Simoa（Single Molecular Array）技術(shù)是由美國Quanterix公司研發(fā)生產(chǎn)的一款超高靈敏度單分子蛋白質(zhì)檢測技術(shù)，其靈敏度為ELISA技術(shù)的1000倍以上，能夠達到飛克級別。超靈敏Simoa技術(shù)可用于檢測和定量血清、血漿、腦脊液等體液中極低豐度的蛋白標(biāo)志物水平，且僅需極少量的樣本，并可進行多重檢測。

在眼科領(lǐng)域，玻璃體腔液、房水等臨床樣本體積有限且采樣困難。針對此類稀有樣本，Simoa技術(shù)通過發(fā)揮超高靈敏度和精確度的優(yōu)勢，不斷推動和助力眼科疾病生物標(biāo)志物的檢測。

本文我們將重點介紹近幾年基于Simoa平臺,國內(nèi)外在眼科疾病方面的研究進展。

視網(wǎng)膜新生血管性眼病 
應(yīng)用案例一：開發(fā)一種用于定量房水中游離VEGF-A的高靈敏度免疫分析方法

發(fā)表期刊：Bioanalysis；IF = 2.321

原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31070047/

概要：新型雙功能VEGF-A中和療法正被開發(fā)應(yīng)用于治療視網(wǎng)膜血管疾病，例如年齡相關(guān)性黃斑變性和糖尿病視網(wǎng)膜病變。但在新藥物的開發(fā)過程中，供檢測的房水樣本體積較小且VEGF-A濃度偏低，目前分析方法的靈敏度無法對其進行檢測。因此，需要高靈敏度的檢測方法去分析房水中的VEGF-A水平，以證明藥物的治療效果。基于Simoa技術(shù)，成功建立了一種超靈敏的VEGF-A免疫分析方法。該方法能夠檢測經(jīng)過雙抗藥物Faricimab治療的患者房水中的VEGF-A的水平和抑制作用，且樣本量僅需12 μL。研究結(jié)果表明Simoa VEGF-A免疫分析方法的檢測范圍為0.122-400 pg/mL，LLOQ（最低定量限）為0.122 pg/mL，LOD（檢測限）為0.091 pg/mL（圖1和表1）。實驗數(shù)據(jù)體現(xiàn)了超高靈敏的Simoa在臨床研究背景下分析罕見樣本類型（如房水）的重要性^[1]。

圖1. Simoa免疫分析法測定VEGF-A的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1. Simoa免疫分析法的結(jié)果參數(shù)

應(yīng)用案例二：房水中多種細(xì)胞因子水平可作為評估糖尿病黃斑水腫抗血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）長期療效的生物標(biāo)志物

發(fā)表期刊：American Journal of Ophthalmology；IF = 4.483
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30959004/
概要：該研究主要探討了糖尿病黃斑水腫（DME）患者房水中細(xì)胞因子濃度與抗VEGF藥物長期治療后的關(guān)系。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的治療方案，研究者對受試者的玻璃體腔內(nèi)進行抗VEGF藥物注射，并基于光學(xué)相干斷層掃描結(jié)果，將糖尿病黃斑水腫病人分為應(yīng)答者與無應(yīng)答者。對41個患者隨訪51.4±18.7個月后，研究者發(fā)現(xiàn)85%患者為應(yīng)答者，他們的基底中央亞區(qū)厚度和黃斑面積顯著下降，而15%患者為抗VEGF治療的無應(yīng)答者。在對抗VEGF藥物治療的患者隨訪兩個月后，相較于基線期，應(yīng)答者和無應(yīng)答者都出現(xiàn)了房水VEGF濃度的顯著下降，但是隨訪兩個月后應(yīng)答者的房水VEGF濃度顯著低于無應(yīng)答者（圖1）。研究者通過Simoa技術(shù)檢測了應(yīng)答者的房水中ICAM-1、IL-10、MCP-1、PIGF、TGF-β2因子的濃度水平，結(jié)果顯示均顯著低于基線期。因此，房水中的一系列細(xì)胞因子濃度可作為抗VEGF治療長期響應(yīng)的生物標(biāo)記物，同時能夠給予患者更有效的治療方案來改善糖尿病黃斑水腫的癥狀^[2]。

