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1、2022单分子免疫检测技术助力AD早诊早筛（全文）随着全球老龄化日益严重，痴呆症已成为一项全球性问题。全球约有 5000万痴呆症患者，至2050年该数量预计将超过1.5亿人。痴呆症 严重影响到老年人的认知能力与生活自理能力，给家庭和社会带来了 沉重的负担。在所有痴呆症中，阿尔茨海默病（AD , Alzheimer1 s Disease建最为常见的一种类型，约占所有痴呆症患者的60%-80%oAD血液检测的需求与痛点AD诊断由于病理机制复杂，影响因素众多，临床精准诊断难度大。 同时由于目前AD尚无特效药，因此临床医生对患者的诊断通常较为 慎重。目前AD诊断主要通过几种不同方法进行辅助诊断，主要包
2、括： 神经心理学评估、脑脊液检测，CT/MRI常规影像学检查以及以AP 和tau-PET为主的靶向分子影像学诊断方法。然而，由于评估量表存 在主观判断问题，受到评估者临床经验与判断能力的较大影响；脑脊 液采集难度，采集过程的有创损害，以及国内临床资源的限制，脑脊 液难以大规模普及。基于脑脊液的检测和诊断目前主要集中在需要入 院治疗的重度痴呆群体中，难以在门诊有效应用；CT/MRI等常规影 像学检查仅能反映大脑的结构变化，对AD的精准诊断存在困难。PET 设备本钱昂贵、设备运行效率较低，同时受到A0和P-tau示踪剂的 应用限制，因此该方法在AD诊断中难以广泛普及。图1 AD诊断方法与上述三种诊
3、断方法相比，血液样本稳定性较好，易于采集，血液中生物标志物浓度较为均一稳定，是一种理想的检测样本。AD血液生物标志物，尤其是ATN框架相关的A0、P-tau以及神经损伤相关生物标志物，在过去几年的研究中，血液标志物作为临床辅助AD诊断手段的证据质量显著上升。血液中的AD生物标志物由于主要来自脑脊液，这些生物标志物在穿过血脑屏障进入血液后，通常浓度大幅度下降，显著增加检测难度，需要超过传统免疫检测技术灵敏度的新型检测平台支持，才真正有可能在临床领域有效应用。单分子免疫检测技术背景生物标志物是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功 能的改变或可能发生的改变的生化指标，被广泛应用于临床诊断
4、领域, 其中，蛋白生物标志物是最为重要的组成局部。在过去的半个世纪里，随着免疫检测技术的快速开展，蛋白生物标志 物检测系统趋于更灵敏、更精准和更友好。然而受限于原理层面的限 制，现有的免疫检测技术，例如化学发光技术，仅能实现lpg/mL检 测下限 对许多pg/mL或亚pg/mL浓度范围的生物标志物束手无策, 使得大量生物标志物无法在临床有效应用。单分子免疫检测技术由于 其超出传统免疫检测技术1000倍的灵敏度性能，被认为是下一代免 疫检测技术，是开发这些低丰度新型生物标志物临床应用的关键工具。与传统免疫检测技术直接测量反响体系整体的光学信号强度不同，单 分子免疫检测技术通过特殊技术路径实现单待
5、测物分子的直接信号 捕获和分析，并通过待测物分子的绝对计数实现超高灵敏度定量分析。 其中，实现单待测物分子的信号检测是实现单分子免疫检测的必要前 提，因此需要开发合适的信号放大或信号检测系统。目前，实现单分子免疫检测的主流技术路径及其优劣势如下所示：表1单分子免疫检测主流实现路径及其优劣势单分子检测实施路径典型方法优势劣势直接单分子成像超分辨显微镜灵敏度高兼容性高单分子扫描类流式灵敏度高数字化信号放大Digital ELISA重复性里灵敏度高固相外表依赖特异性差重复性差设备本钱高稳定性差操作流程复杂故障率高流程复杂耗材本钱稳定性差1. Enzyme substrate W2. Seal sAc
