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生命科学 | 单分子免疫分析技术的前世今生
聚光 发布时间:2022-06-27 聚光 来源: 聚光 浏览量:4510

引言

医学检验是疾病诊断的重要依据,而针对蛋白标志物进行检测的免疫分析技术,则是医学检验中常用的一种手段。

举个例子,我们平时有感冒发烧的症状去看医生,通常都会开一个血液化验单,如果你仔细观察这个单子,会发现其中一项指标叫做“C反应蛋白(CRP)”,这个指标能够判断我们是细菌感染还是病毒感染,从而采取不同的治疗手段。这个“C反应蛋白”的检测,使用的就是免疫分析的技术。


免疫分析的历史

免疫分析作为一种重要的医学检验方法,其技术经历了不断地发展和迭代。从最初的放射免疫到酶联免疫再到现在的化学发光,检测的性能指标都有了长足的进步。但是所有这些方法在定量原理上都是采用“模拟定量”的原理,即先拉标准曲线,然后检测值对应标曲进行换算。技术的进步难以突破原理的桎梏,当前的化学发光已经达到pg/ml的灵敏度水平,但是似乎再难向下推进了。然而这个灵敏度水平,却只能检测血液中含量较高的蛋白标志物(估计占比不到20%),犹如冰山一角。

生命科学 | 单分子免疫分析技术的前世今生

图1 传统免疫检测和单分子免疫检测的原理


要实现新的突破,则需要原理上的创新,即从“模拟定量”走向“数字化定量”。通过对单个蛋白分子进行逐个的检测分析,然后使用泊松分布将其换算成浓度,能够实现极致的灵敏度,达到fg/ml的级别,超过传统方法1000倍(图1)。当前已经有先驱的企业在积极从事这种创新的方法。比方说美国科学院院士、哈佛大学医学院教授David Walt所创办的Quanterix,其开发的SIMOA检测方法就在去年获得了美国FDA“突破性医疗器械”的认定,引起行业内的广泛关注。而在国内,以聚光科技的控股子公司聚拓生物为代表的数家企业,也在积极布局这一前沿的创新技术领域。


免疫分析的价值


检测的如此灵敏,究竟能给人们带来什么样的价值呢?当前,该技术前景最明朗的临床应用在于老年痴呆症的筛查和诊断。据估计,全国的老年痴呆症患者有1600万左右,并且未来预计随着人口老龄化程度的加重而进一步增加,这些患者造成了沉重的社会和经济负担。同时,老年痴呆症一直缺乏特别有效的药物,即便有一些新近获批的创新药物,也只能延缓病程的发展,而难以逆转病程。因此,早期发现、早期干预,对于老年痴呆症患者来说至关重要。由于人体血脑屏障的存在,老年痴呆症的标志物在外周血中含量极低,传统方法束手无策,而单分子免疫技术则凭借其极限的灵敏度而能够很好的检测出来。这样,通过早期发现、早期干预,能够及早改善患者的状况,提高生活质量。除了老年痴呆症的检测以外,单分子免疫技术还能够发现和检验诸如细胞因子、感染、肿瘤等其他多种低丰度的蛋白标志物,挖掘“冰山下”的潜力(图2)。

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图2 单分子免疫诊断技术的应用前景


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作为一项前沿的免疫分析技术,单分子免疫分析的其他应用还有待开拓,相信随着科学研究的发展,该项技术将给人类的生活带来更多的帮助

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