ไมโครอาร์เรย์โปรตีน (หรือชิปโปรตีน ) เป็น วิธีการ ที่มีปริมาณงานสูงที่ใช้ในการติดตามปฏิสัมพันธ์และกิจกรรมของโปรตีน และเพื่อกำหนดหน้าที่ของโปรตีนในระดับใหญ่^{[ 1 ]}ข้อได้เปรียบหลักคือสามารถติดตามโปรตีนจำนวนมากได้พร้อมกัน ชิปประกอบด้วยพื้นผิวรองรับ เช่น แผ่นกระจก เมมเบรนไนโตรเซลลูโลส ลูกปัด หรือแผ่นไมโครไทเทรตซึ่งมีโปรตีนจับยึดอยู่เป็นอาร์เรย์^{[ 2 ]} โมเลกุล โพรบซึ่งโดยทั่วไปจะติดฉลากด้วยสีย้อมเรืองแสง จะถูกเพิ่มเข้าไปในอาร์เรย์ ปฏิกิริยาใดๆ ระหว่างโพรบและโปรตีนที่ตรึงอยู่จะปล่อยสัญญาณเรืองแสงซึ่งจะถูกอ่านโดยเครื่องสแกนเลเซอร์^{[ 3 ]}ไมโครอาร์เรย์โปรตีนนั้นรวดเร็ว เป็นระบบอัตโนมัติ ประหยัด และมีความไวสูง โดยใช้ตัวอย่างและสารเคมีในปริมาณน้อย^{[ 4 ]}แนวคิดและวิธีการของไมโครอาร์เรย์โปรตีนได้รับการแนะนำและแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกในไมโครอาร์เรย์แอนติบอดี (เรียกอีกอย่างว่าเมทริกซ์แอนติบอดี ) ในปี 1983 ในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์^{[ 5 ]}และชุดสิทธิบัตร^{[ 6 ]}เทคโนโลยีที่มีปริมาณงานสูงที่อยู่เบื้องหลังไมโครอาร์เรย์โปรตีนนั้นพัฒนาได้ค่อนข้างง่าย เนื่องจากมีพื้นฐานมาจากเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นสำหรับ ไมโคร ^{อาร์เรย์} DNA [ ^{7 ]}ซึ่งกลายเป็นไมโครอาร์เรย์ ที่ใช้ กัน อย่างแพร่หลายที่สุด

ไมโครอาร์เรย์โปรตีนได้รับการพัฒนาขึ้นเนื่องจากข้อจำกัดของการใช้ไมโครอาร์เรย์ DNA ในการกำหนดระดับการแสดงออกของยีนในโปรตีโอมิกส์ปริมาณmRNAในเซลล์มักไม่สะท้อนถึงระดับการแสดงออกของโปรตีนที่สอดคล้องกัน เนื่องจากโดยปกติแล้วโปรตีนจะมีบทบาทเชิงหน้าที่ในการตอบสนองของเซลล์มากกว่า mRNA จึงจำเป็นต้องมีแนวทางใหม่ นอกจากนี้การดัดแปลงหลังการแปลซึ่งมักมีความสำคัญต่อการกำหนดหน้าที่ของโปรตีนนั้น ไม่สามารถมองเห็นได้บนไมโครอาร์เรย์ DNA ^{[ 8 ]}ไมโครอาร์เรย์โปรตีนเข้ามาแทนที่เทคนิคโปรตีโอมิกส์แบบดั้งเดิม เช่นอิเล็กโทรโฟเรซิสเจล 2 มิติหรือโครมาโทกราฟีซึ่งใช้เวลานาน ใช้แรงงานมาก และไม่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์โปรตีนที่มีปริมาณน้อย

