IFN-α检测的演变：Simoa如何推动新的突破

IFN-α检测的演变：Simoa®如何推动新的突破

I型干扰素（IFN）在对病毒感染的免疫反应中起着核心作用。IFN-α是I型干扰素的一个亚类，由13个已知的亚型组成，这些亚型是研究最多的1型干扰素。IFN-α的异常产生与几种自身免疫性疾病的病理学有关，包括系统性红斑狼疮（SLE），其特征是超过一半的SLE患者IFN-α表达升高。

尽管IFN-α蛋白具有关键作用，但由于外周血循环中的低表达水平，直接测量IFN-α一直具有挑战性。传统的夹心酶联免疫吸附法（ELISA）已被证明无法可靠定量血液中IFN-α的浓度。此外，IFN-α的测量需要对各种亚型进行多种ELISA测定，每种亚型的灵敏度和能力可能不同，这使得分析效率低下且不可靠。

这些限制导致了几种测量IFN-α功能活性的测定法的发展，包括需要使用病毒的抗病毒活性测定法、涉及干扰素反应元件的报告基因测定法、测量一组干扰素刺激基因（ISG）表达的基于实时PCR的测定法，以及检测替代标记物的流式细胞术测定法。然而，这些测定法不能直接测量IFN-α蛋白，限制了对IFN-α生物学的深入了解，并阻碍了IFN-α转化为可靠的生物标记物。

2016年，一项广泛的跨平台研究比较了九种不同的技术和四种细胞因子免疫测定法。研究发现，单分子阵列（Simoa®）数字免疫测定技术在亚pg/mL水平下测量人类血清中的细胞因子时表现出最高的灵敏度和精度。随后，巴斯德研究所的一组科学家率先开发了一种基于Simoa®的检测方法，以解决测量超低水平IFN-α的未满足需求。利用Quanterix的Homebrew 方法，该小组将Simoa®数字免疫测定技术与从1型自身免疫性多内皮细胞增多症综合征/自身免疫性单核细胞增多症-外胚层营养不良（APS1/APECED）患者身上分离的一对选定的高亲和力抗体相结合，这些抗体含有针对所有IFN-α亚型的抗体。该测定显示出对所有IFN-α亚型的特异性反应性，而不是对其他1型干扰素的特异性，与商业ELISA相比，灵敏度增加了5000倍（图1），血浆和血清测量之间具有良好的再现性和一致性。此外，Simoa®测定法测得的IFN-α浓度与抗病毒活性和ISG表达密切相关，表明IFN-α测定具有生物学相关性。

图1 患者队列血浆和血清中IFN-α蛋白的定量，使用基于Simoa的IFN-α测定法分析健康对照组（n=20）和SLE患者（n=72）和青少年皮肌炎（JDM）患者（n=43）的血浆。中间带如图所示。虚线表示参考人抗IFN-αELISA的LOD（1.95 pg/mL=1950 fg/mL）。

基于Simoa®的总IFN-α超灵敏检测为深入研究干扰素生物学提供了强大的工具。这项技术允许直接测量血清IFN-α，与健康对照组相比，能够精细绘制各种疾病、疾病队列和表型亚组的IFN-α水平变化图。这揭示了对致病途径的新见解。这种基于Simoa®的检测方法可以量化健康供体和IFN-α表达异质的患病个体中超低浓度的IFN-α，揭示了SLE患者血清IFN-α较高与临床严重程度较高之间的关系。此外，基于Simoa®的超灵敏度测定能够鉴定IFN-α的疾病特异性细胞来源。使用基于Simoa®的IFN-α测定，科学家观察到，在更严重的新冠肺炎病例中，IFN-α水平显著降低，而敏感性较低的免疫测定则会错过这一点（图2）。

图2 来自不同严重程度的健康对照和新冠肺炎患者组的样本中的血浆IFN-α（通过基于Simoa®的IFN-α测定法（左）或检测IFN-α2的另一种市售免疫测定法测量）。使用基于Simoa®的IFN-α测定可以观察到IFN-α的减少与疾病严重程度的增加相关。

此外，使用Simoa®等超敏技术可能有助于解决许多新冠肺炎研究中报告的IFN-α水平的一些相互矛盾的结果。基于Simoa®的IFN-α测定，2023年发表的一项研究报告称，在一小部分SLE患者中存在中和抗IFN-抗体与较低的循环IFN-α水平和更好的疾病结果相关。这一发现强调了中和抗IFN-抗体在调节SEL发病机制中的作用以及IFN-靶向治疗SLE的潜力。

IFN-α作为生物标志物的全部潜力只有通过灵敏、可重复和可扩展的检测才能实现。前面描述的替代分析要么不适合常规临床使用，要么需要进一步研究。Quanterix现在提供一种商业Simoa®IFN-α分析，该分析使用与多项开创性研究中使用的分析相同的抗体对开发。新的Simoa®干扰素-α多亚型PLUS分析试剂盒（Quanterix，Cat#103836）在HD-X平台上实现了全自动化，为生物医学研究界提供了一个重要的机会，以加深我们对干扰素-α生物学的理解，并加速将干扰素-α转化为临床使用的生物标志物。