全 文 ：·技术与方法·
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2016, 32(6):38-46
随着基因组学、蛋白组学、代谢组学及生物
大数据等研究的兴起和深入，生物海量数据获取
对常规分析技术提出了挑战，高通量分析（high 
throughput screening，HTS）是指同时对一个样品中
的多个指标，或者对多个样品中的一个指标同步进
行并行分析，以在最短的时间内获得最多的生物信
息的新型分析技术。与传统分析方法相比，HTS 具
有高通量、并行性、微量化、自动化等优点。按照
检测原理分析靶标的不同，HTS 主要包括生物芯片、
焦磷酸测序技术、荧光偏振免疫分析技术等，可用
收稿日期：2015-08-31
基金项目：上海市科委高校能力建设项目（13430502400），“科技创新行动计划” 长三角科技联合攻关领域项目（15395810900），乳制品生
产体系致病菌快速检测（3A15308006）
作者简介：翟绪昭，女，硕士研究生，研究方向：食源性致病菌快速检测；E-mail ：huzhxzh@126.com 
通讯作者：刘箐，男，博士，教授，研究方向：食源性致病菌致病机理及快速检测技术；E-mail ：liuq@usst.edu.cn
高通量生物分析技术及应用研究进展
翟绪昭1  王广彬2  赵亮涛3  曾海娟1  李建武1  丁承超1  宋春美1  刘箐1
（1. 上海理工大学医疗器械与食品学院，上海  200093 ；2. 徐州绿健乳业有限责任公司，徐州  221006 ；3. 甘肃省兰州大学第二医院 
遗传学研究室，兰州  730030）
摘 要 ： 基因组学、蛋白组学、代谢组学等研究的兴起使得大量生物数据的快速获取和分析变得更加重要。传统的生物分
析方法大多耗时、费力，已无法满足现代生命科学研究对海量生物信息的需要。高通量分析技术是快速获取大量生物信息的重要
手段。对微阵列芯片、微流控芯片、焦磷酸测序、荧光偏振免疫分析、量子点荧光免疫分析等高通量生物分析技术进行了综述，
简述了近几年高通量生物分析技术的研究重点和研究成果，并对其在食品安全、医学等方面的应用进行了简要介绍。
关键词 ： 高通量 ；芯片 ；免疫分析技术 ；食品安全
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.06.007
An Overview of High Throughput Biological Screening Methods and
Its Application
ZHAI Xu-zhao1  WANG Guang-bin2  ZHAO Liang-tao3  ZENG Hai-juan1  LI Jian-wu1  DING Cheng-chao1   
SONG Chun-mei1  LIU Qing1
（1. School of Medical Instrument and Food Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093 ；2. Xuzhou
Lüjian Dairy Co.，Ltd，Xuzhou 221006 ；3. Laboratory of Medical Genetics，the Second Hospital of Lanzhou University，
Lanzhou 730030）
Abstract:  The emergence of genomics，proteomics，metabolomics and other molecular biology studies makes the rapid attainment and 
assessment of large amounts of biological data become extremely important. The traditional detection methods are time-consuming and laborious，
and cannot satisfy the needs of contemporary biological science research for massive biological information. High Throughput Screening（HTS）
methods are significant means of quick attainment of massive biological  information. This paper will make an overview of microarray chip，
microfluidic chip，pyrosequencing，fluorescence polarization  immunoassay，quantum dot  fluorescence  immunoassay and multiple PCR，
outline research focus and research results of HTS methods in recent years，and briefly introduce its application in food safety，medicine and 
other fields.
