Компактная диагностическая платформа позволяет быстро провести тестирование на антитела к COVID-19 из крови из пальца
Исследователи из Института передовых технологий Шэньчжэня (SIAT) Китайской академии наук совместно с многочисленными соавторами разработали компактную диагностическую платформу, которая может оценить защиту антител от COVID-19, используя всего один микролитр крови из кончика пальца. Система, известная как Tip Optofluidic Immunoassay (TOI), обеспечивает комплексный иммунный профиль, измеряя как связывание антител, так и ингибирование вируса, всего за 40 минут.
Поскольку новые варианты SARS-CoV-2 продолжают появляться, а истории вакцинации или инфицирования становятся все более сложными, существует острая необходимость в доступных инструментах, которые могут быстро и точно оценить иммунную защиту. Платформа TOI решает эту проблему, объединяя микрофлюидное биосенсорное и хемилюминесцентное обнаружение в портативном формате, подходящем как для клинического, так и для полевого использования.
В основе платформы лежат высокоаффинные полистирольные микрофлюидные иммунореакторы, которые напрямую взаимодействуют со стандартными наконечниками пипеток. Эти реакторы сопряжены с портативной станцией хемилюминесцентной визуализации, создавая простой, но мощный рабочий процесс. Такая конструкция поддерживает быструю и количественную оценку уровней связывания IgG, кинетики связывания и способности ингибировать вирус — все это с использованием лишь небольшой капли крови из кончика пальца, без необходимости в сложном лабораторном оборудовании или больших объемах образцов.
По сравнению с традиционными анализами, такими как ИФА или тесты на нейтрализацию вирусов (VNT), TOI значительно сокращает время тестирования и операционные требования. Он достигает чувствительности обнаружения приблизительно 0,1 нг/мл, охватывает динамический диапазон от 3 до 4,5 порядков и обеспечивает отношение сигнал/шум, превышающее 10 000. Эти функции позволяют проводить точный иммунный анализ с высоким разрешением в месте оказания помощи.
Ключевым нововведением в методологии является разработка RIVIA 2.0, быстрого анализа ингибирования in vitro, который имитирует вирусную нейтрализацию. Центральным элементом этого прогресса является рациональная белковая инженерия тримеров эктодомена шипа SARS-CoV-2 (S-ECD), синтетически оптимизированных с помощью ориентационно-специфических меток Avi-биотина для обеспечения последовательной и функциональной поверхностной презентации. Эти сконструированные белковые зонды, в паре с рецепторами ACE2-Fc человека, образуют высококонтролируемый интерфейс связывания, который позволяет точно измерять активность нейтрализующих антител всего за 20 минут. Применяя принципы синтетической биологии для оптимизации этих зондов, RIVIA 2.0 значительно повышает скорость, воспроизводимость и масштабируемость функционального иммунного тестирования по сравнению с обычными анализами нейтрализации.
Система была проверена на 135 образцах от 113 человек, включая подгруппу, наблюдавшуюся в течение шести месяцев. Результаты подтвердили способность TOI обнаруживать реакции антител широкого спектра и высокого титра , особенно среди людей с гибридными схемами вакцинации. Важно, что исследователи предложили предварительный порог концентрации IgG (~20 нг/мл), связанный с уменьшением краткосрочного риска заражения, что подчеркивает потенциал TOI для предиктивного иммунного мониторинга.
Помимо COVID-19, платформа может быть адаптирована для других инфекционных заболеваний, таких как грипп, гепатит или будущие вирусные угрозы. Низкие требования к образцам и портативная конструкция делают ее особенно ценной для децентрализованного тестирования в клиниках, сообществах и условиях ограниченных ресурсов. Она также обещает разработку терапевтических антител и исследования эффективности вакцин .
Это исследование демонстрирует, как TOI устраняет разрыв между передовой лабораторной диагностикой и реальным применением. Объединяя скорость, чувствительность и многомерную иммунную оценку в очень компактном формате, TOI устанавливает новый стандарт для персонализированного и масштабируемого управления инфекционными заболеваниями.
Исследование проводилось SIAT в сотрудничестве с Пекинским университетом, Чанпинской лабораторией, Шэньчжэньским университетом, Национальным инновационным центром передовых медицинских приборов, Sino Biological Inc., Мичиганским университетом и Институтом зоологии Китайской академии наук.
Источник: Издательство Университета Цинхуа