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IFN-α檢測的演變：Simoa®如何推動新的突破

I型干擾素（IFN）在對病毒感染的免疫反應中起著核心作用。IFN-α是I型干擾素的一個亞類，由13個已知的亞型組成，這些亞型是研究最多的1型干擾素。IFN-α的異常產生與幾種自身免疫性疾病的病理學有關，包括系統性紅斑狼瘡（SLE），其特征是超過一半的SLE患者IFN-α表達升高。

盡管IFN-α蛋白具有關鍵作用，但由于外周血循環中的低表達水平，直接測量IFN-α一直具有挑戰性。傳統的夾心酶聯免疫吸附法（ELISA）已被證明無法可靠定量血液中IFN-α的濃度。此外，IFN-α的測量需要對各種亞型進行多種ELISA測定，每種亞型的靈敏度和能力可能不同，這使得分析效率低下且不可靠。

這些限制導致了幾種測量IFN-α功能活性的測定法的發展，包括需要使用病毒的抗病毒活性測定法、涉及干擾素反應元件的報告基因測定法、測量一組干擾素刺激基因（ISG）表達的基于實時PCR的測定法，以及檢測替代標記物的流式細胞術測定法。然而，這些測定法不能直接測量IFN-α蛋白，限制了對IFN-α生物學的深入了解，并阻礙了IFN-α轉化為可靠的生物標記物。

2016年，一項廣泛的跨平臺研究比較了九種不同的技術和四種細胞因子免疫測定法。研究發現，單分子陣列（Simoa®）數字免疫測定技術在亞pg/mL水平下測量人類血清中的細胞因子時表現出最高的靈敏度和精度。隨后，巴斯德研究所的一組科學家開發了一種基于Simoa®的檢測方法，以解決測量超低水平IFN-α的未滿足需求。利用Quanterix的Homebrew 方法，該小組將Simoa®數字免疫測定技術與從1型自身免疫性多內皮細胞增多癥綜合征/自身免疫性單核細胞增多癥-外胚層營養不良（APS1/APECED）患者身上分離的一對選定的高親和力抗體相結合，這些抗體含有針對所有IFN-α亞型的抗體。該測定顯示出對所有IFN-α亞型的特異性反應性，而不是對其他1型干擾素的特異性，與商業ELISA相比，靈敏度增加了5000倍（圖1），血漿和血清測量之間具有良好的再現性和一致性。此外，Simoa®測定法測得的IFN-α濃度與抗病毒活性和ISG表達密切相關，表明IFN-α測定具有生物學相關性。

圖1 患者隊列血漿和血清中IFN-α蛋白的定量，使用基于Simoa的IFN-α測定法分析健康對照組（n=20）和SLE患者（n=72）和青少年皮肌炎（JDM）患者（n=43）的血漿。中間帶如圖所示。虛線表示參考人抗IFN-αELISA的LOD（1.95 pg/mL=1950 fg/mL）。

基于Simoa®的總IFN-α超靈敏檢測為深入研究干擾素生物學提供了強大的工具。這項技術允許直接測量血清IFN-α，與健康對照組相比，能夠精細繪制各種疾病、疾病隊列和表型亞組的IFN-α水平變化圖。這揭示了對致病途徑的新見解。這種基于Simoa®的檢測方法可以量化健康供體和IFN-α表達異質的患病個體中超低濃度的IFN-α，揭示了SLE患者血清IFN-α較高與臨床嚴重程度較高之間的關系。此外，基于Simoa®的超靈敏度測定能夠鑒定IFN-α的疾病特異性細胞來源。使用基于Simoa®的IFN-α測定，科學家觀察到，在更嚴重的病例中，IFN-α水平顯著降低，而敏感性較低的免疫測定則會錯過這一點（圖2）。

圖2 來自不同嚴重程度的健康對照和患者組的樣本中的血漿IFN-α（通過基于Simoa®的IFN-α測定法（左）或檢測IFN-α2的另一種市售免疫測定法測量）。使用基于Simoa®的IFN-α測定可以觀察到IFN-α的減少與疾病嚴重程度的增加相關。

此外，使用Simoa®等超敏技術可能有助于解決許多研究中報告的IFN-α水平的一些相互矛盾的結果。基于Simoa®的IFN-α測定，2023年發表的一項研究報告稱，在一小部分SLE患者中存在中和抗IFN-抗體與較低的循環IFN-α水平和更好的疾病結果相關。這一發現強調了中和抗IFN-抗體在調節SEL發病機制中的作用以及IFN-靶向治療SLE的潛力。

IFN-α作為生物標志物的全部潛力只有通過靈敏、可重復和可擴展的檢測才能實現。前面描述的替代分析要么不適合常規臨床使用，要么需要進一步研究。Quanterix現在提供一種商業Simoa®IFN-α分析，該分析使用與多項開創性研究中使用的分析相同的抗體對開發。新的Simoa®干擾素-α多亞型PLUS分析試劑盒（Quanterix，Cat#103836）在HD-X平臺上實現了全自動化，為生物醫學研究界提供了一個重要的機會，以加深我們對干擾素-α生物學的理解，并加速將干擾素-α轉化為臨床使用的生物標志物。