免疫檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化突破:Meso Scale Discovery (MSD) 電化學(xué)發(fā)光技術(shù)平臺(tái)
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本文全面介紹了Millipore旗下的Meso Scale Discovery (MSD) 電化學(xué)發(fā)光(ECL)檢測(cè)技術(shù)原理及其在多因子生物標(biāo)志物檢測(cè)中的性能。詳細(xì)對(duì)比了ECL與傳統(tǒng)ELISA、化學(xué)發(fā)光(CL)的技術(shù)差異,重點(diǎn)闡述了其SULFO-TAG標(biāo)記、多點(diǎn)位陣列電極和電化學(xué)激發(fā)帶來(lái)的高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)范圍(高達(dá)6個(gè)數(shù)量級(jí))、低樣本消耗和多重檢測(cè)能力。結(jié)合神經(jīng)科學(xué)、免疫學(xué)及藥物研發(fā)實(shí)例,展示了MSD技術(shù)在細(xì)胞因子譜、磷酸化信號(hào)通路分析及藥效學(xué)生物標(biāo)志物評(píng)估中的廣泛應(yīng)用與數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)。
正文:
在疾病機(jī)理研究、藥物開(kāi)發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中,對(duì)復(fù)雜生物樣本(如血清、血漿、細(xì)胞裂解液、腦脊液)中多種低豐度生物標(biāo)志物進(jìn)行同時(shí)、精確的定量分析,是洞察生理病理狀態(tài)、評(píng)估治療效果的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)技術(shù)雖廣泛應(yīng)用,但其靈敏度有限、動(dòng)態(tài)范圍窄、難以實(shí)現(xiàn)多重檢測(cè),且易受樣本中雜質(zhì)干擾。Millipore通過(guò)收購(gòu)整合的Meso Scale Discovery (MSD) 技術(shù)平臺(tái),提供了一種基于電化學(xué)發(fā)光(Electrochemiluminescence, ECL)的先進(jìn)免疫檢測(cè)解決方案,以其革命性的性能優(yōu)勢(shì),正逐漸成為多因子分析。
MSD技術(shù)的核心在于其電化學(xué)發(fā)光機(jī)制。其使用的標(biāo)記物不是ELISA中的顯色底物或普通化學(xué)發(fā)光中的發(fā)光物,而是一種名為SULFO-TAG的釕聯(lián)吡啶衍生物。該標(biāo)記物在電化學(xué)激發(fā)下發(fā)生發(fā)光反應(yīng)。具體過(guò)程如下:實(shí)驗(yàn)在MSD特制的多陣列電極板底部進(jìn)行,該板每個(gè)孔底部有獨(dú)立的碳電極點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)可包被不同的捕獲抗體以實(shí)現(xiàn)多重檢測(cè)。加入樣本和SULFO-TAG標(biāo)記的檢測(cè)抗體并進(jìn)行孵育后,在電極板上施加特定的電壓。施加的電壓使電極表面的三丙胺(TPA)緩沖液發(fā)生氧化,產(chǎn)生的TPA+·自由基再將能量傳遞給鄰近的SULFO-TAG,使其處于激發(fā)態(tài),當(dāng)其退激回到基態(tài)時(shí),就會(huì)在620nm波長(zhǎng)處發(fā)射光子。該過(guò)程周而復(fù)始,每個(gè)標(biāo)記物分子在每個(gè)電壓周期中可產(chǎn)生多個(gè)光子,實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的放大。
這種機(jī)制帶來(lái)了多項(xiàng)壓倒性優(yōu)勢(shì):