Key words:  high throughput ；chip ；immunoassay ；food safety
2016,32(6) 39翟绪昭等：高通量生物分析技术及应用研究进展
于食品安全检测、医学诊断、药物筛选、植物育种、
环境监测、司法鉴定等领域。本文综合国内外 HTS
最新研究进展，对HTS 技术及应用予以分析和评述。
1 HTS 技术及研究进展
1.1  微阵列芯片
微阵列芯片主要包括基因芯片、蛋白芯片、细
胞芯片和组织芯片。主要由基片、基片固着物、结
果报告系统、芯片扫描及分析软件 4 部分组成。基
片材料主要有玻璃片、硅片、金属片、塑料、凝胶、
尼龙膜和微孔板等；基片固着物包括核酸探针或捕
捉抗体；结果报告系统包括经过荧光或酶标记的核
酸或抗体；芯片扫描仪及分析软件是针对不同的生
物芯片设计的对结果进行读取和分析的专用设备和
软件。
1.1.1  生物芯片基片  不同的基片材料会影响核酸
或蛋白质的结合能力、芯片的背景值、样点均一性、
信号强度等，近年来基片表面改性和新型基片材料
的研发成为芯片研究的一大热点。玻璃片和硅片是
使用最普遍的固相载体，但成本高、制作过程复杂、
易碎。为了克服这些问题，Zhao 等［1］研发出了用
纸质材料作为基片的生物芯片，然而纸质生物芯片
表面容易改性，通量低。尼龙膜、硝酸纤维素膜等
主要利用吸附作用来连接蛋白质，对保持相对自由
的蛋白质的活性有一定的优势，但容易造成非特异
性吸附和蛋白质的变性［2］。凝胶是一种具有三维网
络结构的聚合物，具有良好的吸水性和生物相容性，
能够很好地保持蛋白质的活性，水凝胶蛋白芯片已
成功运用于肿瘤标记物的检测和体外过敏诊断［3，4］。
透明塑料由于其成本低、透明度高、柔韧性好、易
于加工等优点适合用于制作芯片，Jing 等［5］研发
了一种新型的用 PC 作为基片的芯片，具有低成本、
制作简单、灵敏度高及可视化的特点。开发出低成 
本、制作简单、背景值低、结合性能稳定及能保持
结合物活性的材料是未来芯片材料研究的重点。
1.1.2  芯片质控系统  微阵列芯片是将大量探针分
子整齐排列于固相载体上，然后与标记的样品分子
进行杂交反应获取检测信息，探针在固相载体上的
固定是芯片制作的关键步骤。目前，在芯片点样过
程中所用的缓冲液多为无色的碳酸盐或磷酸盐缓冲
液，使得芯片在点样后仍成无色状态，无法在芯片
使用前对样点大小、样点均一性、甚至是否有样点
进行预判。为了解决这一问题，有人在基因芯片的
制作过程中对固定在芯片上的核酸进行荧光标记，
不仅可对样点进行预判，而且可以对固定的核酸进
行准确的定量［6，7］。Delehanty 等［8］将此方法用于
蛋白芯片，但是由于蛋白质的结构比核酸复杂，此
方法不仅加大了芯片的制作成本（需要用到芯片荧
光扫描仪），而且荧光染料容易破坏蛋白质的空间
结构。生物染色剂通常不会破坏蛋白质的空间结构
且对核酸、蛋白质等染色效果好，Desmet 等［9］用 1 
mg/mL 溴酚蓝进行样点质量控制，Qiu 等［10］将丽春
红直接加入到蛋白芯片的点样缓冲液中并对丽春红
的点样浓度进行了优化，实现了在芯片使用前对样
点的圆润均匀程度进行预判。用直观简单的方法实
现对芯片的质量控制对提高芯片检测结果的可靠性
和稳定性意义重大。
1.1.3  芯片结果报告系统  芯片的检测方法可分为
两种类型：依赖于各种标记的间接法和直接非标
记法。对于间接法，标记物的选择对检测结果的
灵敏度有很大影响，常用的标记物有酶、荧光染
料、功能性磁珠、纳米颗粒、生物素和胶体金等。
Mavrogiannopoulou 等［11］用链霉亲和素 / 生物素标记
寡核苷酸来提高基因芯片的检测灵敏度，结果显示
杂交信号增强了至少 5 倍，不仅灵敏度提高而且可
以缩短 PCR所需时间，加快了检测效率。Kim 等［12］
