Viruses|我室徐可研究组通过合作研发新冠病毒抗体快检新技术

【字体: 时间:2022年05月14日 来源:武汉大学病毒学国家重点实验室

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   2022 年 5 月 12 日,武 汉大学病毒学国家重点实验室徐可 教授团队 与华中科技 大学刘欢教授团队、 湖北省疾病预防控制中心蔡昆团队 合作在 国际学术期刊 Viruses 发表 题为“ B-cell-epitope-based fluorescent quantum dot biosensors for SARS-CoV-2 enable highly sensitive COVID-19 antibody detection ” 的研究论文

  


2022512日,武汉大学病毒学国家重点实验室徐可教授团队与华中科技大学刘欢教授团队、湖北省疾病预防控制中心蔡昆团队合作在国际学术期刊Viruses发表题为“B-cell-epitope-based fluorescent quantum dot biosensors for SARS-CoV-2 enable highly sensitive COVID-19 antibody detection的研究论文。该文首次利用具有自主知识产权的“量子点-多肽”生物传感技术,将生物信号直接转化成光信号,开发成一种新型SARS-CoV-2抗体快检技术,可以实现快速5分钟)、智能(一步反应)、高灵敏(抗体检出下限100 pM)、高准确度(高达98.1%的抗体识别准确率)、微量样本0.05 μL血清)的高通量抗体检测。

检测人群中抗SARS-CoV-2抗体阳性率有助于评估群体免疫水平,为疫苗分配和疫情防控策略提供参考。目前,检测血清抗体水平的主要方法是酶联免疫吸附(ELISA)方法,该方法以SARS-CoV-2刺突糖蛋白(Spike glycoproteinS)或核衣壳蛋白(Nucleocapsid proteinN)作为抗原,通过多步抗原抗体反应以及显色反应测定抗体水平,是一种耗时长、高度依赖专业设备和人员的检测方法,限制了血清学检测的大规模普及。同时,由于新冠病毒的S蛋白和N蛋白与其他常见人患冠状病毒存在一定的同源性,导致ELISA检测方法容易发生交叉反应造成假阳性。因此,急需开发出一种快速、特异、灵敏、高通量的SARS-CoV-2血清学检测方法。

该研究团队将CdSe-ZnS荧光量子点偶联SARS-CoV-2蛋白高特异性B细胞表位多肽,构成了纳米尺度的生物传感元件。与全长蛋白相比,抗原多肽的B细胞表位是抗体识别的基本单元,可精准靶向病毒种属特异的识别表位,放大抗体检测信号,有效免交叉反应,提高抗体检测的特异性。

量子点是一种量子效率高、光化学稳定性好、荧光特性可控的无机半导体纳米材料,比表面积大并且具有大量悬挂键,吸附活性位点丰富,易与生物分子通过配位键直接偶联,使其成为适配各种底物的载体。荧光量子点和多肽可以在纳米尺度上相互匹配,在无需添加二抗的情况下,将生物学信号直接转变为量子点材料的光学信号(1)。

该光学原理的生物传感检测时长仅为5分钟,通过荧光淬灭率定量反映抗体滴度,即通过量子点材料与生物分子的作用,引起量子点荧光强度发生改变,将抗原抗体特异性结合反应转换为光学信号(2)。该传感技术检测SARS-CoV-2抗体的浓度极限为100 pM,且与其他常见人患冠状病毒商品化抗体无交叉反应。207例新冠感染的康复病人血清检测中,获得了高达92.3-98.1%的抗体检出率,远大于传统全蛋白ELISA方法,并表现出更高的均一化检测结果3

目前,团队正在开发基于该技术的原型产品,以期应用于各种床旁的抗体检测。

武汉大学病毒学国家重点实验室徐可教授、华中科技大学光电学院刘欢教授为该文共同通讯作者。武汉大学生命科学学院郑雨澄、宋坤、唐笛霄,湖北省疾病预防控制中心蔡昆、刘琳琳,华中科技大学光电学院龙文博、翟博慧为共同第一作者。该研究得到武汉大学病毒学国家重点实验室蓝柯教授、陈宇教授、刘映乐教授的技术支持,并获得华中科技大学新冠科技攻关项目、华中科技大学前沿团队项目、武汉大学病毒学国家重点实验室开放课题项目的经费支持。项目相关技术已获得国家发明专利授权。

 

论文链接:

https://www.mdpi.com/1999-4915/14/5/1031/htm

1. 荧光量子点偶联SARS-CoV-2蛋白高特异性B细胞表位多肽构成的生物传感技术示意图

2. 量子点-多肽生物传感技术检测对应抗体时发生荧光淬灭的机制模型图

 

3. 量子点-多肽传感技术在临床应用上展现出高灵敏度和准确率

 

 

通讯作者简介:

   

徐可,武汉大学病毒学国家重点实验室PI,武汉大学生命科学学院教授,国家优秀青年基金获得者,主要从事流感病毒、冠状病毒等呼吸道病毒致病机制研究,研发了新型通用病毒疫苗和小分子抗病毒候选药物。在Cell ResearchProtein & CellNature CommunicationsPNAS等发表SCI论文40余篇,研究成果被Protein & CellJournal of Virology、《中国科学基金》等期刊评选为亮点或封面论文,含ESI高被引论文4篇。作为项目负责人承担国家和省部级项目10余项,获得国家发明专利授权5项,以第一发明人实现抗病毒新药和疫苗专利的成果转让。实验室网页:http://bio.whu.edu.cn/info/1191/4255.htm

实验室长期诚聘博士后和研究助理,参见:http://klv.whu.edu.cn/info/1028/1008.htm

http://rsb.whu.edu.cn/info/1184/4776.htm

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