靈敏度與寬動(dòng)態(tài)范圍: 由于信號(hào)在電極表面產(chǎn)生,背景極低(無(wú)需激發(fā)光,避免了熒光技術(shù)的背景熒光干擾),且信號(hào)放大效應(yīng)強(qiáng),使得MSD的檢測(cè)靈敏度通常比傳統(tǒng)ELISA高2-3個(gè)數(shù)量級(jí),動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)10^6以上,一次實(shí)驗(yàn)即可準(zhǔn)確檢測(cè)從pg/mL到μg/mL濃度范圍的分子,無(wú)需對(duì)樣本進(jìn)行多次稀釋。
多重檢測(cè)能力: 多陣列電極設(shè)計(jì)允許在一個(gè)微孔內(nèi)同時(shí)檢測(cè)多達(dá)10種以上的目標(biāo)分析物。僅需50-100μL的樣本即可獲得多個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù),極大節(jié)省了珍貴的臨床樣本或細(xì)胞培養(yǎng)上清,并提供了不同指標(biāo)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)信息,如Th1/Th2細(xì)胞因子譜分析。
抗基質(zhì)干擾能力強(qiáng): 電化學(xué)激發(fā)過(guò)程僅在電極表面發(fā)生,樣本溶液中的有色物質(zhì)、渾濁物或熒光物質(zhì)不會(huì)干擾信號(hào)的產(chǎn)生和檢測(cè),因此對(duì)復(fù)雜樣本(如血漿、組織裂解液)的耐受性更好,前處理要求更簡(jiǎn)單,結(jié)果更可靠。
穩(wěn)定的信號(hào)與重現(xiàn)性: SULFO-TAG標(biāo)記物非常穩(wěn)定,不易發(fā)生光漂白,且信號(hào)由儀器精確控制的電壓觸發(fā),重現(xiàn),批間差異小。
在神經(jīng)退行性疾病研究中,利用MSD的多重檢測(cè)試劑盒,研究人員可同時(shí)定量腦脊液中多種β-淀粉樣蛋白片段(Aβ38, Aβ40, Aβ42)、 Tau蛋白(總Tau和磷酸化Tau)的含量及其比例,這些是阿爾茨海默病診斷和療效評(píng)估的關(guān)鍵生物標(biāo)志物。MSD的高靈敏度足以檢測(cè)這些低濃度的蛋白,寬動(dòng)態(tài)范圍能覆蓋不同病程患者的巨大濃度差異。
在免疫腫瘤學(xué)和藥物研發(fā)中,MSD技術(shù)被廣泛用于分析治療前后患者血清中數(shù)十種細(xì)胞因子(“細(xì)胞因子風(fēng)暴"監(jiān)測(cè))的變化,或檢測(cè)經(jīng)藥物處理的細(xì)胞裂解液中多條信號(hào)通路關(guān)鍵蛋白(如MAPK, AKT, JAK-STAT通路)的磷酸化水平,從而深入理解藥物的作用機(jī)制和潛在生物標(biāo)志物。
穩(wěn)定開(kāi)展MSD實(shí)驗(yàn)需要持續(xù)供應(yīng)高質(zhì)量的MSD多陣列板、SULFO-TAG標(biāo)記抗體、測(cè)定緩沖液和校準(zhǔn)品。在科研單位領(lǐng)域,上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù),解決了科研單位 “緊急實(shí)驗(yàn)缺耗材、長(zhǎng)期需求難規(guī)劃" 的痛點(diǎn)。易匯生物的產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)表示,其現(xiàn)貨試劑可實(shí)現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達(dá),期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能,保障實(shí)驗(yàn)進(jìn)度穩(wěn)定推進(jìn)。這確保了重要的臨床樣本研究或藥物篩選項(xiàng)目不會(huì)因試劑短缺而中斷,保障了大規(guī)模、長(zhǎng)周期實(shí)驗(yàn)的順利實(shí)施。
總之,Millipore的MSD電化學(xué)發(fā)光平臺(tái)通過(guò)其創(chuàng)新的技術(shù)原理,成功克服了傳統(tǒng)免疫分析的諸多局限,為生命科學(xué)研究和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)提供了靈敏度更高、信息量更豐富、數(shù)據(jù)更可靠的多重蛋白定量工具,推動(dòng)了精準(zhǔn)生物標(biāo)志物分析的進(jìn)程。
關(guān)鍵詞: 電化學(xué)發(fā)光(ECL),Meso Scale Discovery (MSD),多重免疫分析,SULFO-TAG,生物標(biāo)志物