利用數(shù)字ELISA

精確檢測血液中的神經(jīng)生物標(biāo)志物

蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物檢測技術(shù)的進(jìn)步，如數(shù)字酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA），正在突破神經(jīng)研究和診斷的壁壘。本文將帶您了解什么是數(shù)字ELISA，它是如何工作的，以及研究人員如何利用它來改善神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的醫(yī)療保健。

數(shù)字ELISA與傳統(tǒng)ELISA

常規(guī)ELISA是一種常用的測量蛋白質(zhì)濃度的定量免疫檢測技術(shù)。這種技術(shù)使用微孔板來固定靶抗原或抗體，與靶分析物結(jié)合，并測量發(fā)射的信號。然而，常規(guī)ELISA的靈敏度通常不足以檢測某些生物標(biāo)志物，尤其是在神經(jīng)疾病和癌癥等疾病中重要的生物標(biāo)志物。數(shù)字ELISA是超靈敏免疫檢測的發(fā)展。數(shù)字ELISA使用磁珠在飛升大小的孔中誘發(fā)酶促反應(yīng)，與標(biāo)準(zhǔn)的基于三明治的免疫檢測技術(shù)相比，靈敏度高出幾個數(shù)量級。通過數(shù)字ELISA，研究人員可以檢測超低濃度的蛋白質(zhì)——與傳統(tǒng)ELISA中的納摩爾（nM；10-9M）至皮摩爾（pM，10-12M）檢測水平相比，數(shù)字ELISA可在飛摩爾級別（fM；10-15M）內(nèi)。

數(shù)字ELISA使科學(xué)家能夠檢測各種樣本類型中的低濃度神經(jīng)生物標(biāo)志物

靈敏度、準(zhǔn)確性的提高和樣本體積的降低為研究人員等提供了新的檢測手段，尤其在神經(jīng)病學(xué)領(lǐng)域，有助于測量以往低于常規(guī)免疫檢測技術(shù)定量極限的腦源生物標(biāo)志物。數(shù)字ELISA有助于避免對腦脊液進(jìn)行侵入性采樣的需要，同時提供檢測血液或其他非侵入性生物樣本中相同生物標(biāo)志物的潛力。
 

數(shù)字ELISA技術(shù)革新神經(jīng)生物學(xué)研究

阿爾茨海默病的生物標(biāo)志物

作為癡呆癥最常見的病因，我們需要一種更快、更早、侵入性更小、成本更低的方法來診斷阿爾茨海默�。ˋD）。檢測血液中的腦源性生物標(biāo)志物是一條很有前途的道路。研究人員使用Simoa®平臺來探索血液淀粉樣蛋白和Tau蛋白的潛力，根據(jù)已知處于AD不同階段的患者的CSF衍生圖譜的結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，來自血液磷酸化Tau（p-tau181）和β淀粉樣蛋白（Aβ42/Aβ40）的數(shù)據(jù)與CSF衍生的生物標(biāo)志物圖譜密切相關(guān)，這些標(biāo)志物傳統(tǒng)上用于阿爾茨海默病的分期。這項(xiàng)研究反映了血液生物標(biāo)志物作為準(zhǔn)確診斷AD的基礎(chǔ)能力，而且具有簡單、無創(chuàng)和成本效益的特點(diǎn)。

ALS的生物標(biāo)志物

肌萎縮側(cè)索硬化癥是一種退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病。診斷通常依賴于對身體特征的復(fù)雜評估，如走路、說話和肢體力量。鑒定ALS的特異性和可靠的生物標(biāo)志物將改善早期診斷、治療和整體患者護(hù)理。Falzone等人利用Simoa®的數(shù)字ELISA技術(shù)來解決這一未滿足的需求。研究人員評估了四種潛在的生物標(biāo)志物，這些生物標(biāo)志物可能指示ALS的不同階段或表現(xiàn)，并有助于將ALS與其他神經(jīng)退行性疾病區(qū)分。他們評估了GFAP（神經(jīng)膠質(zhì)原纖維酸性蛋白）、UCHL-1（泛素羧基末端水解酶同工酶L-1）、NfL（神經(jīng)絲輕鏈）和血液中的總tau水平。研究發(fā)現(xiàn)，所有生物標(biāo)志物都可以在血清中可靠地檢測到，其水平低至數(shù)十或者數(shù)皮克每微升。雖然UCHL-1、NfL、GFAP都被證明是有前景的生物標(biāo)志物，但NfL和UCHL1在ALS患者中顯示出強(qiáng)大的診斷和預(yù)后價值。

