疾病早期诊断的低丰度生物标志物检测平台
化学与生物分子工程教授于磊发明了一个新的平台，可以对多种疾病的生物标志物进行高灵敏度的读数。
20世纪70年代，科学家发明了酶联免疫吸附试验(ELISA)。从那时起，ELISA就成为了检测生物标志物的标准。
生物标记物是存在于体内的分子，可以指示疾病的存在或严重程度。例如，自身抗体可以帮助检测自身免疫性疾病或一种被称为淀粉样蛋白β的肽可能预示着阿尔茨海默氏症。
酶联免疫吸附法的一个主要限制是，如果感兴趣的分子浓度很低，它就不能检测出来。Lei的发明通过在ELISA过程中增加两个扩增步骤来解决这个问题。
雷磊说:“我们想要满足超高灵敏度的需求，并与现有的平板平台兼容。”
ELISA的工作原理是使用两种抗体的“三明治”，专门用来捕获/检测它们之间感兴趣的生物标志物。其中一种抗体上附着一种酶，当它遇到底物时会产生可读信号。
Lei引入了两步扩增的ELISA反应。Lei首先添加了酪胺信号放大(TSA)过程来放大一个低丰度的生物标志物的信号。在雷的平台中，TSA步骤将大量生物素固定在免疫复合物上。Lei随后介绍了与链霉亲和素结合的报告酶碱性磷酸酶(ALP)，该酶通过生物素与链霉亲和素之间的强相互作用粘附在生物素上。
Lei添加了一种elfa饱和ELFP衬底，ALP将其分解产生荧光信号。这些分子通过系统沉淀形成了一个可读的层，由荧光针组成，显微镜捕捉到一系列图像和计数。荧光微针计数与样品中生物标志物的含量相对应。
“这就是我们使用elfa饱和ELFP衬底和基于计数的方法实现的系统的美妙之处快速检测同时，不管你的初始目标是多少分子它们的沉淀时间都是从同一点开始的。”
雷磊成功地展示了他的方法能够达到每毫升50到60皮克的分辨率。这比使用相同商业ELISA试剂盒的传统ELISA的灵敏度高约20倍。
雷军将他的研究结果发表在3月号的《分析化学学报．
这一进展可能对疾病的早期检测和治疗非常有用。
“很多疾病当症状已经出现时才会被发现。”“生物标志物的浓度已经非常高。因此，如果我们可以在很低的浓度下检测，我们就可以捕捉到最早的阶段，治疗可能会更有效。”
雷说，这项技术的下一步是将其顺利地集成到传统的基于平板的ELISA系统中。这将使目前低丰度需要大约四个小时的过程得以实现生物标志物通过使用先进的成像系统，检测速度会更快。
