蛋白质组学

细胞因子监测解决方案

蛋白浓度太低检测不出来,我该怎么办?

默克生命科学 默克生命科学 3月4日

近期,有关新型冠状病毒的研究将「细胞因子」推至大众面前,他们在阻击病毒的工作中各司其职:

 

  • 初级细胞因子(I 型和 III 型干扰素、IL- 1β、IL-18、TNF-α、IL-6 和 IL-33)对抗病毒信号进行快递响应,奋力阻击,不断招兵买马;

     

  • 次级细胞因子(IFN-γ、IL-10 等)在继续病毒清除工作的同时,开启抑制炎症,恢复肺功能的篇章。

 

如果这一切控制的刚刚好,会是抗病毒路上自身免疫系统的强势反击。

 

 

细胞因子免疫研究的瓶颈

 

在抗病毒之路上,这些英勇杀敌的细胞因子,一般多为组织细胞(主要为免疫细胞)合成和分泌的小分子多肽或糖蛋白,作用效率极高,在 fg/mL 的极低浓度区间都能发挥重要的生物学作用。

 

以大名鼎鼎的 IL-17 为例,IL-17 是由活化 T 细胞产生的致炎细胞因子,可以促进 T 细胞的激活和刺激上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞产生多种细胞因子如 IL-6、IL-8、GM-CSF 和 CAM-1,从而导致炎症的产生。

 

其家族成员 IL-17A,在健康人的血清/血浆中含量低至 0.3 pg/mL,超过了常规蛋白检测方法的皮克级定量下限,达到了飞克级水平。无奈,很多研究者对于部分影响深远又含量极低的细胞因子只能选择放弃检测。

 

 

图 1:对于 IFN-γ,IL-17A 等因子,常规 ECL 等检测方法无法准确测得,研究员最终通过 SMC™ 技术解决了这一问题。

(Erenna 为 SMCxPRO™ 的一代设备)[1]

 

 

 

蛋白检测「飞克级」时代

 

默克 SMCxPRO™ 单分子免疫检测技术,在传统的「三明治」抗体夹心反应的基础上,结合独特的洗脱步骤设计和专利的激光单分子检测技术,实现了飞克级(fg)水平的蛋白准确定量,较常规 ELISA 检测灵敏度高 1,000 倍。为您的研究带来前所未有的洞察力,为蛋白标志物的研究提供全新超强动力。

 

图 2:默克 SMCxPRO™ 单分子免疫检测原理

 

 

 

创领生物标志物新发现

 

当蛋白的检测与差异表达对您的科研发现意义重大,那么选择一个值得信赖的超高灵敏度检测平台将极大程度加速研究进程,确保数据可靠性。日益精准的研究和药物研发同样需要平台具备更为灵敏的靶标检测与更高通量的样本检测能力。

 

默克 SMC™ 技术可实现低丰度蛋白的准确定量,无论是在生物标志物全新价值发现,还是疾病相关生物标记物的发现与应用上已有丰富应用。

 

 

应用方案一

传统生物标志物的全新价值

心肌肌钙蛋白 I(cardiac troponin,cTNI)是心肌肌肉收缩的调节蛋白,在心肌损伤时,由心肌细胞释放到血循环中,因此常用于急性胸痛病人的诊断。对 cTNI 的研究也一直停留在患者检验方向。

 

SMC™ 方法上市后,研究人员首次在健康人血液中发现这一因子,通过对对 350 位正常个体进行检测统计后发现,80% 个体 cTNI 本地水平低于 4 pg/mL。随后 12 年的临床追踪,发现本底表达 cTNl 较高的个体倾向于较高的累积心脏病发病率。通过 cTNI 本底水平检测可提前 12 年对个体患病率进行有效预测。

 

图 3:cTNI 本底表达水平与个体心脏病患病率成正相关[2]

 

 

