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徐可研究组通过合作研发新冠病毒抗体快检新技术
发布时间:2022-05-13 11:52  作者:  来源:  阅读:

新闻网讯(通讯员生柯)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(《病毒》)发表论文,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100pM)、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 glycoprotein,S)或核衣壳蛋白(Nucleocapsidprotein,N)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。

该论文题为“B-cell-epitope-based fluorescent quantum dot biosensors for SARS-CoV-2 enable highly sensitive COVID-19 antibody detection”的研究论文。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,有效避免交叉反应,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(图1)。

图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(图2)。该传感技术检测SARS-CoV-2抗体的浓度极限为100pM,且与其他常见人患冠状病毒商品化抗体无交叉反应。在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(图3)。

图2

图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

(编辑:陈丽霞)

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