โปรตีนจะถูกจัดเรียงอยู่บนพื้นผิวแข็ง เช่น แผ่นสไลด์กล้องจุลทรรศน์ เมมเบรน ลูกปัด หรือแผ่นไมโครไทเทอร์ หน้าที่ของพื้นผิวนี้คือการรองรับเพื่อให้โปรตีนสามารถตรึงอยู่ได้ พื้นผิวควรมีคุณสมบัติในการจับยึดสูงสุด ในขณะเดียวกันก็รักษารูปทรงดั้งเดิมของโปรตีนไว้เพื่อให้ความสามารถในการจับยึดคงอยู่ แผ่นสไลด์กล้องจุลทรรศน์ที่ทำจากแก้วหรือซิลิคอนเป็นที่นิยมใช้ เนื่องจากเข้ากันได้กับเครื่องจัดเรียงแบบหุ่นยนต์และเครื่องสแกนเลเซอร์ที่หาได้ง่าย ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับเทคโนโลยีไมโครอาร์เรย์ดีเอ็นเอ แผ่นฟิล์ม ไนโตรเซลลูโลสได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นพื้นผิวที่มีความสามารถในการจับยึดโปรตีนสูงสุดสำหรับการใช้งานไมโครอาร์เรย์โปรตีน

จากนั้นพื้นผิวแข็งที่เลือกจะถูกเคลือบด้วยสารเคลือบที่ต้องทำหน้าที่พร้อมกันหลายประการ ได้แก่ การตรึงโปรตีน ป้องกันการเสียสภาพ ของโปรตีน จัดวางโปรตีนในทิศทางที่เหมาะสมเพื่อให้สามารถเข้าถึงตำแหน่งการจับ และสร้าง สภาพแวดล้อมที่ ชอบน้ำเพื่อให้ปฏิกิริยาการจับเกิดขึ้นได้ นอกจากนี้ยังต้องมีการจับแบบไม่จำเพาะน้อยที่สุดเพื่อลดสัญญาณรบกวนในระบบตรวจจับ และต้องเข้ากันได้กับระบบตรวจจับต่างๆ สารตรึงโปรตีน ได้แก่ ชั้นของอะลูมิเนียมหรือทองคำ โพลิเมอร์ที่ชอบน้ำ และเจลโพลีอะคริลาไมด์หรือการบำบัดด้วยเอมีน อั ล ดีไฮด์ หรืออีพ็อกซีเทคโนโลยีฟิล์มบาง เช่นการตกตะกอนไอระเหยทางกายภาพ (PVD) และการตกตะกอนไอระเหยทางเคมี (CVD) ถูกนำมาใช้ในการเคลือบลงบนพื้นผิวรองรับ

สภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวมีความสำคัญอย่างยิ่งในทุกขั้นตอนของการผลิตและการใช้งานอาร์เรย์ เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของโปรตีน ดังนั้น บัฟเฟอร์ตัวอย่างจึงมีกลีเซอรอล ในปริมาณสูง (เพื่อลดจุดเยือกแข็ง) และความชื้นของสภาพแวดล้อมการผลิตจะถูกควบคุมอย่างระมัดระวัง ไมโครเวลล์มีข้อดีสองประการ คือ ให้สภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวพร้อมทั้งป้องกันการปนเปื้อนข้ามระหว่างตัวอย่าง