圖1. 2個月的隨訪后應(yīng)答組和無應(yīng)答組房水中VEGF濃度的變化 

青光眼   

應(yīng)用案例：青光眼患者房水中的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的含量水平

發(fā)表期刊：Journal of Nippon Medical School；IF = 0.615
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33980757/
概要：房水中的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）被認(rèn)為是青光眼的重要疾病標(biāo)志物。以往研究所報道的BDNF濃度差異很大，而且BDNF在房水中的濃度是未知的。該研究采用三種不同方法包括酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）、超靈敏的ELISA和Simoa HD-1儀器，檢測青光眼患者和非青光眼白內(nèi)障患者房水中BDNF的濃度。結(jié)果表明,因為BDNF含量較低，前兩種方法在樣本的房水中均未檢測到BDNF。最后，研究人員借助Simoa HD-1平臺進行分析，共有25個樣本（占比54.3%）低于檢測限。對于檢測到BDNF的樣本，BDNF總濃度為0.158 pg/mL，青光眼組BDNF濃度為0.034 pg/mL，對照組BDNF濃度為0.196 pg/mL（圖1）。近年來，眼基因治療已成為眼科治療的熱點。通過超高靈敏的Simoa技術(shù)監(jiān)測的BDNF濃度是未來體現(xiàn)BDNF作為神經(jīng)保護因子在眼部基因治療中作用的重要臨床科研數(shù)據(jù)^[3]。

圖1. 用Simoa HD-1平臺檢測房水中的BDNF濃度

多發(fā)性硬化癥（MS）眼部并發(fā)癥   

應(yīng)用案例：血清神經(jīng)絲輕鏈蛋白（NfL）水平與多發(fā)性硬化視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層變薄相關(guān)

發(fā)表期刊：Mult Scler.；IF = 5.649
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31668116/
背景：血清神經(jīng)絲輕鏈（sNfL）水平和視乳頭周圍視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層（pRNFL）都是多發(fā)性硬化癥（MS）神經(jīng)軸突損傷的新興生物標(biāo)志物。然而，關(guān)于sNfL和pRNFL之間關(guān)系的數(shù)據(jù)很少。
目的：在一大群復(fù)發(fā)緩解型（RR）MS患者中確定sNfL水平與pRNFL變薄的關(guān)系。
方法：從一項關(guān)于RRMS視網(wǎng)膜變化的前瞻性、為期3年的觀察性研究中確定了80名患者，每年提供血液樣本。sNfL水平使用單分子陣列（Simoa）測定法測量。pRNFL（aLpRNFL）的年化損失由各個線性回歸模型確定。使用多元線性回歸和混合效應(yīng)模型分析單一和重復(fù)sNfL水平與aLpRNFL之間的相關(guān)性。
結(jié)果：校正性別、年齡和基線sNfL后，sNfL增加10pg/mL與aLpRNFL為-0.7µm（95%置信區(qū)間（CI）：（-1.3，-0.2），p<0.001）。與沒有sNfL測量值>75th百分位（0.4μm，SD 0.2，p<0.001）的患者相比，⩾2 sNfL測量值>75th百分位的患者顯示出更高的aLpRNFL（2.2μm，標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）0.6）�？梢詮膕NfL水平預(yù)測15%到20%的aLpRNFL方差。
結(jié)論：sNfL水平有助于預(yù)測RRMS患者視網(wǎng)膜變薄，加強其作為神經(jīng)軸突損傷生物標(biāo)志物的價值^[4]。

參考文獻

[1] Göpfert, J. C.; Reiser, A.; Carcamo, Yañez V. A.; Pohle, A.; Wessels, U.; Heine, A.; Joos, T. O.; Petit-Frère, C.; Nogoceke, E.; Stubenrauch, K. G. Development and evaluation of an ultrasensitive free VEGF-A immunoassay for analysis of human aqueous humor. Bioanalysis 2019, 11, 875-886.

[2] Felfeli, T.; Juncal, V. R.; Hillier, R. J.; Mak, M. Y. K.; Wong, D. T.; Berger, A. R.; Kohly, R. P.; Kertes, P. J.; Eng, K. T.; Boyd, S. R.; Altomare, F.; Giavedoni, L. R.; Muni, R. H. Aqueous Humor Cytokines and Long-Term Response to Anti-Vascular Endothelial Growth Factor Therapy in Diabetic Macular Edema. Am J Ophthalmol. 2019, 206, 176-183.

[3] Igarashi, T.; Nakamoto, K.; Kobayashi, M.; Suzuki, H.; Arima, T.; Tobita, Y.; Takao, K.; Igarashi, T.; Okuda, T.; Okada, T.; Takahashi, H. Brain-derived Neurotrophic Factor in the Aqueous Humor of Glaucoma Patients. J Nippon Med Sch. 2021, 88, 128-132.

[4] Bsteh G, Berek K, Hegen H, Teuchner B, Buchmann A, Voortman MM, Auer M, Wurth S, Zinganell A, Di Pauli F, Deisenhammer F, Khalil M, Berger T. Serum neurofilament levels correlate with retinal nerve fiber layer thinning in multiple sclerosis. Mult Scler. 2020 Nov;26(13):1682-1690. doi: 10.1177/1352458519882279. Epub 2019 Oct 31. PMID: 31668116.