用金纳米颗粒标记目标 DNA，用场发射扫描电子显
微镜成像和计算纳米颗粒，纳米粒子标记的检测灵
敏度可达到 1 pM，是荧光标记的 1 000 倍。制作成
本高、操作复杂是制约芯片发展的一个重要原因，
李浩林等［13］采用可视化抗体宏阵列、酶标抗体化
学显色等技术制作蛋白芯片，使检测结果肉眼可见，
不需要借助昂贵的仪器，大大降低了芯片制作成本，
但是此方法检测致病菌检测限仅为 105，检测灵敏度
还需要进一步提高。对于直接法，即用物理传感器
记录传感器表面由分析物所引起的临近介质的某些
物理特性（如电压、折射率和质量等）的变化，主
要有表面等离子共振法、电化学分析方法和质谱分
析方法等。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2016,Vol.32,No.640
1.2  微流控芯片
微流控芯片［14，15］是在微流路系统中处理微量
液体（10-9-10-18L）的技术，用极少量的样品和试剂
就可完成检测，已广泛用于生物医学领域中，尤其
适合在遭受自然灾害和资源缺乏的国家或地区进行
快速检测，主要包括 PCR 芯片、流式芯片、毛细管
电泳芯片、微电子芯片、色谱芯片及各类样品制备
芯片等。微流控芯片在生物医学中的应用主要包括
3 个部分：细胞、核酸和蛋白质。相比于传统的检
测方法，微流控芯片的优点有［16］：（1）只需要微量
的样品和试剂，极大降低了检测成本；（2）在微流
控系统中流体始终保持层流，能够准确控制微流控
系统中的流速、压力和温度等流动变量；（3）微流
控系统比表面积大，能够在低浓度样品中快速检测
出细胞、核酸或蛋白，这对于疾病的早期诊断非常
重要。
用于制作微流控芯片的传统材料有硅、玻璃
和石英等，主要采用刻蚀加工。高分子聚合物由于
成本低、易于加工、具有良好的生物相容性等优点
正日益成为微流控芯片的主要材料。目前，已有
多种高分子聚合物材料被用于芯片制作，如聚酰
胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸丁二醇酯
（PBT）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基苯烯酸
甲酯（PMMA）等。COC（环烯烃类共聚物）具有
与 PMMA 相匹敌的光学性能以及具有高于 PC 的耐
热性，低吸湿性和良好的化学稳定性，因而 COC 在
微流控芯片领域有很好的应用前景，Roy 等［17］证明
用 N-乙烯吡咯烷酮单体进行改性的COC表面具有很
高的粘结强度、表面湿润度和透明度以及很好的生
物相容性。用聚合物材料制作微流控芯片常用的方
法主要有热压成型法和注塑成型法，与热压成型相
比，注塑成型能够降低生产成本，提高芯片生产效 
率，适合大批量生产［18］。宋满仓等［19］采用 UV-
LIGA 技术制作成型微通道的型芯，设计制造了微流
控芯片注塑模具并研究了各工艺参数对微通道复制
度的影响，研究表明模具温度是主要影响因素，注
射速度和熔体温度次之，由此形成的注塑工艺，对
于宽 80 μm、深 50 μm 截面的微通道而言，可使微
通道复制度由 70% 提高到 90%。Matteucci 等［20］用
硅干法刻蚀、电镀法和注塑成型相结合制作微流控
芯片并对制作工艺进行了优化，此方法制作的芯片
能够很好地用于细胞捕获和 DNA延伸。微流控芯片
已突破其在加工制作技术上的难关，以微流控芯片
为核心的微全分析系统将有望取代很多生物化学实
验设备，走进实验室和生活中。
1.3  焦磷酸测序技术
焦磷酸测序技术是基于合成测序的一种新的
DNA 测序方法，这种实时荧光 DNA 测序技术是采
用四种酶（DNA 聚合酶、ATP 硫酸化酶、荧光素酶
和三磷酸腺苷双磷酸酶）的酶联级联化学发光反应，
该技术已被证明适合用来进行单核苷酸多态性分析