ในการจัดเรียงโปรตีนแบบทั่วไป หุ่นยนต์จะวางโปรตีนหรือลิแกนด์ จำนวนมาก บนพื้นผิวแข็งที่เคลือบไว้ตามรูปแบบที่กำหนดไว้ล่วงหน้า วิธีนี้เรียกว่าการพิมพ์แบบสัมผัสด้วยหุ่นยนต์หรือการพ่นด้วยหุ่นยนต์ อีกวิธีหนึ่งในการผลิตคือ การพิมพ์ แบบอิงค์เจ็ท ซึ่ง เป็น วิธีการแบบไม่สัมผัสโดยการหยดตามต้องการ เพื่อกระจายพอลิเมอร์โปรตีนลงบนพื้นผิวแข็งตามรูปแบบที่ต้องการ^{[ 9 ]}การพ่นแบบเพียโซอิเล็กทริกเป็นวิธีการที่คล้ายกับการพิมพ์แบบอิงค์เจ็ท หัวพิมพ์จะเคลื่อนที่ไปทั่วอาร์เรย์ และในแต่ละจุดจะใช้การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเพื่อส่งโมเลกุลโปรตีนไปยังพื้นผิวผ่านเจ็ทขนาดเล็ก นี่ก็เป็นกระบวนการแบบไม่สัมผัสเช่นกัน^{[ 10 ]}โฟโตลิโทกราฟีเป็นวิธีที่สี่ในการจัดเรียงโปรตีนลงบนพื้นผิว ใช้แสงร่วมกับโฟโตมาสก์ซึ่งเป็นแผ่นทึบแสงที่มีรูหรือความโปร่งใสที่ช่วยให้แสงส่องผ่านได้ตามรูปแบบที่กำหนด จากนั้นการบำบัดทางเคมีหลายขั้นตอนจะช่วยให้เกิดการตกตะกอนของโปรตีนตามรูปแบบที่ต้องการบนวัสดุที่อยู่ใต้โฟโตมาสก์^{[ 11 ]}

โมเลกุลจับยึดที่เรียงตัวอยู่บนพื้นผิวแข็งอาจเป็นแอนติบอดี แอนติเจน แอพทาเมอร์ (ลิแกนด์ที่ใช้กรดนิวคลีอิก) แอฟฟิบอดี (โมเลกุลขนาดเล็กที่ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบโมโนโคลนอลแอนติบอดี) หรือโปรตีนแบบเต็มความยาว แหล่งที่มาของโปรตีนดังกล่าว ได้แก่ ระบบการแสดงออกของโปรตีนลูกผสม โดยใช้เซลล์ การทำให้บริสุทธิ์จากแหล่งธรรมชาติ การผลิตในหลอดทดลองโดยระบบการแปลแบบไม่ใช้เซลล์และวิธีการสังเคราะห์เปปไทด์วิธีการเหล่านี้หลายวิธีสามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติเพื่อการผลิตในปริมาณมาก แต่ต้องระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงสภาวะการสังเคราะห์หรือการสกัดที่ส่งผลให้โปรตีนเสียสภาพ ซึ่งเนื่องจากไม่สามารถจดจำคู่พันธะได้อีกต่อไป จึงทำให้อาร์เรย์นั้นไร้ประโยชน์

โปรตีนมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมจุลภาคสูง สิ่งนี้ก่อให้เกิดความท้าทายในการรักษาโปรตีนอาร์เรย์ให้อยู่ในสภาพที่เสถียรในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน วิธีการแบบ in situซึ่งคิดค้นและเผยแพร่โดย Mingyue He และ Michael Taussig ในปี 2544 ^{[ 12 ] [ 13 ]}เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนบนชิปเมื่อจำเป็นโดยตรงจาก DNA โดยใช้ระบบการแสดงออกของโปรตีนแบบไร้เซลล์ เนื่องจาก DNA เป็นโมเลกุลที่มีความเสถียรสูง จึงไม่เสื่อมสภาพไปตามเวลาและจึงเหมาะสำหรับการจัดเก็บระยะยาว วิธีการนี้ยังมีข้อดีคือช่วยหลีกเลี่ยงกระบวนการที่ยุ่งยากและมักมีราคาแพงของการทำให้บริสุทธิ์ของโปรตีนและการโคลน DNA แยกต่างหาก เนื่องจากโปรตีนถูกสร้างและตรึงไว้พร้อมกันในขั้นตอนเดียวบนพื้นผิวชิป ตัวอย่างของเทคนิค in situ ได้แก่ PISA (protein in situ array), NAPPA ( nucleic acid programmable protein array) และ DAPA (DNA array to protein array)