应用方案二

创领阿尔兹海默症标志物新发现

随着人类寿命的延长和老龄化进程的加速,阿尔茨海默症(AD)成为全球最为重要的公共卫生问题之一。预计 2030 年,阿尔茨海默症患者人数将增加至 7,000 多万,全球每三秒钟就有一个新增确认病例。虽然无法阻止疾病的发生,但是早期干预与治疗可以延缓病状的出现和发展,可有效提高老年人生活质量。

 

近期,科学家研究发现可通过检测 ADAD 家族人群中的的四种「新兴」阿尔兹海默症生物标志物,实现精准预测 AD 可能的患病时期,以期实现早期干预和治疗。

 

通过多年的随访研究,研究者检测比对基因携带者(n = 235)和非 AD 基因携带者(n = 145)脑脊液样本,发现脑脊液神经颗粒蛋白(CSF neurogranin),突触关联蛋白-25(SNAP-25), 视椎样蛋白 1(VILIP-1),几丁质酶样蛋白(YKL-40)这四种标志物在迟发性阿尔兹海默症潜在患者中表达水平显著升高,可提前 19 年预测迟发性阿尔兹海默症。

 

图 4:不同时间点,基因携带者(n = 235)和非 AD 基因携带者(n = 145)脑脊液中不同生物标志物的浓度差[3]

 

 

应用方案三

药物 PK/PD 评价

TNF-α 抑制剂、IL-23 抑制剂以及 IL-17A 抑制剂为银屑病的常用抗体药,其 III 期、IV 期临床药物有效性及安全性评价,往往是通过检测 TH17 通路相关因子 IL-17A,IL-17F,IL-22,IL-23 来进行。

 

这些细胞因子在血液中浓度极低,常规 Elisa,ECL 根本无法检测到,因此,拥有飞摩尔级检测能力的 SMC™ 单分子免疫检测技术,成为其中的佼佼者,众多银屑病相关药物临床数据报告中均可见 SMC™ 检测数据结果。

 

图 5:Guselkumab 用药后, PASI 90 缓解患者血清 IL-17A, IL-17F and IL-22 因子浓度受到持续抑制[4]

 

应用方案四

New! 抗药性抗体ADA检测

几乎所有的生物制药产品都会引起一定的抗药抗体(anti-drug antibody,ADA)反应,即免疫应答。ADA会削弱治疗效果,有时甚至对治疗产生反作用。在药代动力学研究过程中,抗药性抗体(ADA)评价已经成为突出问题,ADA可能会对PK研究结果产生显著性影响。2016版FDA《免疫原性指导原则(试行)》的发布给免疫原性分析指明了方向,对免疫原性的筛选和确证试验的方法灵敏度要求不断提升,要求至少达到100ng/mL,远远低于之前要求的250-500ng/mL。

 

目前默克生命科学依托其SMC™单分子超高灵敏度检测平台,开发了专用于ADA检测的试剂盒。相较于当前的ADA检测金标准提升了至少10倍的检测灵敏度,在降低基质耐受的同时保持一致的药物耐受性。

 

图6:药物耐受性检测:结果显示该实验降低了循环治疗的耐受性,可检出在0.125µg/mLMAb中约97.7ng/mL的ADA浓度

 

(以上数据来源于默克研发报告)
 

默克为您提供生物标记物研究全新解决方案

 

 
产品详情

参考文献:

 

[1].Serum from Asian atopic dermatitis serum is characterized by Th2/Th22-activation, highly correlated with non-lesional skin measures, 2018, Journal of Allergy and Clinical Immunology.

[2].Prognostic utility of novel biomarkers of cardiovascular stress: the Framingham Heart Study, 2012, Circulation.

[3].Emerging cerebrospinal fluid biomarkers in autosomal dominant Alzheimer's disease, 2019, Alzheimer's & Dementia.

[4].Guselkumab efficacy after withdrawal is associated with suppression of serum IL-23-regulated IL-17 and IL-22 in psoriasis: VOYAGE 2 study, 2019,Clin Pharmacol Ther.

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