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Ella全自动ELISA在神经领域上的应用

2021-11-03

研究背景

神经丝(NF: Neurofilaments)是神经细胞主要的细胞骨架成分,对于保持轴突口径和形态的完整十分重要,影响着神经传输的速率和准确性。神经丝根据其大小分为神经丝轻链 (NFL)、神经丝中链 (NFM)和神经丝重链 (NFH)。NFL已成为诊断和监测各种神经疾病进展的生物标志物,例如亨廷顿病(HD)、肌萎缩侧索硬化 (ALS)、阿尔茨海默病(AD)和多发性硬化症(MS)。血液和脑脊液中高水平的 NFL 表明轴突损伤,这是上述神经退行性疾病的标志。从样本来源的角度来看,量化血液中 NFL 的含量比采集脑脊液样本的损伤性更小,这也增加了研究工作材料的可用性,从而增加了 NFL 作为生物标志物的效用。然而,血液衍生物(如血浆和血清)中的 NFL 水平通常低至每毫升皮克级别,远低于脑脊液中的水平1。因此,需要一种灵敏、稳健且可重复的检测方法来提供高质量的数据,以表征和监测神经退行性疾病的进展并有效地治疗。

Ella简介

Ella是一种基于微流控免疫检测技术的全自动超灵敏的ELISA系统,其创新性将特异性捕获抗体包被在微流体玻璃反应管(Glass Nano Reactor,GNR)中,再将GNR嵌入全自动微流体免疫检测管。每个检测通道都含有三个包被有捕获抗体的 GNR,因此每个样品都会自动输出三个读值。其采用双抗体夹心,并利用生物素-链霉亲和素进行信号放大,最后利用检测器获取640nm下的荧光信号。整个流程无需人工干扰,操作简单,70min即可出结果。

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ALS患者样本中NFL水平升高

以ALS患者样本作为模型系统来量化NFL水平,评估区分正常和疾病状态样本的能力及作为脑病理学生物标志物的适用性。结果表明,与健康对照样本相比,血清和CSF中NFL水平升高(如图),这与已发表的文献一致2,3

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Ella与其他平台测定NFL结果高度相关

市售NFL免疫测定方法,例如Ella、基于bead、或者基于plate的 ELISA 试剂盒,采用的抗体对都来自于Uman Diagnostics 。因此分别利用Ella,bead-base assay,plate-based ELISA的检测方法,对比分析了健康和 ALS 患者的队列中的NFL水平。因血清血浆中的NFL比脑脊液中的NFL水平低很多,所以根据不同检测方法的灵敏度和检测范围来针对选择合适样本进行检测。例如一般bead-base assay用于检测NFL水平含量较低的血清和血浆样本;plate-based ELISA用于检测NFL水平含量较高的脑脊液样本。下图结果表明,Ella 和 bead-base assay测得的血浆和血清样品中NFL的相关系数R2为0.95;Ella和plate-based ELISA 测定脑脊液样品中NFL的相关系数R2为0.94。证明对于bead-base assay或plate-based ELISA检测技术而言,Ella无论是血清(或血浆)样本(NFL低水平)还是脑脊液样本(NFL高水平)都可以检测NFL。

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法国巴黎科学文学研究院Audrey等科学家也利用Ella和Simoa分别检测了203例多发性硬化(MS)患者和30例健康对照组血清中的NFL水平,并对这两个平台进行了充分的比较,证明二者结果高度相关。作者对Ella给予了高度评价:从数据上表明,Ella既可以检测健康人群的NFL水平,也可以检测病患的NFL水平,其灵敏度已同时满足NFL对于健康人和患者样本的检测水平。且Ella具有占地面积小、平台强大、价格便宜,更快更简单等优势,同时不影响结果准确性从而可以替代Simoa,用于临床NFL4

总结:

NFL是一种很有前景的生物标志物,可用于诊断和监测各种神经系统疾病。Ella的NFL Assay具有测定血清、血浆和脑脊液样本类型中NFL所需的敏感性,具有高水平的重复性。Ella占地面积小,只需70分钟即可为您提供分析数据,在不牺牲时间和空间的情况下为您提供可操作的结果。这种检测性能、重现性和易用性的结合使Ella成为NFL研究实验室的完美选择。

参考文献:

1. Neurofilaments as biomarkers in neurological disorders, M Khalil, CE Teunissen, M Otto, F Piehl, MP Sormani, T Gattringer, C Barro, L Kappos, M Comabella, F Fazekas, A Petzold, K Blennow, H Zetterberg and J Kuhle, Nature Reviews Neurology, 2018; 14:577-589.

2. Neurofilament levels as biomarkers in asymptomatic and symptomatic familial amyotrophic lateral sclerosis, P Weydt, P Oeckl, A Huss, K Müller, AE Volk, J Kuhle, A Knehr, PM Andersen, J Prudlo, P Steinacker, JH Weishaupt, AC Ludolph, M Otto, Annals of Neurology, 2016; 79:152-8.

3. Neurofilament light chain: A prognostic biomarker in amyotrophic lateral sclerosis, CH Lu, C Macdonald-Wallis, E Gray, N Pearce, A Petzold, N Norgren, G Giovannoni, P Fratta, K Sidle, M Fish, R Orrell, R Howard, K Talbot, L Greensmith, J Kuhle, MR Turner, A Malaspina, Neurology, 2015; 84:2247-57.

4. Comparison of SimoaTM and EllaTM to assess serum neurofilament‐light chain in multiple sclerosis, G Audrey, V Sébastien, P Magali, B Guillaume, C Romain, L Christine, LC Sabine, D Marc, E Gilles, V Sandra, LF Christine, DS Jérôme, AL David, C Giovanni, G Olivier, R Aurélie, M Thibault, C Olivier, C Pierre, B Eric, Z Hélène, TA Sophie, Ann Clin Transl Neurol, 2021; 8(5): 1141–1150.

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