ปัจจุบันมีการใช้ไมโครอาร์เรย์โปรตีนอยู่ 3 ประเภท เพื่อศึกษาการทำงานทางชีวเคมีของโปรตีน

ไมโครอาร์เรย์เชิงวิเคราะห์ หรือที่เรียกว่า แคปเจอร์อาร์เรย์ คือเทคนิคที่ใช้ไลบรารีของแอนติบอดี แอพทาเมอร์ หรือแอฟฟิบอดี จัดเรียงอยู่บนพื้นผิวรองรับ โมเลกุลเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวจับ เนื่องจากแต่ละตัวจะจับกับโปรตีนจำเพาะ จากนั้นจึงทำการตรวจสอบอาร์เรย์ด้วยสารละลายโปรตีนที่ซับซ้อน เช่นสารละลายเซลล์การวิเคราะห์ปฏิกิริยาการจับที่เกิดขึ้นโดยใช้ระบบตรวจจับต่างๆ สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับระดับการแสดงออกของโปรตีนเฉพาะในตัวอย่าง รวมถึงการวัดค่าความสัมพันธ์และความจำเพาะของการจับ ไมโครอาร์เรย์ประเภทนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการเปรียบเทียบการแสดงออกของโปรตีนในสารละลายต่างๆ ตัวอย่างเช่น สามารถระบุการตอบสนองของเซลล์ต่อปัจจัยเฉพาะได้โดยการเปรียบเทียบสารละลายเซลล์ที่ได้รับการบำบัดด้วยสารเฉพาะหรือปลูกเลี้ยงภายใต้สภาวะบางอย่างกับสารละลายเซลล์ควบคุม อีกหนึ่งการประยุกต์ใช้คือการระบุและวิเคราะห์ลักษณะของเนื้อเยื่อที่เป็นโรค

ไมโครอาร์เรย์โปรตีนเฟสย้อนกลับ (RPPA) เกี่ยวข้องกับตัวอย่างที่ซับซ้อน เช่น สารละลายเนื้อเยื่อ เซลล์จะถูกแยกออกจากเนื้อเยื่อต่างๆ ที่สนใจและถูกสลาย สารละลายจะถูกจัดเรียงบนไมโครอาร์เรย์และตรวจสอบด้วยแอนติบอดีต่อโปรตีนเป้าหมายที่สนใจ โดยทั่วไปแอนติบอดีเหล่านี้จะถูกตรวจจับด้วย การทดสอบ เคมีเรืองแสง ฟลูออเรสเซนต์ หรือ การ วัดสี เปปไทด์อ้างอิงจะถูกพิมพ์บนสไลด์เพื่อให้สามารถวัดปริมาณโปรตีนของสารละลายตัวอย่างได้ RPA ช่วยให้สามารถระบุการมีอยู่ของโปรตีนที่เปลี่ยนแปลงไปหรือสารอื่นๆ ที่อาจเป็นผลมาจากโรค โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การดัดแปลงหลังการแปล ซึ่งมักจะเปลี่ยนแปลงไปอันเป็นผลมาจากโรค สามารถตรวจพบได้โดยใช้ RPA ^{[ 14 ]}

ไมโครอาร์เรย์โปรตีนเชิงฟังก์ชัน (หรือที่เรียกว่าอาร์เรย์โปรตีนเป้าหมาย) สร้างขึ้นโดยการตรึงโปรตีนบริสุทธิ์จำนวนมาก และใช้ในการระบุปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับโปรตีน โปรตีนกับดีเอ็นเอ โปรตีนกับอาร์เอ็นเอ โปรตีนกับฟอ สโฟลิปิด และโปรตีนกับ โมเลกุลขนาดเล็ก เพื่อทดสอบกิจกรรมของเอนไซม์ และเพื่อตรวจจับแอนติบอดีและแสดงความจำเพาะของแอนติบอดี ไมโครอาร์เรย์โปรตีนเชิงฟังก์ชันแตกต่างจากอาร์เรย์เชิงวิเคราะห์ตรงที่ ไมโครอาร์เรย์โปรตีนเชิงฟังก์ชันประกอบด้วยอาร์เรย์ที่บรรจุโปรตีนเชิงฟังก์ชันแบบเต็มความยาวหรือโดเมนโปรตีน ชิปโปรตีนเหล่านี้ใช้ในการศึกษาการทำงานทางชีวเคมีของโปรตีนทั้งหมดในโปรตีโอมในการทดลองเดียว

