวิจัยดังกล่าว ในเทคโนโลยีนี้ อาร์เรย์ของไมโครเวลล์บนชิปแก้ว/พอลิเมอร์จะถูกเพาะด้วยลูกปัดแม่เหล็ก (เคลือบด้วยแอนติบอดีที่ติดแท็กเรืองแสง) นำไปสัมผัสกับแอนติเจนเป้าหมาย แล้วจึงทำการตรวจสอบลักษณะโดยใช้กล้องจุลทรรศน์โดยการนับจำนวนเวลล์ที่เรืองแสง แพลตฟอร์มการผลิตที่มีต้นทุนต่ำ (โดยใช้พอลิเมอร์ OSTE ) สำหรับอาร์เรย์ไมโครเวลล์ดังกล่าวได้รับการสาธิตเมื่อเร็วๆ นี้ และระบบแบบจำลองการตรวจวิเคราะห์ทางชีวภาพได้รับการตรวจสอบลักษณะสำเร็จแล้ว^{[ 42 ]}นอกจากนี้ การตรวจวิเคราะห์ภูมิคุ้มกันบนโครงสร้างไมโครพิลลาร์ "กระดาษสังเคราะห์" ไทออล-อีน ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถสร้างสัญญาณเรืองแสงที่เหนือกว่า^{[ 43 ]}

• อีไลซา
• ไมโครอาร์เรย์โปรตีน
• ไมโครอาร์เรย์ดีเอ็นเอ
• ไมโครอาร์เรย์เนื้อเยื่อ
• ไมโครอาร์เรย์สารประกอบเคมี
• การพิมพ์ไมโครอาร์เรย์และการสร้างลวดลายพลังงานพื้นผิว