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碧芯生物的成长之路——矢志不渝推进流式荧光检测技术国产化

  • 发布日期:2022-11-22      浏览次数:888
    • 流式荧光检测技术又叫液相悬浮芯片技术,自诞生以来,由于其灵敏而准确的光学编码鉴别、快速的反应动力学、灵活的检测项目组合、可实现定量分析以及同时适用于蛋白与核酸分子检测等特点而成为理想的多重指标联合检测的技术平台。

      利用液相悬浮芯片技术高通量检测抗原的原理如图1所示,在特定荧光编码的微球上分别连接对应的能特异性捕获抗原的抗体用于捕获溶液中的抗原。当检测样品中存在这些抗原时,这些连接在荧光编码微球表面的捕获抗体将会与其结合,最后通过加入藻红蛋白(PE)标记的特异性检测抗体,形成微球连接的捕获抗体-抗原-PE标记的检测抗体复合物。在流式细胞仪藻蓝蛋白(APC)和藻蓝蛋白-Cy7APC-Cy7)通道下,微球被识别并用于判定检测何种抗原;在流式细胞仪PE通道下,微球体上PE的荧光强度与样本中各被检测物的浓度呈正相关,各校准品与其对应的荧光信号可拟合成浓度荧光强度标准曲线,通过曲线方程可计算出各抗原的浓度。荧光编码微球制备技术是流式荧光法的核心,然而这项技术由于技术门槛高,国内该领域技术薄弱,一直被外国公司卡脖子"(图2为国外两大基于悬浮芯片检测的产品)。


      1流式荧光法高通量检测细胞因子原理示意图(以6细胞因子检测为例)。



      2进口两大基于悬浮芯片的检测产品

      2012年,一位做生物材料的博士和另一位做生物检测的博士一碰头,于是诞生了做国产化悬浮芯片的念头。十年过去,这小小的念头就像一颗种子,一步步生根,发芽,茁壮成长,成为了现在的专业做磁性荧光编码微球和高通量蛋白及核酸检测的碧芯生物科技。

      3碧芯生物科技Beadstar-mPlexTM系列产品发展史

      在不断的技术研发中,我们摸索出了一套自己的技术,制备出了各方面性能不亚于进口微球的Beadstar-mPlexTM系列磁性荧光编码微球,实现了单一粒径编码近60种(图4所示)、两种粒径编码超过100种的磁性荧光编码微球,这个编码重数虽不及顶尖进口公司那么多,但也足够满足目前的临床和科研使用需求了。在深入的研究中,我们发现微球与荧光抗体的非特异性吸附会产生一定程度的噪音(指在检测中当标准品浓度为零时微球在PE通道的荧光值减去微球本底荧光值)。当噪音较高时会严重影响检测的灵敏度并使得一些低值样本在检测中出现偏差,然而直至今日,这个问题并没有引起同行的足够关注。基于此,我们把关注点放在如何有效降低微球与荧光检测蛋白的非特异性吸附上,经过一系列艰难而又持久的摸索,我们最终采用优化的配方来降低磁性荧光编码微球表面对荧光检测抗体的非异性吸附,这种低吸附的性能使得我们的微球在开发的相关下游产品中具有比进口同类产品更高的检出率。


      4单一粒径的60种磁性荧光编码微球

      在磁性荧光编码微球的不断优化的基础上,我们进一步开发了基于低吸附荧光编码微球的下游产品—Beadstar-mPlexTM多细胞因子联检试剂盒(包括人类12细胞因子联检试剂盒以及小鼠10因子联检试剂盒)。以人类12细胞因子联检试剂盒为例,可在单个 25 µL 血浆、血清、细胞培养上清液和其他体液样品中同时定量检测IL-1βIL-2IL-4IL-5IL-8IL-6IL-10IL-12p70IL-17ATNF-αIFN-γIFN-α2的浓度。与进行传统的夹心ELISA相比,基Beadstar-mPlexTM多细胞因子联检试剂盒可以在同等时间内使用明显更少的样品分析多达 12倍的分析物。与进口同类试剂相比,Beadstar-mPlexTM多细胞因子检测试剂盒不仅有与之媲美的线性范围(图5)、灵敏度、重复性,还兼具低吸附磁性荧光编码微球优势——低噪音。

      5碧芯生物Beadstar-mPlexTM12细胞因子联检试剂盒标准曲线图(5 parameter logistic fitting, R2均不小于0.99);

      在实际检测中,由于正常人的血清中细胞因子浓度较低,目前大部分试剂对正常人血清中各细胞因子的检出率不高(几大主流国际品牌对正常人血清细胞因子检出率不足50%)。究其原因,主要是荧光编码微球对荧光检测抗体的非特异吸附较强,导致噪音较高。如图6所示,当检测低值血清样本中,血清中存在复杂的蛋白质体系,不可避免这些蛋白质同样会与微球产生非特异性吸附,从而与荧光检测抗体竞争非特异性吸附位点,使最终的荧光检测值并不能正确反映体系中细胞因子的浓度,甚至出现荧光值小于标准品浓度为零时的值,无法计算细胞因子的浓度。因此减少荧光编码微球对荧光检测抗体的非特异性吸附可显著提升低值血清样本检测的准确性、提升检出率。碧芯生物Beadstar-mPlexTM多细胞因子检测试剂盒采用的磁性荧光编码微球通过自主研发的配方,让我们的磁性荧光编码微球具有更低的非特异性吸附,可显著减少噪音(图7)。实际血清样本的结果也证实,碧芯生物的Beadstar-mPlexTM多细胞因子检测试剂盒的检出率要优于进口细胞因子联检试剂盒。


      6非特异性吸附导致血清样本检测率低的原理示意图

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                                             图7碧芯生物Beadstar-mPlexTM与国外同类试剂的噪音对比

      一路走来,碧芯生物始终坚定不移的以“建立民族品牌,推进进口试剂国产化进程"为己任,力争成为生命科技领域具有国际影响力的公司,为人类的健康事业做出贡献。