基于表面增强拉曼散射侧流免疫分析的药物性肝损伤即时诊断技术开发与临床验证

本研究针对对乙酰氨基酚(扑热息痛)过量(POD)导致的药物性肝损伤(DILI)早期诊断难题，开发了一种结合表面增强拉曼散射(SERS)与侧流免疫分析(LFIA)的便携式检测系统。通过定量检测血清细胞角蛋白18(K18)生物标志物，该设备在199例临床样本中展现出94%特异性和82%敏感性的优异性能，为肝损伤的即时诊断(POC)提供了创新解决方案，有望优化N-乙酰半胱氨酸(NAC)解毒剂的精准给药窗口。

　　

对乙酰氨基酚(扑热息痛)作为全球最常用的解热镇痛药，其过量服用(POD)已成为欧美国家急性肝衰竭(ALF)的首要诱因。每年仅英国就有约10万例POD急诊病例，其中约30%会发展为需要肝移植的严重肝损伤。当前临床依赖的丙氨酸转氨酶(ALT)检测存在滞后性，而金标准酶联免疫吸附试验(ELISA)又耗时冗长，均无法满足8小时黄金救治窗口期的需求。针对这一临床痛点，由英国爱丁堡大学等机构组成的联合团队在《Nature Communications》发表创新成果，开发出全球首款基于表面增强拉曼散射(SERS)的手持式侧流免疫分析(LFIA)系统。

研究团队采用两项诊断性能评估研究(研究A/B)设计，通过199例POD患者血清样本验证，成功将细胞角蛋白18(K18)这一早期肝损伤标志物转化为即时检测方案。核心技术突破在于：1) 构建金纳米颗粒(AuNP)标记的DIPY拉曼报告分子-抗体复合物(Au-DIPY-SiO₂-Ab NP)；2) 开发配备鲍威尔透镜的f/1.1光路手持拉曼读取器(HRR)；3) 建立0-750 ng/mL的K18定量校准曲线。样本来自MAPP2临床试验(NCT03497104)，经伦理委员会批准(18/LO/0894)。

研究结果
Creation of a bespoke diagnostic assay and reader
通过柠檬酸盐还原法合成40nm金纳米颗粒，经4,4'-联吡啶(DIPY)修饰和二氧化硅封装后，与抗K18抗体偶联形成检测探针。3D打印的LFIA检测卡与HRR联用，在785nm激光(3.5mW)下实现1612cm^-1特征峰定量，检测限达5ng/mL。

Evaluation of the diagnostic assay
研究A(n=99)中，DILI组K18中位数浓度(161.0 ng/mL)显著高于非DILI组(41.0 ng/mL)，ROC曲线下面积(AUC)达0.93。优化后的研究B(n=100)进一步将AUC提升至0.97，最佳截断值(132ng/mL)对应94%敏感性和88%特异性。与ELISA相比，SERS-LFIA在DILI组呈现更好一致性(Bland-Altman偏差0.5vs4.7)。

Discussion
该研究首次证实SERS-LFIA技术可突破传统ELISA的时效限制，30分钟内完成肝损伤风险评估。相较于视觉判读(71%敏感性)，定量SERS分析将准确性提升至91%。临床转化价值体现在：1) 指导NAC精准用药；2) 为新兴疗法(如巨噬细胞移植)提供疗效监测工具；3) 潜在节约急诊留观成本。未来需在毛细血管血样本中验证截断值，并扩大种族多样性研究。

这项跨学科研究为药物毒性监测树立了新范式，其模块化设计允许拓展至其他生物标志物检测。随着HRR4A设备通过3R级激光安全认证，该技术已具备临床转化条件，有望重塑肝毒性的诊疗流程。