和 DNA 短序列的测序［21］。焦磷酸测序技术不需要
凝胶电泳，也不需要对 DNA样品进行任何形式的标
记或染色，具有高通量、低成本、直观、高效的特点。
可以应用于单核苷酸多态性（SNP）分析、突变检测、
病原微生物快速检测、法医鉴定等。
虽然焦磷酸测序技术有上述很多优点，但要提
高信号的强度，确保测序的准确性，还需要进行进
一步的研究。如 PCR参数的变化、测序引物的设计、
样品的制备、核苷酸的配比等。测序中引物设计的
不合理会导致测序信号值过低或者非特异性背景值
过高，最终导致测序失败。叶卉等［22］系统研究了
焦磷酸测序中引物的设计方法，得出提高 PCR 引物
的多聚酶亲和指数有利于增强扩增效率与测序结果
的信号峰强度，测序方向和 dNTP 推注顺序的不合
理选择会严重干扰部分 SNP 测序结果的判断。Groth
等［23］用载体连接和生物素标记的方法制备焦磷酸
测序单链 DNA模板，单链 DNA模板比双链 DNA模
板用于焦磷酸测序效果更好。随着对 PCR 参数的优
化，对测序引物的改进以及对其他条件的改善，焦
磷酸测序将有更高的灵敏度和特异性。
1.4  荧光偏振免疫分析技术
荧光偏振免疫分析技术（FPIA）是一种竞争性
免疫分析方法，利用荧光素经单一波长的偏振光照
射后能吸收光能并发出相应的偏振荧光，偏振荧光
的强弱程度与荧光分子的大小呈正相关。待测物中
抗原浓度高时，荧光标记抗原与抗体结合少，多呈
游离状态，分子小，荧光偏振程度低；反之，当待
2016,32(6) 41翟绪昭等：高通量生物分析技术及应用研究进展
测物中抗原浓度低时，荧光标记抗原多与抗体结合，
分子大，荧光偏振程度高［24］。
荧光偏振免疫分析技术具有操作简便，快速，
自动化，准确性好，灵敏度高，高通量的优点，只
需将样品、抗体和示踪剂 3 种试剂混合后孵育几分
钟甚至几秒钟就可以得到检测结果。Sheng 等［25］用
FPIA 进行黄曲霉毒素的检测，研究显示完成微孔板
上 96 种样品的检测总时间不超过 5 min。无需将荧
光标记物与非标记样品进行分离是 FPIA 的优点之
一，但是为了避免灵敏度的降低，需要一种快速、
简单的纯化方法有效去除试剂中影响检测灵敏度的
杂质，Beloglazova 等［26］研究了一种用 FPIA 检测啤
酒中黄曲霉毒素 B1的方法并采用氨基修饰硅胶吸附
剂固相萃取法对检测样品进行纯化，该纯化方法简
便、快速，有效去除了样品中的杂质，保证了检测
灵敏度。
1.5  量子点荧光免疫分析技术
作为一种发光半导体纳米晶体，与传统的有机
荧光染料相比，量子点具有优越的光学性能，宽且
连续的吸收光谱，较大的斯托克位移和狭窄对称的
荧光发射光谱，因而被广泛用作荧光免疫分析的标
记物用于致病菌，蛋白质和小分子物质的检测，可
以显著提高检测灵敏度和分辨率，在高通量免疫分
析中具有重要作用。Zhu 等［27］用一种基于双色量子
点和酶的免疫分析技术同时检测牛奶中的多种化学
物质，但是只实现定量检测，Song 等［28］用量子点
荧光免疫分析方法进行牛奶中链霉素、四环素、青
霉素的同时定性和定量检测，检测限达到 5 pg/mL。
提高量子点的发光强度和抗体的稳定性是量子
点荧光免疫分析方法的研究重点之一，王洪江等［29］
以巯基乙酸为稳定剂，采用水相合成方法制备了
CdS 量子点，成功将单增李斯特菌抗体与 CdS 偶联，
偶联后的 IgG-CdS 荧光强度为偶联前的 4 倍。杨淑
平等［30］研究发现谷胱甘肽稳定剂优于巯基乙酸，
由于其碳链较长，减少了量子点对抗体尤其是活性
位点处空间构型的影响，大大提高了抗体的稳定性，
与 CdTe 量子点相比，谷胱甘肽修饰的 CdTe/Cds 量
子点荧光强度和稳定性分别提高 6倍和 2倍以上。
1.6  多重PCR
多重 PCR 就是在同一 PCR 反应体系中加入两