องค์ประกอบสำคัญในการทดสอบไมโครอาร์เรย์โปรตีนเชิงฟังก์ชันใดๆ ก็คือ โปรตีนที่จัดเรียงจะต้องคงโครงสร้างดั้งเดิมไว้ เพื่อให้เกิดปฏิสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันที่มีความหมายบนพื้นผิวอาร์เรย์ ข้อดีของการควบคุมโหมดการยึดติดพื้นผิวที่แม่นยำโดยใช้แท็กความสัมพันธ์ที่เหมาะสมก็คือ โปรตีนที่ถูกตรึงจะมีทิศทางที่เป็นเนื้อเดียวกัน ส่งผลให้มีกิจกรรมจำเพาะสูงขึ้นและอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูงขึ้นในการทดสอบ โดยมีการรบกวนจากปฏิสัมพันธ์ที่ไม่จำเพาะน้อยลง^{[ 15 ] [ 16 ]}

วิธีการตรวจจับโปรตีนอาร์เรย์ต้องให้สัญญาณสูงและพื้นหลังต่ำ วิธีการตรวจจับที่พบได้บ่อยและใช้กันอย่างแพร่หลายคือการติดฉลากด้วยฟลูออเรสเซนซ์ ซึ่งมีความไวสูง ปลอดภัย และเข้ากันได้กับเครื่องสแกนเลเซอร์ไมโครอาร์เรย์ที่มีอยู่ทั่วไป สามารถใช้ฉลากอื่นๆ ได้ เช่น แท็กความสัมพันธ์ แท็กทางเคมีแสง หรือแท็กไอโซโทปรังสี ฉลากเหล่านี้จะติดอยู่กับโพรบเองและอาจรบกวนปฏิกิริยาระหว่างโพรบกับโปรตีนเป้าหมาย ดังนั้นจึงมีวิธีการตรวจจับแบบไม่ใช้ฉลากอยู่หลายวิธี เช่น การเรโซแนนซ์ของพลาสมอนบนพื้นผิว (SPR) ท่อนาโนคาร์บอน เซ็นเซอร์นาโนไวร์คาร์บอน (ซึ่งการตรวจจับเกิดขึ้นผ่านการเปลี่ยนแปลงการนำไฟฟ้า) และคานยื่นระบบไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์ (MEMS) ^{[ 17 ]}วิธีการตรวจจับแบบไม่ใช้ฉลากเหล่านี้ค่อนข้างใหม่และยังไม่เหมาะสมสำหรับการตรวจจับปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนที่มีปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้มีแนวโน้มที่ดีในอนาคต การตรวจภูมิคุ้มกันบนโครงสร้างไมโครพิลลาร์ "กระดาษสังเคราะห์" ไทออล-อีน แสดงให้เห็นว่าสามารถสร้างสัญญาณฟลูออเรสเซนซ์ที่เหนือกว่าได้^{[ 18 ]}

การหาปริมาณโปรตีนบนแผ่นกระจกเคลือบไนโตรเซลลูโลสสามารถใช้การตรวจจับฟลูออเรสเซนต์ใกล้รังสีอินฟราเรดได้ ซึ่งจะช่วยจำกัดการรบกวนเนื่องจากฟลูออเรสเซนต์อัตโนมัติของไนโตรเซลลูโลสที่ความยาวคลื่น UV ที่ใช้สำหรับโพรบตรวจจับฟลูออเรสเซนต์มาตรฐาน^{[ 19 ]}

