Simoa单分子免疫检测技术原理、工作流程、技术优势及应用领域

文摘   2024-10-22 09:00   北京  
分子免疫阵列(single molecule array,Simoa)技术,是一种将单分子计数用于蛋白质生物标记物的检测方法。该技术检测限可达飞摩尔(fg/mL)数量级,是目前最具代表性的单分子免疫检测技术。

图1:Simoa分析仪构造

技术原理

Simoa技术是基于微阵列芯片的单分子免疫检测,是在毫米级芯片上雕刻(或浇筑)成千上万个微米级微井,每个微井体积约 40 fl 左右,随后将免疫复合物磁珠分配于微井中,再借助高分辨率荧光显微镜对荧光点进行计数,依据泊松分布理论,计算同时含珠子与荧光产物孔的数量/含珠子孔总数的比值,以此确定测试样品中的蛋白质浓度。 

图2:SimoA 原理图

Simoa工作流程

SiMoA通过磁珠酶联免疫反应与微孔阵列芯片的结合,实现单分子蛋白检测。其操作流程如下:

图3:SimoA 工作流程图
(1)利用表面标记有捕获抗体的磁珠捕获样品中的抗原;
(2)使用biotin标记的检测抗体对被捕获的抗原进行标记;
(3)加入链霉亲和素—半乳糖苷酶复合物,与检测抗体上的biotin结合;
(4)将反应洗净后的磁珠与底物混合,加载到含有微孔阵列的检测芯片中,利用磁场使磁珠落入与其尺寸完全匹配的微孔中(3μm左右),加入油相,使得微孔之间物理隔离;
(5)含有半乳糖苷酶的微孔由于酶分子催化底物产生荧光产物;
(6)对微孔阵列进行荧光成像,通过对发出荧光信号的微孔个数对照标准曲线来实现定量检测。 

技术优势

1、灵敏度高
比传统ELISA灵敏度提高1000倍以上;检测下限达到fg/mL,实现了超低丰度蛋白的有效检测和定量。
2、全自动化
试验过程不依赖操作人员,从而保证结果的重复性和精准性。
3、多重检测
同时完成多达10种目标分子的检测。
4、高精准度
实验结果的批间变异系数(CVS)低于10%。
5、高线性范围
检测动态范围>4个数量级。
6、自主研发
可根据试验目的进行方案开发和优化,适合科研创新研究。

应用领域

1、神经性疾病的检测
借助单分子免疫检测技术的超高灵敏特性,可充分检测出血液样本中的生物标志物水平  ,在神经性退行性疾病的诊断中具有重要意义.
2、肿瘤检测
用于肿瘤早期诊断及治疗后的监测。利用 SimoA 对前列腺特异性抗原(PSA)进行检测,2 zmol/L 的检测灵敏度使得对前列腺癌的早期诊断成为可能,并且对于经过放疗或者切除前列腺的患者,能够提前数月乃至数年发现肿瘤的复发,对于提升患者的生存率具有重要意义。
3、传染性疾病检测
目前主要集中在病原体自身标志物及细胞因子。在针对 SARS-Cov-2检测中,利用 SimoA 将血液中 N 蛋白的检测灵敏度提高至RT-PCR 的检测水平(1 zmol/L),可作为核酸检测的有效补充手段,对于感染的早期诊断及病情进展监测具有重要意义。 

参考文献:

[1] 张杏羡.单分子免疫检测技术的研究进展[J].医学信息,2022,35(18):176-179.

[2] 张雪洁,汤家宝,李廷栋,葛胜祥.单分子免疫检测技术研究进展[J].中国生物工程杂志, 2021,41(04) : 47-54.DOI: 10.13523 /j.cb.2101006.

[3] 王继业,姚伟宣,王鹏娟,孟凡伟.数字化单分子免疫分析技术研究进展及毒品领域应用展望[J].现代信息科技,2019,3(10):16-18.

[4] 樊晓旭,张皓博,刘蒙达,迟庆安,亓菲,刘婷婷,孙淑芳,范伟兴.单分子免疫阵列技术在传染病诊断中的应用[J].中国动物检疫,2021,38(07):73-78.



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