对或两对以上的引物，同时对多个模板或同一个模
板的不同区域进行扩增的 PCR 技术。其反应原理、
反应试剂和操作过程与普通 PCR 相同。近年来，多
重 PCR 广泛应用于动植物病原检测、食品安全性检
测、疾病诊断等领域中。多重 PCR 虽然具有简便、
快速、经济、高效的特点，但目前也还存在一些问题，
如反应灵敏度低、某一特定片段的优先扩增、容易
形成引物二聚体等［31］。这些问题需要通过不断优化
反应体系和反应条件来解决。
在建立多重 PCR 体系时，多重 PCR 引物的设
计是非常关键的，决定了多重 PCR 的成败。主要
需要考虑以下几方面：（1）引物对之间是否有相近
的 Tm值，相近的 Tm值能够保证在同一退火温度下
实现对所有目的片段的同时扩增；（2）是否会形成
引物二聚体，引物二聚体的形成原因主要有体系中
引物过多、体系中模板的量太少、引物设计过程中
的误差等；（3）引物之间的配比和浓度，一般多重
PCR 中每对引物的浓度都应该低于单一引物 PCR 中
的浓度；（4）各个扩增产物的长度，扩增产物的长
度应该有适当地区别，以便在电泳图谱上能够清楚
地区分出各个目的条带；（5）各个引物对的特异性。
Liu 等［32］在设计多重 PCR 引物时，设计的所有引
物有相似的退火温度（59-61℃），并对各个引物进
行仔细分析，避免形成引物二聚体，实现了对造成
烟草丛顶病的 4种常见病毒的同时检测。
在优化 PCR 反应条件时，建议重点优化退火
温度和延伸时间。退火温度通常是根据解链温度设
定的，单一引物 PCR 中退火温度为 56-60℃时适合
特异性扩增，但多重 PCR 中温度降低 4-6℃更适于
所有目的片段的扩增［33］。Zong 等［34］用多重逆转录
PCR 同时检测甜樱桃中常见的 4 种病毒（PNRSV、
PDV、LChV-2 和 CGRMV），在对反应条件进行优化
时，用梯度 PCR 的方法摸索最佳退火温度，结果显
示退火温度为 47-50℃时 4 个目的片段的基因扩增
效果最好。延伸时间需要根据模板核酸的长度决定，
多重 PCR的延伸时间比普通 PCR延伸时间稍长，扩
增效果会更好［35］。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2016,Vol.32,No.642
2 HTS 的应用
2.1  在食品安全检测方面的应用
食品安全问题与每个人的生活息息相关，但近
年来食品安全问题日益凸出，为了保证食品的健康
与安全，食品检测技术急需向着快速、简便、高通
量的方向发展。食品检测主要包括食源性致病菌的
检测、转基因食品的检测、食物中农兽药残留物的
检测等。高通量检测技术的发展为食品检测提供了
很多高效的检测方法。
在食源性致病菌的检测方面，许多研究者用
各种 HTS 对食源性致病菌的检测进行了研究，在
提高其检测通量、降低其检测成本的同时，提高了
检测的灵敏度和准确性。现将部分检测结果归纳， 
如表 1所示。
表 1 各种高通量分析技术对食源性致病菌的检测
检测方法 食源性致病菌 检测限 检测时间 参考文献
基因芯片 大肠杆菌 O157 : H7、肠道沙门氏菌、单增李斯特菌、空肠弯曲菌 103CFU/mL 5-6 h ［36］
蛋白芯片 大肠杆菌 O157 : H7、沙门氏菌 105-107CFU/mL 3-4 h ［37］
液相芯片 大肠杆菌 O157 : H7、志贺氏菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、李斯特
菌、副溶血性弧菌
20-4×103CFU/mL 1 d ［38］
多重 PCR 鼠伤寒沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌 O157 : H7 101-106CFU/mL 1--2 d ［39］