6、one gasket3. Auorescence cma9ng1. Enzyme substrate W2. Seal sAcone gasket3. Auorescence cma9ngThousands ot tfidvidual W loaded mto welsCapture 蔚 Delection antibody arwbody with bioIm tag.Antigea图2 A全内反射显微镜实现单分子检测工作原理B共聚焦显微镜实现单分子检测工作原理C Digital ELISA工作原理现存的单分子免疫检测技术普遍存在技术路径复杂，检测流程长，检 测本钱高等问题，并不能在临床领域
7、广泛应用。真正可被临床接受的单分子免疫检测技术通常需要更高的自动化水平、更高的用户友好度和更低的检测本钱。单分子免疫检测技术助力AD血液生物标志物临床转化 单分子免疫检测技术由于检测灵敏度比传统免疫检测灵敏度高1000 倍，可以实现Ifg/mL检测下限，能够全面覆盖AD血液生物标志物 的检测需求，特别适合于AD血液生物标志物临床转化应用。目前而 言 在全球范围内基于单分子免疫检测技术的P-taul81xP-tau217.P-tau231s A042、A04O、NFL、GFAP等AD相关血液标志物检测 已在许多工作中被报道，并表现出良好的临床准确性，日益受到领域 专家的重视。同时，随着包括NIA
8、-AA. IWG等机构相关指南的发布，以及国内AD诊断指南和AD源性MCI专家共识等的发布基于单分 子免疫检测技术的AD血液生物标志物检测已开始在临床应用领域崭 露头角，单分子免疫检测技术超高的检测灵敏度性能给临床AD诊断 和筛查提供了真正的可能性。A单分子免疫检测技术检测AD血液生物标志物临床应用的痛点然而遗憾的是，尽管单分子免疫检测技术经过十余年的开展，已实现了 一定程度的自动化和本钱优化，但是受限于检测技术路径的潜力，真正 适合临床应用的全自动单分子免疫检测系统依然有待持续的验证和开发。受到酶联免疫、化学发光等传统免疫检测技术的影响和使用习惯的递延, 目前临床应用场景通常对免疫检测系统有
9、如下痛点需求：(1)自动化水平。检测中心，尤其是国内的大三甲医院检验科内，通常面临极高的样本检测数量压力，过多的人为参与的样本准备、反响、检测流程将显著增加检测难度和检测压力，因此通常需要全自动设备辅助实现高通量检测辅助实现高通量检测标。(2 )稳定性和精准程度。这里提到的稳定性既包括检测系统本身的稳 定性，也包括检测结果的稳定性，对设备和试剂的性能都有较高的设 计开发和质量控制需求。同时还需要考虑到检测系统的精密度和准确 度，对产品有极局要求。(3 )本钱。由于我国人口基数大，老龄化问题日益严重，AD在老龄 化人口中发病率高，存在筛查和成规模性诊断的需求。过高的设备和IIIIII试剂本钱将导
10、致终端筛查和诊断费用的压力，限制了新技术在AD It液生物标志物的应用，也限制了 AD血液生物标志物诊断的临床价值和社会价值。新型单分子免疫检测技术需要合理控制试剂和设备本钱, 从而真正满足国内临床诊断需求。A单分子免疫检测技术AD血液生物标志物临床应用的机遇AAiiininiB图3 A新型单分子免疫检测技术路径B Dx90全自动单分子免疫分析仪（已获得二类医疗器械批文）尽管目前全球范围内，单分子免疫检测市场主要被海外企业垄断，并 且检测技术在科研前沿和工业领域成为关键方法，国内依然有局部企 业，在充分吸取前人经验，致力于开发并产业化更适合于临床转化应 用的新型单分子免疫检测系统。通过创新的单
11、分子检测技术的突破, 显著降低了检测技术路径的复杂程度、检测本钱，提高了检测通量、 检测效率和检测的稳定性。目前，该系统已优先于海外企业获得医疗 器械批文，取得单分子免疫检测临床转化的关键性突破。A单分子免疫技术的临床应用转化得益于超敏、高通量、自动化等技术优势，国内单分子免疫技术的应用 转化也陆续形成了自己独特且更符合临床需求的使用场景。不仅仅是神 经退行性疾病诸如AD和PD等，在神经损伤、感染、眼科、心肌炎 症、辅助生殖等领域都与临床专家和检验专家共同探索其临床实施的 科学性和可行性。我们相信，当一个400亿级化学发光检验市场被 广泛采纳并逐渐实现国产替代的当下，免疫检测科技树的下一个重要 衍生方向-单分子免疫检测有望成为另一个不断攻克复杂疾病无创诊 f的技术路径，而国内的创新和高端制造能力将会不断助力这一创新技术的真正临床诊断和体检筛查落地。