創(chuàng)傷性腦損傷的生物標(biāo)志物

創(chuàng)傷性腦損傷可由工作場所或運(yùn)動損傷、車輛碰撞和其他頭部鈍器創(chuàng)傷引起。通過各種掃描進(jìn)行的常規(guī)評估成本高昂、耗時，有時甚至沒有結(jié)論。一個簡單、快速、準(zhǔn)確的血液檢測將使治療更快開始。研究人員發(fā)現(xiàn)，血清生物標(biāo)志物對創(chuàng)傷性腦損傷后的功能結(jié)果具有遞增的預(yù)后價值。他們通過人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、臨床和放射學(xué)特征建立預(yù)后模型，如IMPACT和CRASH，檢查了六種生物標(biāo)志物（S100鈣結(jié)合蛋白B[S10B]、神經(jīng)元特異性烯醇化酶[NSE]、GFAP、UCH-L1、NfL和總tau）。這些發(fā)現(xiàn)支持血清生物標(biāo)志物，特別是UCH-L1在已建立的預(yù)后模型中可良好整合。

數(shù)字ELISA在神經(jīng)類生物標(biāo)志物的未來

上面的案例只是許多使用Simoa®數(shù)字ELISA技術(shù)檢測和準(zhǔn)確量化各種生物標(biāo)志物的眾多案例中的一小部分。這項(xiàng)技術(shù)提供的低檢測極限使研究人員和臨床醫(yī)生能夠測量存在于外周生物樣本和生物流體中的生物標(biāo)志物，這些生物標(biāo)志物的濃度之前太低而不可靠。

采用Simoa®技術(shù)的數(shù)字ELISA

Quanterix提供Simoa®技術(shù)，讓您可以利用數(shù)字ELISA的力量和潛力，輕松、快速實(shí)現(xiàn)超低檢測。

捕獲單分子——單分子檢測
Simoa®基于順磁珠的分離，使用標(biāo)準(zhǔn)試劑檢測附著在這些磁珠上的單個免疫復(fù)合物。Simoa®與傳統(tǒng)免疫測定法的主要區(qū)別在于，能夠?qū)�單個珠子捕獲在飛升大小的孔中，并將熒光信號濃縮到小體積中，從而可以對單個珠子進(jìn)行“數(shù)字”讀出，以確定它們是否與目標(biāo)分析物結(jié)合。每個分子都會產(chǎn)生一個可以計(jì)數(shù)的信號。

產(chǎn)生離散的強(qiáng)信號
Simoa®陣列使用高分辨率熒光成像來確定與至少一種酶相關(guān)的珠的比例和每個孔的熒光強(qiáng)度。Simoa®的測量單位是每個磁珠的平均酶數(shù)（AEB）。使用超低分析物濃度下的泊松分布（數(shù)字模式）或更高濃度下的平均熒光強(qiáng)度（模擬模式）來計(jì)算。該系統(tǒng)用一層油覆蓋所有微孔，從而阻止擴(kuò)散并顯示出離散的強(qiáng)信號。

檢測極限
憑借其數(shù)字計(jì)數(shù)算法，再加上強(qiáng)大的成像技術(shù)，Simoa®將LOD和LLOQ降低到低飛摩爾的范圍。

單重和多重檢測
使用Simoa®，您可以在高性能、可擴(kuò)展的平臺上，在單個分析中檢測單個（單重）或多個（多重）目標(biāo)。通過使用熒光標(biāo)記的珠子，你可以一次找到多達(dá)四種生物標(biāo)志物來研究臨床樣本中的復(fù)雜相互作用。生物學(xué)是復(fù)雜的。疾病是復(fù)雜的。數(shù)字免疫分析可以幫助您同時從多個角度看待問題，以揭示其復(fù)雜性。

Simoa®檢測可以檢測神經(jīng)生物標(biāo)志物，如NfL、tau、GFAP和其他幾種與腦損傷和疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物。使用Simoa®，研究人員可以在血清或血漿中檢測這些信息標(biāo)記，從而在無需侵入性措施的情況下實(shí)現(xiàn)早期診斷和更好地了解疾病病理過程。

References

1. Rissin DM, Kan CW, Campbell TG, et al. Single-molecule enzyme-linked immunosorbent assay detects serum proteins at subfemtomolar concentrations. Nat Biotechnol. 2010;28(6):595-599. doi:10.1038/nbt.1641

2. Delaby C, Alcolea D, Hirtz C, et al. Blood amyloid and tau biomarkers as predictors of cerebrospinal fluid profiles. J Neural Transm (Vienna). 2022;129(2):231-237. doi:10.1007/s00702-022-02474-9

3. Falzone YM, Domi T, Mandelli A, et al. Integrated evaluation of a panel of neurochemical biomarkers to optimize diagnosis and prognosis in amyotrophic lateral sclerosis. Eur J Neurol. 2022;29(7):1930-1939. doi:10.1111/ene.15321

4. Helmrich IRAR, Czeiter E, Amrein K, et al. Incremental prognostic value of acute serum biomarkers for functional outcome after traumatic brain injury (CENTER-TBI): an observational cohort study. Lancet Neurol. 2022;21(9):792-802. doi:10.1016/S1474-4422(22)00218-6