焦磷酸测序技术 沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌 10 CFU/mL < 20 h ［40］
量子点荧光免疫
分析技术
肠炎沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌 102 CFU/mL 2-3 h ［41］
在转基因食品的检测方面，Zhou 等［42］用多重
PCR 与基因芯片相结合的方法检测草甘膦转基因大
豆，当转基因作物含量为 0.5% 时仍可以检验出来，
具有很高的灵敏度和准确性。赵胤泽和汪琳等［43］
设计了能同时检测 3 种转基因成分的蛋白芯片，并
具有较高的灵敏性、特异性和可靠性。Obeid 等［44］
建立了一个微流控芯片系统用来检测转基因大豆，
仅需 60 s 即可完成分析，产物检出限低至 0.1%，相
当于 20 个拷贝数。
在农兽药残留的检测方面，刘楠等［45］设计了
一种可同时检测 4 种兽药、3 种农药的液相芯片，
整个检测过程仅耗时 1-2 h。博奥生物技术有限公司
构建了一种能够同时检测 9 种兽药残留的蛋白芯片
平台，在 3-5 h 内能检测出猪肉等组织中的磺胺类、
恩诺沙星、氯霉素、链霉素类等 9 种兽药残留量，
已应用于多个地区的出入境检验检疫部门［46］。郭红
斌等［47］成功制作出一种用于检测有机磷农药的聚
二甲基硅氧烷（PDMS）微流控传感器，简单的制备
工艺和便携式的器件为集成化的有机磷农药检测装
置提供了低成本和大批量生产的选择途径。 Xu等［48］
用荧光偏振免疫分析技术进行蔬菜和水样品中的有
机磷农药类的检测，能够同时检测 5种有机磷农药，
检测限为 10 ng/mL，检测时间不超过 10 min。
高通量检测技术在食品检测中的应用大大加快
了食品检测的速度，与传统检测方法相比具有高通
量、快速、灵敏度高的特点，但是还存在检测结果
不够稳定，检测通量有待进一步提高等问题，若要
进一步取代传统检测方法的地位还需要往更简便、
更高效、更稳定的方向发展。
2.2  在医学领域中的应用
生物医学的发展使人们逐渐认识到疾病的发生
与发展与基因的变化和基因的表达水平密切相关，
从基因和蛋白质水平去研究疾病更能揭示疾病的本
质。高通量检测技术的发展为人们从分子生物学水
平研究医学提供了快速、高效、可靠的检测手段，
尤其是在于疾病的诊断和预警、药物的研究与开发
等方面具有广阔的应用前景。
在疾病诊断和预警方面，高通量检测技术主要
可用于传染病、自身免疫性疾病、肿瘤的检测。高
通量分析技术因其快速、高效的特点对疾病的早期
预防、快速诊断有重要意义。近年来，高通量分析
技术应用于疾病的研究有很多，现将部分归纳，如
表 2所示。
药物筛选是指用适当的方法对天然物质或人工
2016,32(6) 43翟绪昭等：高通量生物分析技术及应用研究进展
合成的化合物进行药物活性检测，筛选出药靶用于
新药的开发。传统的药物筛选多采用动物模型法，
具有实验存在种属差异，周期长，成本高等缺点。
高通量分析技术用于药物的筛选具有分析速度快、
高通量、所用试剂量少等诸多优势，克服了传统药
物筛选方法的不足。Li 等［56］用基因芯片来探究中
药的机制，寻找中药的药靶以及预测其治疗潜力，
分析所开发药物的安全性。郑永焕等［57］设计了一
种能够实现细胞区域分布培养以及能够对微流体进
行操控的微流控芯片，通过对芯片 3 种共培养细胞
活性的检测和药物伊立替康（CTP-11）对肝癌细胞
的浓度梯度刺激等实验结果验证该芯片在细胞研究
和药物筛选等方面的可行性。
高通量分析技术为疾病的快速、有效诊断以及
药物的高效、低成本筛选提供了很多有效的方法，
促进了生物医学在分子水平的研究，加深了人们对
疾病的发生过程以及药物的作用机制的认识，有利
