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

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

Simoa单分子免疫检测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，其检测限可达飞摩尔（fg/mL）数量级，是目前最具代表性的单分子免疫检测技术。本文将详细介绍Simoa技术的原理、工作流程、技术优势及其在神经性疾病、肿瘤和传染性疾病等领域的应用。

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。

本文原文来自生物谷