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腾讯登录【Nature子刊】斯坦福大学开发“实时ELISA”，可连续快速检测多种生物标志物水平
| 导读 | 近日，斯坦福大学开发出了“实时ELISA”技术，可对体内多种生物标志物水平进行实时动态监测。 |
常规的体检一般都会进行血液检查，这种检测可为常规的诊断提供依据，但这种通用的测试仅能在单个时间段内提供血液快照信息，而无法进行动态的监测。对循环系统中的生物分子进行连续不断的实时检测，可以提供有关患者健康状况及其治疗反应的见解。
斯坦福大学电气工程与放射学教授Tom Soh说：“验血很有用处，但它不能告诉您例如患者的胰岛素或葡萄糖水平是增加还是减少。对这些生物标记物水平进行动态检测是十分重要的。”近日，Soh教授与材料科学与工程学助理教授Eric Appel及其同事合作开发了一种技术，可以提供这一至关重要的缺失信息。
他们的技术称为“实时ELISA（RT-ELISA）”，能够非常快速地执行多种血液测试，然后将各个结果拼接在一起，从而能够连续、实时地监测患者血液中的化学成分。研究人员最终得到的不是快照，而是“电影”。
RT-ELISA原型包括三个模块：在第一个模块（底部）中，将受试者血液与含有靶蛋白检测探针和荧光检测抗体珠的溶液混合。第二个模块（右上方）去除过多的血细胞。第三个模块（左上方）将荧光标记的珠子转移到检测窗口，以通过高速相机进行检测 图源：Caitlin Maikawa这项工作于12月21日发表于《自然生物医学工程》杂志，题为“A fluorescence sandwich immunoassay for the real-time continuous detection of glucose and insulin in live animals”。
从技术上讲，该系统基于酶联免疫吸附测定（ELISA）技术。自20世纪70年代初以来，ELISA一直是生物分子检测的“金标准”，几乎可以鉴定血液中的任何肽类、蛋白质、抗体或激素。例如，ELISA分析擅长于识别过敏源。它还可用于检测HIV、西尼罗河病毒，以及可导致COVID-19的SARS-CoV-2冠状病毒等。
Soh说：“我们不断进行ELISA。”
实时ELISA本质上是一个芯片实验室，芯片内的微小管道和阀门比头发直径还小。静脉注射针将患者的血液引导到该设备的微小回路中，并在此微小回路中反复进行ELISA。
Soh将这一过程比为制作“蛋白质三明治”，该过程将两个分子或抗体连接到目标蛋白质上。定制一种抗体来识别并结合在特定的生物标志物上，结合之后，第二种抗体随即被激活。该抗体发荧光或发光，可通过高速相机对其进行监测。根据血液样本的发光程度，科学家不仅可以确定目标蛋白是否存在，还可以确定其浓度。血液中存在的靶分子越多，样品将越亮。
Soh说，目前已经为葡萄糖、乳酸盐和氧气等一些血液标记物开发了实时连续血液监测器，但事实证明，将这种技术扩展到这几个例子之外“非常困难”。这就是实时ELISA对多种蛋白质的灵活性特别好的原因。
Soh说：“不要仅仅将其视为胰岛素传感器。而应将其视为以全新的方式进行ELISA的一种技术。”
实时ELISA可能还可以为生物医学研究带来好处，可以提供有关药物和其他疗法有效性的即时和详细反馈，但Soh认为，该设备在重症监护室和急诊室中将使最为有用的，因为及时和准确是最重要的。
例如，Soh指出了由COVID-19引发的“细胞因子风暴”。随着疾病的发作，患者的免疫系统会发出高度防御性警报，并产生抗病毒信号蛋白，称为细胞因子。在某些情况下，即使在疾病得到控制后，身体也无法降低细胞因子水平，而是产生越来越多的细胞因子，这可能导致脓毒症和内部器官衰竭。
Soh设想了实时ELISA的未来版本，该版本将能够告诉医生，在患者对治疗的反应中，细胞因子水平是否正在下降。Soh和他的团队已经在这方面开展工作，对其设备进行改装以测量关键的细胞因子，即IL-6。而目前，我们必须将IL-6测试送到实验室进行处理，并且需要三天才能得到结果。
Soh说：“在脓毒症中，时间是关键，每隔一个小时，死亡的可能性就会增加8％。将患者的检测时间缩短，可能会挽救生命。”
名词解释
酶联免疫吸附剂测定（ELISA）：指将可溶性的抗原或抗体结合到聚苯乙烯等固相载体上，利用抗原抗体特异性结合进行免疫反应的定性和定量检测方法。酶联免疫吸附测定（ELISA）为免疫学中的经典实验。
脓毒症（sepsis）：指由感染引起的全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome, SIRS），临床上证实有细菌存在或有高度可疑感染灶。虽然脓毒症是由感染引起，但是一旦发生后，其发生发展遵循其自身的病理过程和规律，故从本质上讲脓毒症是机体对感染性因素的反应。（转化医学网360zhyx.com）
【1】https://medicalxpress.com/news/2020-12-blood-test-device-blood-chemistry.html
【2】https://www.nature.com/articles/s41551-020-00661-1
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