IFN-α檢測(cè)的演變：Simoa®如何推動(dòng)新的突破

I型干擾素（IFN）在對(duì)病毒感染的免疫反應(yīng)中起著核心作用。IFN-α是I型干擾素的一個(gè)亞類(lèi)，由13個(gè)已知的亞型組成，這些亞型是研究最多的1型干擾素。IFN-α的異常產(chǎn)生與幾種自身免疫性疾病的病理學(xué)有關(guān)，包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE），其特征是超過(guò)一半的SLE患者IFN-α表達(dá)升高。

盡管IFN-α蛋白具有關(guān)鍵作用，但由于外周血循環(huán)中的低表達(dá)水平，直接測(cè)量IFN-α一直具有挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)的夾心酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）已被證明無(wú)法可靠定量血液中IFN-α的濃度。此外，IFN-α的測(cè)量需要對(duì)各種亞型進(jìn)行多種ELISA測(cè)定，每種亞型的靈敏度和能力可能不同，這使得分析效率低下且不可靠。

這些限制導(dǎo)致了幾種測(cè)量IFN-α功能活性的測(cè)定法的發(fā)展，包括需要使用病毒的抗病毒活性測(cè)定法、涉及干擾素反應(yīng)元件的報(bào)告基因測(cè)定法、測(cè)量一組干擾素刺激基因（ISG）表達(dá)的基于實(shí)時(shí)PCR的測(cè)定法，以及檢測(cè)替代標(biāo)記物的流式細(xì)胞術(shù)測(cè)定法。然而，這些測(cè)定法不能直接測(cè)量IFN-α蛋白，限制了對(duì)IFN-α生物學(xué)的深入了解，并阻礙了IFN-α轉(zhuǎn)化為可靠的生物標(biāo)記物。

2016年，一項(xiàng)廣泛的跨平臺(tái)研究比較了九種不同的技術(shù)和四種細(xì)胞因子免疫測(cè)定法。研究發(fā)現(xiàn)，單分子陣列（Simoa®）數(shù)字免疫測(cè)定技術(shù)在亞pg/mL水平下測(cè)量人類(lèi)血清中的細(xì)胞因子時(shí)表現(xiàn)出最高的靈敏度和精度。隨后，巴斯德研究所的一組科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種基于Simoa®的檢測(cè)方法，以解決測(cè)量超低水平IFN-α的未滿(mǎn)足需求。利用Quanterix的Homebrew 方法，該小組將Simoa®數(shù)字免疫測(cè)定技術(shù)與從1型自身免疫性多內(nèi)皮細(xì)胞增多癥綜合征/自身免疫性單核細(xì)胞增多癥-外胚層營(yíng)養(yǎng)不良（APS1/APECED）患者身上分離的一對(duì)選定的高親和力抗體相結(jié)合，這些抗體含有針對(duì)所有IFN-α亞型的抗體。該測(cè)定顯示出對(duì)所有IFN-α亞型的特異性反應(yīng)性，而不是對(duì)其他1型干擾素的特異性，與商業(yè)ELISA相比，靈敏度增加了5000倍（圖1），血漿和血清測(cè)量之間具有良好的再現(xiàn)性和一致性。此外，Simoa®測(cè)定法測(cè)得的IFN-α濃度與抗病毒活性和ISG表達(dá)密切相關(guān)，表明IFN-α測(cè)定具有生物學(xué)相關(guān)性。

圖1 患者隊(duì)列血漿和血清中IFN-α蛋白的定量，使用基于Simoa的IFN-α測(cè)定法分析健康對(duì)照組（n=20）和SLE患者（n=72）和青少年皮肌炎（JDM）患者（n=43）的血漿。中間帶如圖所示。虛線(xiàn)表示參考人抗IFN-αELISA的LOD（1.95 pg/mL=1950 fg/mL）。

基于Simoa®的總IFN-α超靈敏檢測(cè)為深入研究干擾素生物學(xué)提供了強(qiáng)大的工具。這項(xiàng)技術(shù)允許直接測(cè)量血清IFN-α，與健康對(duì)照組相比，能夠精細(xì)繪制各種疾病、疾病隊(duì)列和表型亞組的IFN-α水平變化圖。這揭示了對(duì)致病途徑的新見(jiàn)解。這種基于Simoa®的檢測(cè)方法可以量化健康供體和IFN-α表達(dá)異質(zhì)的患病個(gè)體中超低濃度的IFN-α，揭示了SLE患者血清IFN-α較高與臨床嚴(yán)重程度較高之間的關(guān)系。此外，基于Simoa®的超靈敏度測(cè)定能夠鑒定IFN-α的疾病特異性細(xì)胞來(lái)源。使用基于Simoa®的IFN-α測(cè)定，科學(xué)家觀察到，在更嚴(yán)重的病例中，IFN-α水平顯著降低，而敏感性較低的免疫測(cè)定則會(huì)錯(cuò)過(guò)這一點(diǎn)（圖2）。

圖2 來(lái)自不同嚴(yán)重程度的健康對(duì)照和患者組的樣本中的血漿IFN-α（通過(guò)基于Simoa®的IFN-α測(cè)定法（左）或檢測(cè)IFN-α2的另一種市售免疫測(cè)定法測(cè)量）。使用基于Simoa®的IFN-α測(cè)定可以觀察到IFN-α的減少與疾病嚴(yán)重程度的增加相關(guān)。

此外，使用Simoa®等超敏技術(shù)可能有助于解決許多研究中報(bào)告的IFN-α水平的一些相互矛盾的結(jié)果。基于Simoa®的IFN-α測(cè)定，2023年發(fā)表的一項(xiàng)研究報(bào)告稱(chēng)，在一小部分SLE患者中存在中和抗IFN-抗體與較低的循環(huán)IFN-α水平和更好的疾病結(jié)果相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了中和抗IFN-抗體在調(diào)節(jié)SEL發(fā)病機(jī)制中的作用以及IFN-靶向治療SLE的潛力。

IFN-α作為生物標(biāo)志物的全部潛力只有通過(guò)靈敏、可重復(fù)和可擴(kuò)展的檢測(cè)才能實(shí)現(xiàn)。前面描述的替代分析要么不適合常規(guī)臨床使用，要么需要進(jìn)一步研究。Quanterix現(xiàn)在提供一種商業(yè)Simoa®IFN-α分析，該分析使用與多項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性研究中使用的分析相同的抗體對(duì)開(kāi)發(fā)。新的Simoa®干擾素-α多亞型PLUS分析試劑盒（Quanterix，Cat#103836）在HD-X平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化，為生物醫(yī)學(xué)研究界提供了一個(gè)重要的機(jī)會(huì)，以加深我們對(duì)干擾素-α生物學(xué)的理解，并加速將干擾素-α轉(zhuǎn)化為臨床使用的生物標(biāo)志物。