助力阿爾茨海默病篩查--Simoa™平臺在神經(jīng)領(lǐng)域的應(yīng)用(一)

Simoa™（Single Molecular Array）技術(shù)是基于單分子免疫陣列技術(shù)開發(fā)的超靈敏蛋白質(zhì)檢測及研究診斷平臺，其靈敏度比傳統(tǒng)ELISA技術(shù)高出1000倍以上。該技術(shù)將蛋白質(zhì)檢測技術(shù)帶入到單分子、數(shù)字化的檢測時代，成為飛克級超低豐度蛋白質(zhì)檢測領(lǐng)域真正的王者，主要應(yīng)用于神經(jīng)性疾病、腫瘤、炎癥、傳染性疾病和心血管疾病等領(lǐng)域。

阿爾茨海默�。ˋlzheimer disease, AD）是一種起病隱匿的進行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，我國現(xiàn)階段有AD患者約500萬，65歲以上老年人群中每5人里就有1人有輕度認知障礙。由于AD的病程是一個不可逆的過程，迄今尚無有效的治療藥物和手段，因此做好盡早篩查和診斷極為重要。在此，小編將為大家介紹Simoa™技術(shù)是如何助力阿爾茨海默病的篩查及研究的。

題目：
Plasma neurofilament light as a potential biomarker of neurodegeneration in Alzheimer’s diseas

雜志：
Alzheimer's Research & Therapy

影響因子：8.23

研究機構(gòu)：
德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)、波蘭比亞威斯托克醫(yī)學(xué)院

研究背景：
目前，AD的早期診斷主要依靠腦脊液（CSF），因為CSF能夠直接反應(yīng)大腦特異性活動及病理改變的蛋白/多肽等。然而，由于CSF取樣的局限性，在早期無癥狀病例中難以作為篩查工具，也很難用于對疾病進展進行重復(fù)監(jiān)測。因此，針對AD的早期診斷迫切需要開發(fā)基于血液的生物標(biāo)記物用于靶向和相對無創(chuàng)篩選試驗。

神經(jīng)絲（NF）是軸突細胞骨架的主要組成部分，由三種不同分子量的蛋白質(zhì)鏈組成：輕鏈（NfL）、中間鏈、和重鏈。NF是高度磷酸化的蛋白質(zhì)，磷酸化的程度決定軸突的直徑。軸突損傷導(dǎo)致NF分子釋放到細胞外空間，從而進入體液，如CSF或血漿中。因此血漿中NfL濃度升高有可能是因為神經(jīng)變性。近日，來自德國的科學(xué)家通過Simoa™技術(shù)檢測血漿中NfL的含量來篩查AD。

研究方法：
收集輕度認知功能障礙（MCI）、早期癡呆（ADD）和非強化對照組AD患者的血漿樣本，在Simoa ™技術(shù)平臺上檢測樣本中NfL的濃度，同時用ELISA技術(shù)檢測CSF中四個神經(jīng)類經(jīng)典標(biāo)志物amyloid β (Aβ)1–42、Aβ42/40、Tau和 pTau181的含量作為對比。為了驗證分析結(jié)果，該研究進一步測試了不同的分析前樣品處理程序（反復(fù)冷凍/解凍、室溫或冰箱儲存）對血漿NfL濃度的影響。
 

研究結(jié)果：

①血漿中Nfl的含量在MCI-AD組和ADD組中顯著高于對照組

經(jīng)Simoa™平臺檢測，血漿中NfL的含量在MCI-AD組和ADD組中分別為38.1±15.9 pg/mL和49.1±28.4 pg/mL，顯著高出健康對照組（22.0±12.4 pg/mL）的含量，結(jié)果如表1和圖1所示。

表1本研究中三組的人口特征、CSF生物標(biāo)志物的結(jié)果和NfL濃度統(tǒng)計表
Aβ：淀粉樣蛋白β； MMSE：簡易精神狀態(tài)檢查表



圖1： 三個組別中未調(diào)整的神經(jīng)絲輕鏈（NFL）濃度。與MCI-AD組相比，ADD組的濃度接近于更高的臨界值。綠色水平線代表最大Youden指數(shù)（25.7 pg/ml）的cutoff值，因此對照組與AD （MCI-AD和ADD） 的診斷準(zhǔn)確率為 82%。*p＜ 0.05。

