传染病检测的分子红绿灯

用于检测COVID-19突刺蛋白和抗-COVID-19抗体的家庭检测试剂盒使用起来快速简便，但缺乏实验室检测的灵敏度和准确性。来自埃因霍温理工大学和乌得勒支大学的研究人员开发了一种新型传感器，它将当前基于实验室的测量的灵敏度和准确性与当前家庭测试的速度和低成本相结合。这种新型传感器使用“夜光”信号来指示血液中存在微量蛋白质和抗药物抗体，以及COVID-19刺突蛋白和抗体。这项新研究已发表在自然通讯．

这项新研究的负责人、TU/e复杂分子系统研究所(ICMS)的Maarten Merkx指出:“鉴于目前的COVID-19大流行，对医学检测的需求越来越大，这些检测可以产生快速准确的结果，价格便宜，理想情况下任何人都可以在任何地方进行。”

“当然，自检已经很普遍了，但事实是，自检的灵敏度和准确性仍然不如实验室检测。但你可能要等上一天或多天才能得到实验室的结果测验，这可能太长了，”Merkx补充道。

这些所谓的使用点家庭测试的另一个问题是它们不够准确。“冠状病毒自检的结果是简单的是或否，阳性或阴性，”Merkx说，他也在TU/e生物医学工程系工作。“对于某些应用，如果我们能量化样本中蛋白质或抗体的浓度，那就更好了。”

考虑到这一切，Merkx和研究团队(Yan Ni, Bas Rosier和Eva van Aalen是论文的主要作者)开发了一种新的测试方法，具有当前基于实验室的方法的准确性和灵敏度，以及现有使用点测试的速度和低成本。

检测和指示感兴趣的生物标记物或分子存在的关键是生物发光，这是萤火虫等生物用来发光的过程。“我们的新型传感器基于生物发光，我们在之前的研究中广泛使用。如果样品中存在某种蛋白质或抗体，被称为荧光素酶的特殊蛋白质就会发光，”Merkx指出。“换句话说，我们寻找的是‘在黑暗中发光’的反应。”

分子红绿灯

这种新型传感器的一个关键部分是它总是通过生物发光来发光。那么，研究人员如何知道是否检测到生物标志物呢?嗯，他们寻找发射光的颜色变化，就像分子红绿灯一样。

“当设备不包含感兴趣的生物标志物时，一种荧光素酶会发出绿光。它总是发出绿光，当添加含有生物标志物的样本时，它不受影响，”Merkx指出。“但这是第二种荧光素酶，是检测的关键。”

研究人员将第二种荧光素酶分成两部分。每一部分本身没有任何作用，只有当两部分结合在一起时，酶才会活跃。荧光素酶的每个部分在化学上都与一对识别生物标志物不同部分的抗体相连。当一种生物标记物出现在测试样本中时，抗体就会与该生物标记物结合，在这个过程中，荧光素酶的两部分结合在一起，导致蓝光的发射。

比率计检测

量化…的浓度生物标志物，我们测量蓝光和绿光的比例。可见的蓝光越多，样本中生物标志物的浓度就越高。甚至可以用智能手机上的摄像头记录这个比例，只要样本被放在一个黑色塑料容器里，隔绝任何环境光Merkx说。

这被称为比率检测，这反映在测试方法rappid -比率-即插即用免疫诊断的名称中。

研究人员使用与阿纳姆Rijnstate医院合作的40个患者样本，在各种生物标记物上测试了新的传感方法，包括检测细菌和病毒感染(c反应蛋白)的方法。

广泛的应用

RAPPID测试平台在本质上绝对是快速的，只要有合适的样品夹，就可以与智能手机一起使用，这意味着它有可能被任何人在任何地方使用——这正是Merkx和团队的目标。然而，在他的新测试平台向更广泛的公众开放之前，还有一些工作要做。

“我们设想，这个测试平台可以用于广泛的应用，如快速筛查和测试，治疗性抗体药物监测，如类风湿性关节炎和疾病炎症性肠病以及快速发现可能与未来流行病或大流行有关的传染病，”Merkx补充说。

“即插即用的比例生物发光传感器平台均质免疫分析”发表在自然通讯．