Analytical validation of an ultrasensitive multiplexed immunoassay for blood-based biomarkers GFAP, NF-L and tau
本文介绍了对 MSD S-PLEX 人类神经学检测面板 1（一种用于检测血液中 GFAP、NF-L 和 tau 的超灵敏多重免疫分析法）进行的分析验证，证明了其在多个中心和试剂批次中针对研究用途，在精确度、准确度、稳定性以及抗干扰性方面均具有高度的性能。
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人类大脑是一个复杂的器官，当它遭受损伤或随着年龄增长而开始衰退时，会向血液中发出微妙的化学信号。几十年来，医生和科学家一直依赖影像扫描或侵入性程序来了解脑损伤的严重程度，但一个新的前沿领域已经出现：在简单的抽血中寻找这些信号。三种特定的蛋白质脱颖而出，成为潜在的麻烦信使。其中一种被称为胶质纤维酸性蛋白（GFAP），它就像大脑支持细胞中的结构梁，当这些细胞受损时就会泄漏出来。另一种是神经丝轻链蛋白（NfL），它是神经细胞内部布线的组成部分，当这些线路被切断时会被释放。第三种是 Tau 蛋白，它有助于稳定神经元的内部骨架，当这些细胞受伤或死亡时，它会出现在血液中。同时测量这三种蛋白质可以使医生快速评估脑损伤的严重程度，追踪治疗是否奏效，或识别需要紧急护理的患者，而无需进行脊髓穿刺或前往扫描仪。
然而，要将这些充满前景的想法转化为可靠的医疗工具，不仅仅需要找到这些蛋白质，还需要证明用于寻找它们的测试每次都能完美运行。如果测量值的变化是因为测试试剂盒在不同的日期制造的，或者因为不同的科学家在不同的医院进行了测试，那么结果对于做出生死攸关的决定将变得毫无意义。这正是来自 Meso Scale Diagnostics 和约翰斯·霍普金斯大学的研究团队致力于解决的挑战。他们专注于一种新型的高灵敏度测试，旨在同时测量这三种脑损伤标志物，且仅需一小滴血液。他们的目标不是发现这些蛋白质本身，而是严格证明该测试能够以严肃科学研究所需的精度和准确性来测量它们。
研究人员对该测试进行了一系列严苛的检查，以观察其在现实情况下的表现。他们将测试试剂盒发送到三个不同的地点：马里兰州的一个实验室、巴尔的摩的一家大学医院以及佛罗里达州的一家儿童医院。在每个地点，不同的科学家使用三批不同的测试试剂盒，在数月内测量相同的血液样本。这种设置使他们能够观察结果是否会根据操作测试的人员、测试地点或所使用的化学试剂批次而发生变化。结果令人放心。虽然不同地点之间存在微小的、预料之中的差异，但这些差异在可控范围内。更重要的是，结果完全不随测试试剂盒批次的变化而改变，证明了制造过程的一致性。该测试表明，无论是在健康人群中含量极微，还是在严重脑损伤患者体内数量巨大，它都能可靠地测量这些蛋白质。
为了确保测试不会被血液中的其他物质所误导，团队引入了各种常见的医疗化合物，例如止痛药和抗生素，以观察它们是否会干扰读数。除了一种例外，这些物质都没有导致测试给出错误答案。唯一的例外是一种用于治疗贫血的激素，它仅在蛋白质处于极低、健康的水平时会导致其中一种蛋白质被轻微高估。至关重要的是，这种误差不会影响蛋白质水平较高时的测量，而这正是诊断严重损伤时所关注的范围。研究人员还检查了测试试剂盒在货架上的保存时间，以及血液样本在冷冻、解冻或放置数小时后的稳定性。试剂盒可以稳定保存至少两年，且血液样本在经过五次冷冻和解冻循环后仍能保持结果不变，这为研究人员处理标本提供了极大的灵活性。
这项工作的一个关键部分涉及开发一个更快速版本的测试。这类测量标准的流程通常需要几个小时，这对于像护理患有脑损伤的新生儿这类对时间要求极高的紧急情况来说太慢了。团队开发了一种加速方法，缩短了等待时间，并使用加热摇床来加速化学反应。当他们将这个快速版本与标准的、较慢的方法进行对比时，发现结果几乎完全一致。快速测试以同样的准确性和精度测量蛋白质，只是耗时不到原来的一半。这意味着在繁忙的医院环境中，医生可以在不牺牲数据可靠性的情况下，更快地获得他们所需的关键数据。
研究结论认为，这种新测试是一种稳健且可靠的工具。它可以在广泛的浓度范围内检测三种脑损伤标志物，从健康个体中的微量痕迹到严重创伤中的高水平。它在不同实验室和不同材料批次之间表现一致，且不易受到血液中其他物质的干扰。虽然研究人员指出，该测试目前旨在用于研究，并且在建立用于比较所有研究结果的通用标准方面仍需更多工作，但验证过程证明了该方法本身是可靠的。通过确认该测试能按预期工作，团队为未来的研究奠定了坚实的基础，这些研究有望在未来实现更优、更快且更少侵入性的方式，来诊断和监测各年龄段患者的脑损伤。
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