研究人員將MCI-AD和ADD這兩組患者合并為一個診斷類別，即AD組。再將NfL濃度按年齡繪制成點圖，如圖2。結(jié)果顯示NfL濃度和年齡之間有高度顯著的相關(guān)性（ρ=0.65，p<0.001）。


圖2：對照組（綠色）和AD患者（MCI-AD和ADD的組合組，紅色）血漿的NfL水平與年齡的關(guān)系。黑色虛線為根據(jù)Fisher's LDA線性判別對兩組進行的最佳分離。

② 血漿NFL作為潛在AD生物標(biāo)志物具有敏感性、特異性和準(zhǔn)確性等特征

圖3：a 未作調(diào)整時，對照組與AD的ROC曲線；b 以年齡為函數(shù)時，NfL作為AD早期篩選標(biāo)志物的敏感性（藍色）、特異性（棕色）和準(zhǔn)確性（綠色）
AUC 曲線下面積；CI 置信區(qū)間；SE 標(biāo)準(zhǔn)誤差

圖3顯示了血漿NfL濃度在具有陽性CSF生物標(biāo)記物的AD患者與具有陰性CSF生物標(biāo)記物的對照組中的表現(xiàn)。未經(jīng)其他變量調(diào)整時，對照組和患病組的ROC曲線的AUC比較大（0.853，95%置信區(qū)間0.772–0.934；圖3a）。在將年齡引入ROC曲線的模型后，AUC顯著增加（p=0.055）至0.920（95%CI 0.869–0.970）。在Youden指數(shù)的最大化截止點：25.7 pg/ml，血漿中NfL作為AD早期篩選標(biāo)志物的無條件敏感性、特異性和準(zhǔn)確性分別為0.84、0.78和0.82�？紤]到本研究中各組之間的年齡差異，研究人員因此以年齡為函數(shù)對各項性能進行建模（圖3b）。隨著年齡的增長，敏感性從50歲的0.61增加到80歲的0.91，特異性分別從0.89降低到0.20，使測試的總體準(zhǔn)確性幾乎沒有變化（50歲和80歲分別為0.84和0.80）。

研究結(jié)果：
本研究共檢測25名輕度MCI-AD患者，33名ADD患者，以及41名健康對照組。同時，研究人員使用ELISA技術(shù)檢測了CSF中四個神經(jīng)相關(guān)經(jīng)典標(biāo)志物 Aβ1–42、Aβ42/40、Tau和 pTau181的含量作為對比。血漿中NfL的含量在MCI-AD組和ADD組中分別為38.1±15.9 pg/mL和49.1±28.4 pg/mL，顯著性高出健康對照組（22.0±12.4 pg/mL）的含量，且其檢測結(jié)果與CSF中的四個標(biāo)志物一致。這些結(jié)果也與最近發(fā)表的關(guān)于散發(fā)性AD和家族性AD（FAD）的研究結(jié)果一致，提示血液采樣可以代替腦脊液檢測。而且本文也發(fā)現(xiàn)血漿NFL濃度與年齡呈正相關(guān)，這與先前報道的血漿和腦脊液研究一致。此外，為驗證分析結(jié)果，更進一步測試了分析前對樣品進行不同預(yù)處理（反復(fù)冷凍/解凍、室溫或冰箱儲存）對血漿NfL濃度的影響，詳細結(jié)果見原文。

由于血漿的取樣方式比腦脊液更方便快捷，利用超靈敏的Simoa™技術(shù)可以改變AD的診斷方式。這使得NfL有望成為AD篩選的分子標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)早期未出現(xiàn)疾病癥狀的患者，使患者得到及時有效的治療。

Simoa™平臺憑借其超敏免疫檢測技術(shù)，目前已經(jīng)開發(fā)了檢測NfL、Abeta40、Abeta42、以及Tau等AD相關(guān)細胞因子的產(chǎn)品，不但能夠檢測腦脊液中上述因子的含量，同時還能檢測其在外周血中的濃度變化，為實現(xiàn)更加簡便精準(zhǔn)的血液檢測提供了可能。
 

上海生物芯片有限公司引進Simoa™平臺，將利用超靈敏免疫分析技術(shù)，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的新型生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)及血液篩查等方面，加大與臨床多方合作，推動檢驗技術(shù)進步，助力精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展。

接下來敬請期待，我們還將繼續(xù)為大家整理應(yīng)用Simoa™超微量蛋白檢測平臺在神經(jīng)、腫瘤、炎癥、傳染性疾病、心血管疾病方面的應(yīng)用！