มีการประยุกต์ใช้โปรตีนอาร์เรย์ใน 5 ด้านหลัก ได้แก่ การวินิจฉัยโรค โปรตีโอมิกส์ การวิเคราะห์การทำงานของโปรตีน การระบุลักษณะเฉพาะของแอนติบอดี และการพัฒนายาเพื่อการรักษา

การวินิจฉัยโรคเกี่ยวข้องกับการตรวจหาแอนติเจนและแอนติบอดีในตัวอย่างเลือด การวิเคราะห์โปรไฟล์ของซีรั่มเพื่อค้นหาไบโอมาร์กเกอร์ ของโรคใหม่ การติดตามสถานะของโรคและการตอบสนองต่อการรักษาในเวชศาสตร์เฉพาะบุคคล การติดตามสิ่งแวดล้อมและอาหาร การตรวจวิเคราะห์ทางชีวภาพแบบดิจิทัลเป็นตัวอย่างของการใช้ไมโครอาร์เรย์โปรตีนเพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัย ในเทคโนโลยีนี้ อาร์เรย์ของไมโครเวลล์บนชิปแก้ว/พอลิเมอร์จะถูกเพาะด้วยลูกปัดแม่เหล็ก (เคลือบด้วยแอนติบอดีที่ติดแท็กเรืองแสง) นำไปสัมผัสกับแอนติเจนเป้าหมาย จากนั้นจึงทำการตรวจสอบลักษณะเฉพาะโดยใช้กล้องจุลทรรศน์โดยการนับจำนวนเวลล์ที่เรืองแสง แพลตฟอร์มการผลิตที่มีต้นทุนต่ำ (โดยใช้พอลิเมอร์ OSTE ) สำหรับอาร์เรย์ไมโครเวลล์ดังกล่าวได้รับการสาธิตเมื่อเร็ว ๆ นี้ และระบบแบบจำลองการตรวจวิเคราะห์ทางชีวภาพได้รับการตรวจสอบลักษณะเฉพาะเรียบร้อยแล้ว^{[ 20 ]}

โปรตีโอมิกส์เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของโปรตีน กล่าวคือ โปรตีนใดบ้างที่แสดงออกในสารละลายของเซลล์ใดเซลล์หนึ่ง

การวิเคราะห์หน้าที่ของโปรตีน คือการระบุปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับโปรตีน (เช่น การระบุสมาชิกของโปรตีนคอมเพล็กซ์) ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับฟอสโฟลิปิด เป้าหมายของโมเลกุลขนาดเล็กสารตั้งต้น ของเอนไซม์ (โดยเฉพาะสารตั้งต้นของไคเนส ) และลิแกนด์ของตัวรับ

การวิเคราะห์คุณสมบัติของแอนติบอดี คือ การวิเคราะห์ปฏิกิริยาข้ามสายพันธุ์ความจำเพาะ และการระบุ ตำแหน่งของ เอ พิโท ป

ไมโครอาร์เรย์ยังสามารถใช้ในการตรวจจับออโตแอนติบอดี โดยใช้อาร์เรย์ออโตแอนติเจนเพื่อคัดกรองแอนติเจนหรือแอนติเจนที่มีศักยภาพจำนวนมากพร้อมกัน^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

การพัฒนาการรักษาเกี่ยวข้องกับการพัฒนายาที่จำเพาะต่อแอนติเจนสำหรับโรคภูมิต้านตนเองมะเร็ง และภูมิแพ้ รวมถึงการระบุเป้าหมายโมเลกุลขนาดเล็กที่อาจนำมาใช้เป็นยาใหม่ได้

