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新一代免洗光激化学发光技术-多重发光氧通道免疫检测(Multi-LOCI)
发布日期:2022-07-04 作者:admin

        

新一代免洗光激化学发光技术-多重发光氧通道免疫检测(Multi-LOCI)


      光激化学发光技术——一种新型的第四代化学发光技术,由于其是一种均相的反应平台,在检测过程中无需分离系统,具有免洗、背景低,灵敏度高,重复性好且操作简单耗时短的优点,已经受到越来越多IVD企业的关注。光激化学发光技术又称发光氧通道免疫分析(Luminescent oxygen channeling immunoassay, LOCI)技术,在1994Ullman EF等人提出,后由德灵诊断开发为商业化产品 [具体原理介绍可见上一篇推送:发光氧通道免疫分析技术(LOCI)]。近年来,LOCI技术市场规模保持快速增长,但是占整个化学发光市场比例很小,增长空间巨大。光激化学发光的技术壁垒较高,目前涉足的企业很少。

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LOCI原理示意图[1]


西门子:2007年11月,西门子收购德灵公司,从而拥有LOCI技术,并将其应用于全自动生化免疫一体机系列产品(Dimension®系列)。Dimension系列可通过LOCI技术检测如甲状腺激素、肿瘤标志物、骨代谢标志物等20项目。
珀金埃尔默:珀金埃尔默诊断(PerkinElmer)其AlphaLISA业务主要在于销售微球原材料,以及为科学研究领域提供技术方案。此外,PerkinElmer发展了AlphaPlexTM的多重检测平台[2],利用在受体球(ABs)内掺杂不同发射波长(615 nm、545 nm、645 nm)的镧系金属配合物用于检测不同的待测分子,实现多重检测。然而稀土元素的种类有限,目前PerkinElmer只开发了3重受体微球
科美诊断:科美诊断是国内最早推出光激化学发光免疫诊断试剂和仪器产品的企业,几乎代表了国内所有的光激化学发光细分市场份额。公司产品基于光激化学发光法的 LiCA 系列诊断试剂主要应用于传染病(如乙肝、丙肝、艾滋病、梅毒、甲肝、戊肝等)标志物、肿瘤标志物、甲状腺激素、生殖内分泌激素、心肌标志物及炎症等的检测。
成都爱兴:爱兴生物首创将均相化学发光技术用于POCT。公司目前产品覆盖心脏标志物、炎症标志物、胃功能、肾功能等领域。

多重发光氧通道免疫检测(Multi-LOCI)

虽然光激化学发光在免疫诊断中具有诸多优势,但是无法实现多联检是其重要的技术瓶颈。近期上海交通大学团队将编码微球技术和LOCI技术结合,发展了一种新型的免洗式的多重检测技术-多重发光氧通道免疫分析(Multiplexed luminescent oxygen channeling immunoassay, multi-LOCI)技术[3-4]。相关成果已发表在国际领域权威杂志Small和《ASC omega》上,并申请/授权多项专利。


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Multi-LOCI技术所使用的复合微球包含两个模块:
1)提供编码信号的主体的编码微球,可用于识别多种分析物;
2)能够提供用于定量检测特定待测物LOCI信号的受体球(ABs)。

Multi-LOCI原理如下图所示,与AlphaLISA类似,当加入目标分析物后,multi-LOCI微球上的捕获抗体将会和待测分子以及检测抗体形成免疫夹心复合物,之后偶联链霉亲和素的供体微球(DB-SA)通过链霉亲和素和生物素的特异性结合作用被标记在微球上。使用680 nm激光激发出ABs波长为615 nm的检测荧光信号,即LOCI信号。通过统计荧光图像中微球上的双色荧光信号,以判断检测目标物分子的种类和浓度。进而通过编码微球的荧光信号定位微球的LOCI检测信号,建立标准曲线定量检测待测目标物。与Luminex公司的xMAP编码微球技术相比,multi-LOCI不仅仅具有多重的检测能力,同时其反应操作步骤简单,只需两步反应,无需进行繁琐的反复洗涤,便可实现快速、准确、多重的检测。

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Multi-LOCI原理示意图[4]

下表对比了LOCImulti-LOCILuminex技术现状。

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多重发光氧通道免疫检测的应用

       我们评估了multi-LOCI技术在检测PCT标准品的检测性能,以及PCT临床样本的检测性能,同时评估了PCT/IL-6联检(IP组合)的性能。

PCT单指标的检测性能

       PCT指标重组抗原标准曲线以及临床样本检测性能的数据,可以看到multi-LOI技术检测灵敏度高,PCT指标标曲计算的得到的检测限为6.39 pg/mL,检测线性范围约5个数量级。使用9例血清样本检测PCT项目,结果显示multi-LOCI技术可以准确定量临床样本,与罗氏cobas电化学发光平台相比具有出色的相关性。

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      选取接近线性下限、低、高浓度校准品的校准品进行测试,测试10次,结果表明10次测试结果一致,测试结果CV较小,multi-LOCI技术的精密度好。

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PCT/IL-6项目组合的检测性能

      PCT/IL-6双指标重组抗原标准曲线结果显示,PCT/IL-6联检没有表现出交叉反应,且PCT和IL-6指标的检测灵敏度分别为6.28 pg/mL以及2.15 pg/mL,检测性能好,检测线性范围约5个数量级。

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Multi-LOCI在POCT多联检应用中的展望

       此外,Multi-LOCI悬具有快速、便捷、低成本、高灵敏的特点。结合小型化成像设备,以及微流控芯片/单人份试剂卡槽等装置,可形成一套基于POCT的多联检系统(如下图),有望解决目前的POCT产品性能低、无法实现高性能且中大panel多联检的问题。

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     上所述,Multi-LOCI是新一代的免洗多重检测技术,其反应操作步骤简单,无需繁琐的洗涤,便可实现快速、准确、多重的检测。一方面可作为中心实验室高通量、多联检方案,另一方面可进一步发挥其方便快捷、设备简单的优势,形成POCT多联检系统。针对以上两个方面的应用场景,羧菲生物可为终端合作企业提供一体化、私人订制的multi-LOCI原材料和应用解决方案,同时也提供科研检测服务。欢迎有需求的企业和个人联系羧菲。

 

[1] Beaudet L., Rodriguez-Suarez R., Venne M.-H., et al. AlphaLISA immunoassays: The no-wash alternative to ELISAs for research and drug discovery [J]. Nature Methods, 2008, 5(12): an8-an9.

[2] Roby P., Bosse R., Arcand M. et al. Multiplex assay methods and compositions [P]. EP: EP2398868, 2011-12-28.

[3] Guo, Q., Wang, Y., Chen, C., et.al., Multiplexed Luminescence Oxygen Channeling Immunoassay Based on Dual-Functional Barcodes with a Host–Guest Structure: A Facile and Robust Suspension Array Platform. Small 2020, 16, 1907521. https://doi.org/10.1002/smll.201907521.

[4] Zuying Feng, Qingsheng Guo*, Yao Wang, et.al., Evolution of “On-Barcode” Luminescence Oxygen Channeling Immunoassay by Exploring the Barcode Structure and the Assay System. ACS Omega 2022, 7, 2, 2344–2355. DOI:10.1021/acsomega.1c06236.


本文供稿

冯祖莹

上海羧菲生物医药科技有限公司 研发工程师

上海交通大学生物医学工程学院硕士

研究方向:基于微球的体外诊断免疫试剂研发


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