Иммуноферментный анализ – современный золотой стандарт иммунологической диагностики
Диагностика вирусных инфекций, как правило, основана на применении серологических методов, позволяющих идентифицировать антитела. К одним из таких методов относят иммуноферментный анализ (ИФА) (enzyme-linked immunosorbent assay – ELISA), который позволяет идентифицировать фазу инфекционного процесса, учитывая преобладание того или иного изотипа антител. Тем не менее диагностическая ценность указанного метода имеет определенные ограничения, а в экстренных клинических ситуациях выполнение ИФА нередко затруднено. В исследовании, представленном научными сотрудниками Университета штата Колорадо (Colorado State University), США, апробирована новая методика экспресс-диагностики ультранизких концентраций специфичных к вирусу антител без использования техники маркировки. Статья по материалам исследования опубликована в издании «Biosensors and Bioelectronics» 15 апреля 2019 г.
Оценка характера гуморального ответа в клинических образцах имеет решающее значение не только в диагностике вирусных инфекционных заболеваний, помогая проанализировать патогенез и кинетику иммунного ответа, но и в разработке вакцин. До настоящего времени в параклинической диагностике метод ИФА был признан золотым стандартом среди инструментов, позволяющих оценить профиль антител. Однако в условиях ограниченных ресурсов, с учетом необходимости специализированных лабораторий и квалифицированного персонала для выполнения качественной интерпретации результатов, возможности применения ИФА минимизированы. Все указанное определило актуальность научного поиска в разработке новых диагностических инструментов.
Емкостные биосенсоры в серологической диагностике
Одним из примеров в ряду новых методик может служить технология, основанная на применении емкостных биосенсоров, в которой используется прямое нанесение образцов, позволяющее проводить оценку биоматериала без специфической маркировки. Альтернативные сенсорные методики электрохимического анализа антител, разработанные с целью серологической диагностики, основаны на применении ферментативных маркеров или редокс-систем, что усложняет методику и стоимость ее практического применения в клинической практике. Тем не менее емкостные биосенсоры рассматриваются в качестве оптимальных чувствительных технологий безмаркерного биоанализа по сравнению с другими иммуносенсорными технологиями.
Методика емкостного зондирования основана на теории двойного электрического слоя — электрод, сопряженный с зондом, связывает мишень для увеличения протяженности двойного электрического слоя. Поскольку емкость обратно пропорциональна протяженности двойного электрического слоя, это расширение протяженности обеспечивает соответствующее уменьшение емкости. Таким образом, использование емкостных сигналов обеспечивает прямую и быструю оценку взаимосвязанной цели. В ранее опубликованных исследованиях по применению емкостных анализаторов для оценки характеристик ДНК показано, что чувствительность емкостных биосенсоров намного превосходит традиционные диагностические тесты и оптимальна в диагностике низких титров антител на ранних стадиях инфекционного процесса.
Целью нового исследования стала разработка высокоспецифичной диагностической платформы, позволяющей идентифицировать низкие уровни антител в сыворотке крови. Учитывая клиническую значимость, в качестве вирусной модели для оценки эффективности диагностической платформы были избраны вирусы Зика и Чикунгунья. Так, результатом серии технических экспериментов стала разработка емкостного иммуносенсора, позволяющего специфически идентифицировать антитела к указанным вирусным агентам, применяя датчик, оснащенный соответствующей протеиновой оболочкой. В обсуждении характеристик представленного метода авторы работы отметили, что технология позволяет проводить прямую оценку уровня моноклональных антител на границе около 10 молекул в пробе 30 мкл. Исследователи акцентировали внимание на том, что представленная диагностическая система позволяет идентифицировать антитела с малой перекрестной реактивностью, а также дифференцировать отдельные изотипы, что указывает на высокую аналитическую избирательность. Кроме того, продемонстрировано, что технология позволяет достоверно и с высокой специфичностью выявлять поликлональные противовирусные антитела, присутствующие в сыворотке крови.
В целом в комментарии авторы отметили, что новый метод диагностики отличается от ранее применяемых методик скрининга антител не только технической вариацией диагностического инструмента, но и высокой чувствительностью и специфичностью. В заключение исследователи высказали предположение о том, что разработанная диагностическая платформа на основе микропроводных сенсоров в ближайшем будущем найдет применение в клинической практике в качестве надежного, чувствительного и экономичного инструмента, позволяющего оценить характер иммунореактивности при инфекционных процессах непосредственно на месте оказания медицинской помощи пациенту.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал, Viber-сообщество, Instagram, страничку Facebook, а также Twitter, чтобы первыми получать самые свежие и актуальные новости из мира медицины.
- Wang L., Filer J.E., Lorenz M.M. et al. (2019) An ultra-sensitive capacitive microwire sensor for pathogen-specific serum antibody responses. Biosens Bioelectron., Apr. 15. DOI: 10.1016/j.bios.2019.01.040.
Наталья Савельева-Кулик