แม้ว่าหลายบริษัทจะลงทุนไปอย่างมาก แต่ชิปโปรตีนก็ยังไม่แพร่หลายในตลาด ผู้ผลิตพบว่าการจัดการโปรตีนนั้นค่อนข้างยาก การผลิตโปรตีนที่มีคุณภาพสม่ำเสมอ รวดเร็ว และมีโครงสร้างที่ถูกต้องและใช้งานได้นั้นเต็มไปด้วยความยากลำบาก เนื่องจากมักได้ผลผลิตโปรตีนต่ำเนื่องจากความสามารถในการละลายลดลงและการเกิดก้อนโปรตีนตกค้าง การสร้างชิปโปรตีนต้องใช้ขั้นตอนมากกว่าการสร้างชิปดีเอ็นเอมาก

มีวิธีการแก้ปัญหานี้อยู่หลายวิธี ซึ่งแตกต่างกันโดยพื้นฐานขึ้นอยู่กับว่าโปรตีนถูกตรึงไว้ด้วยปฏิกิริยาที่ไม่เฉพาะเจาะจงและกำหนดได้ไม่ดี หรือด้วยชุดปฏิกิริยาที่ทราบแล้ว วิธีแรกนั้นน่าสนใจเพราะความเรียบง่ายและเข้ากันได้กับโปรตีนบริสุทธิ์ที่ได้มาจากแหล่งธรรมชาติหรือแหล่งรีคอมบิแนนท์^{[ 24 ] [ 25 ]}แต่ก็มีความเสี่ยงอยู่หลายประการ ที่สำคัญที่สุดคือความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับลักษณะที่ไม่สามารถควบคุมได้ของปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนแต่ละตัวกับพื้นผิว ในกรณีที่ดีที่สุด อาจทำให้เกิดประชากรโปรตีนที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งบางครั้งไซต์ที่ใช้งานอยู่ถูกบดบังด้วยพื้นผิว ในกรณีที่แย่ที่สุด อาจทำลายกิจกรรมทั้งหมดเนื่องจากการคลายตัวบางส่วนหรือทั้งหมดของโปรตีนที่ถูกตรึงไว้โดยพื้นผิว

ความท้าทาย ได้แก่: 1) การค้นหาพื้นผิวและวิธีการยึดติดที่ช่วยให้โปรตีนคงโครงสร้างทุติยภูมิหรือตติยภูมิ ไว้ ได้ และด้วยเหตุนี้จึงรักษาการทำงานทางชีวภาพและการโต้ตอบกับโมเลกุลอื่นๆ ไว้ได้ 2) การผลิตอาร์เรย์ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน เพื่อไม่ให้โปรตีนบนชิปเสียสภาพในระยะเวลาอันสั้น 3) การระบุและแยกแอนติบอดีหรือโมเลกุลจับยึดอื่นๆ ที่ต่อต้านโปรตีนทุกตัวในจีโนมของมนุษย์ 4) การหาปริมาณระดับของโปรตีนที่จับยึดในขณะที่รับประกันความไวและหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนพื้นหลัง 5) การสกัดโปรตีนที่ตรวจพบออกจากชิปเพื่อนำไปวิเคราะห์เพิ่มเติม 6) การลดการจับยึดที่ไม่จำเพาะเจาะจงของสารจับยึด 7) ความจุของชิปต้องเพียงพอที่จะช่วยให้สามารถมองเห็นโปรตีโอมได้อย่างสมบูรณ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โปรตีนที่มีปริมาณมากจะบดบังการตรวจจับโปรตีนที่มีปริมาณน้อย เช่น โมเลกุลส่งสัญญาณและตัวรับ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมีความสำคัญต่อการรักษามากกว่า^{[ 26 ]}

• การพิมพ์ไมโครอาร์เรย์และการสร้างลวดลายพลังงานพื้นผิว

• เทคนิคการตรวจจับแบบไม่ใช้ฉลากสำหรับไมโครอาร์เรย์โปรตีน