苏彬:电位分辨多色电化学发光用于同一样本中多疾病标志物的同时检测

songren

常规影像学检查在大多数肿瘤早期诊断中捉襟见肘；而组织活检是一种侵入性检查方式，会给患者造成痛苦；细胞学检查结果假阴/阳性比例高，常常存在漏诊。而肿瘤标志物的精准检测在肿瘤早期诊断、分期治疗、疗效评估和预后随访等方面均具有重要的价值。目前已报道的生化传感器大多用于单一肿瘤标志物检测，对肿瘤检测的灵敏度和特异性偏低。为了提高临床诊断的准确性和可靠性以及满足预后评估的需求，临床上需要对肿瘤相关的多种标志物进行联合检测。电化学发光免疫分析是最新一代的商业化临床免疫检测技术，但传统的强度依赖型电化学发光免疫分析只能对疾病标志物进行逐一或平行分析，过程耗时且样本消耗量大。基于微孔板阵列的电化学发光成像免疫分析平台可实现多个疾病标志物的同时检测，但往往需要制备光电性能稳定的多抗体预包被微阵列电极板，工艺较为复杂。如何实现多种疾病标志物，尤其是与一种疾病相关的多种标志物的同时电化学发光检测具有重要意义，但颇具挑战，难点在于电化学发光探针信号的电位和波长可控调制和分辨。最近，浙江大学的苏彬教授课题组基于多模式电化学发光测量与成像平台，建立了一种电位分辨多色电化学发光体系，并将其成功用于同一样本中多种肿瘤标志物的同时识别和检测。

研究工作合成了几种钌、铱金属配合物，其电化学发光波长迥异，几乎覆盖整个可见光区。后续工作选择蓝光、绿光和红光探针，从电化学发光强度、光谱、图像及热力学分析等多个角度研究了红、绿、蓝三色探针单一组分及混合体系的电化学发光行为和电位、波长双分辨电化学发光体系的发光机制。结果表明，红光探针和蓝光探针的电化学发光均具有电位跟随性，即扫描电位到达发光起始电位后，发光强度随扫描电位的增加而增加；而绿光探针的电化学发光行为出现反常，在较高电位区间激发态发生化学反应淬灭，即表现为电化学发光“开-关”效应，这一效应使混合体系下多色电化学发光的电位调控具有可能性。最后，他们以癌胚抗原（CEA）为首选标志物，甲胎蛋白（APF）和人绒毛膜促性腺激素亚单元（β-HCG）为辅助标志物，建立了电位分辨多色电化学发光宫颈癌联检模型。多标志物同时检测的免疫分析主要包括孵育、免疫磁分离、探针释放等步骤。施加不同的氧化电位，利用光谱仪记录不同电位下得到的电化学发光光谱，通过发光电位和波长对其进行归类，通过分峰、拟合处理，实现多标志物识别与检测。

电位分辨多色电化学发光用于多种标志物的同时检测，既可在同一样本中一次性完成多个指标的检测，又无需对捕获抗体进行空间定位点样。虽然目前定量检测结果有限，但该工作验证了同时识别病理浓度值范围几种生物标志物的可行性，尤其适用于针对某一特定疾病的定性筛查及免疫检测试剂盒的开发。设计、合成新型的电化学发光体并严格控制多组分免疫分析过程，就可实现多种生物标志物的同时定量检测。当然，这一多组分同时检测的方法也存在电化学发光体选择范围受限的问题。目前报道的具有电位或波长分辨能力的且发光效率高的电化学发光体大多为疏水性钌、铱金属配合物，而且缺少适当的生化标记位点。因此，该工作将其负载到聚合物微球中再溶胀释放，也可能造成检测结果重复性降低。合成具有电位或波长分辨能力且具有生化标记位点的、水溶性电化学发光体尤为迫切。

该研究成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，论文通讯作者为浙江大学化学系的苏彬教授，第一作者为苏彬教授课题组的郭维亮博士。该工作得到北京大学邵元华教授在质谱分析方面的指导、浙江大学生命科学学院朱成钢副教授和杭州Genesea生物技术有限公司在免疫检测方面的支持以及国家自然科学基金、浙江省自然科学基金的资助，在此一并表示感谢！

该论文作者为：Weiliang Guo, Hao Ding, Chaoyue Gu, Yanhuan Liu, Xuecheng Jiang, Bin Su and Yuanhua Shao

Potential-Resolved Multicolor Electrochemiluminescence for Multiplex Immunoassay in a Single Sample

J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 15904, DOI: 10.1021/jacs.8b09422