于研究者更好地治疗疾病、开发药物。
2.3  在其他方面的应用
除了上述两方面，高通量还广泛用于其他领域。
在植物学方面，Li 等［58］用基因芯片分析了青梅和
杏的差异表达基因，找出两个基因在表达水平上有
显著差异，为说明这两种果实在发育和成熟过程中
的品质差异提供了详细的资料。谭小勇等［59］在建
立各种病毒单项 PCR 技术的基础上，通过优化多重
PCR 反应条件，建立了能同时检测香蕉中 3 种病毒
的多重 PCR 检测体系，对其灵敏度测试结果显示从
相当于或大于 10-2 mg 感病植物组织中均能检测到这
3 种病毒。在土壤学方面，井赵斌等［60］用焦磷酸测
序技术对黄土区不同封育时期典型草地土壤真核生
物多样性进行了研究。结果表明不同封育时期草地
真菌群落组成具有各自的优势菌群，动物群落组成
仅在种水平存在差异，可以结合土壤微生物和土壤
养分恢复时间的阈值对封育草地进行合理利用。在
司法鉴定方面，Divne 等［61］用焦磷酸测序技术进行
STR（short tandem repeats）标记物的分析，这在法
医 DNA分析中非常有用。上海市公安局物证鉴定中
心利用蛋白芯片技术建立了一种快速、高通量的毒
品定量检测方法，检测结果与 GM-MS 仪器比较后总
的相关性在 88%以上，灵敏度高达 99%。可见，蛋
白芯片是一种大量、快速检测毒品的有效手段［62］。
3 结语
高通量生物分析技术对于现代食品生物医药领
域的发展意义重大，加快了检测效率、降低了检测
成本、简化了检测过程，为致病菌的快速检测、疾
病的提早预防、食品安全的有效保障等提供了多种
全新、高效的检测方法。近年来，高通量分析技术
主要朝着微量化、自动化、高灵敏度、高通量、低
成本的方向发展。虽然目前还存在结果稳定性不好、
检测灵敏度不够、背景值过高、检测标准不统一等
问题，但随着众多研究者们不断对各种HTS 技术进
行优化和改进，高通量生物分析技术将为未来食品
和生物医药领域的发展作出巨大的贡献。
参 考 文 献
［1］  Zhao W, Ali MM, Aguirre SD, et al. Paper-based bioassays using 
gold nanoparticle colorimetric probes［J］. Analytical Chemistry, 
2008, 80（22）：8431-8437. 
［2］  肖守军 , 陈凌 , 许宁 . 生物芯片进展［J］. 化学进展 , 2009, 21
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［3］  Zubtsova ZI, Savvateeva EN, Butvilovskaya VI, et al. Immunoassay of 
nine serological tumor markers on a hydrogel-based microchip［J］. 
表 2 各种高通量分析技术应用于疾病诊断
诊断方法 疾病 诊断因子 参考文献
蛋白芯片 系统性红斑狼疮 自身抗体 ［49］
蛋白芯片 肿瘤 肿瘤标志物 ［50］
液相芯片 阿尔茨海默病 3种脑脊液生物标记物（Ab1-42，t-tau，p-tau181） ［51］
基因芯片 妊娠期糖尿病 单核苷酸多态性基因（rs3802177，rs13266634，rs266729） ［52］
荧光偏振免疫分析技术 
量子点荧光免疫 分析技术 
肿瘤 
肿瘤 
肿瘤标志物（甲胎蛋白、癌胚抗原） 
肿瘤标志物
［53］ 
［54］
多重 PCR 肺部结核病 特征基因（16S rRNA，IS6110，devR） ［55］
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（责任编辑  狄艳红）