Simoa（Single Molecular Array）技术是由美国Quanterix公司研发生产的一款超高灵敏度单分子蛋白质检测技术，其灵敏度为ELISA技术的1000倍以上，能够达到飞克级别。超灵敏Simoa技术可用于检测和定量血清、血浆、脑脊液等体液中极低丰度的蛋白标志物水平，且仅需极少量的样本，并可进行多重检测。
在眼科领域，玻璃体腔液、房水等临床样本体积有限且采样困难。针对此类稀有样本，Simoa技术通过发挥超高灵敏度和精确度的优势，不断推动和助力眼科疾病生物标志物的检测。
本文我们将重点介绍近几年基于Simoa平台,国内外在眼科疾病方面的研究进展。
视网膜新生血管性眼病
应用案例一：开发一种用于定量房水中游离VEGF-A的高灵敏度免疫分析方法
发表期刊：Bioanalysis；IF = 2.321
原文链接：
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31070047/
概要：新型双功能VEGF-A中和疗法正被开发应用于治疗视网膜血管疾病，例如年龄相关性黄斑变性和糖尿病视网膜病变。但在新药物的开发过程中，供检测的房水样本体积较小且VEGF-A浓度偏低，目前分析方法的灵敏度无法对其进行检测。因此，需要高灵敏度的检测方法去分析房水中的VEGF-A水平，以证明药物的治疗效果。基于Simoa技术，成功建立了一种超灵敏的VEGF-A免疫分析方法。该方法能够检测经过双抗药物Faricimab治疗的患者房水中的VEGF-A的水平和抑制作用，且样本量仅需12 μL。研究结果表明Simoa VEGF-A免疫分析方法的检测范围为0.122-400 pg/mL，LLOQ（最低定量限）为0.122 pg/mL，LOD（检测限）为0.091 pg/mL（图1和表1）。实验数据体现了超高灵敏的Simoa在临床研究背景下分析罕见样本类型（如房水）的重要性[1]。
应用案例二：房水中多种细胞因子水平可作为评估糖尿病黄斑水肿抗血管内皮生长因子（VEGF）长期疗效的生物标志物
发表期刊：American Journal of Ophthalmology；IF = 4.483原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30959004/概要：该研究主要探讨了糖尿病黄斑水肿（DME）患者房水中细胞因子浓度与抗VEGF药物长期治疗后的关系。根据标准的治疗方案，研究者对受试者的玻璃体腔内进行抗VEGF药物注射，并基于光学相干断层扫描结果，将糖尿病黄斑水肿病人分为应答者与无应答者。对41个患者随访51.4±18.7个月后，研究者发现85%患者为应答者，他们的基底中央亚区厚度和黄斑面积显著下降，而15%患者为抗VEGF治疗的无应答者。在对抗VEGF药物治疗的患者随访两个月后，相较于基线期，应答者和无应答者都出现了房水VEGF浓度的显著下降，但是随访两个月后应答者的房水VEGF浓度显著低于无应答者（图1）。研究者通过Simoa技术检测了应答者的房水中ICAM-1、IL-10、MCP-1、PIGF、TGF-β2因子的浓度水平，结果显示均显著低于基线期。因此，房水中的一系列细胞因子浓度可作为抗VEGF治疗长期响应的生物标记物，同时能够给予患者更有效的治疗方案来改善糖尿病黄斑水肿的症状[2]。
青光眼
应用案例：青光眼患者房水中的脑源性神经营养因子的含量水平
发表期刊：Journal of Nippon Medical School；IF = 0.615原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33980757/概要：房水中的脑源性神经营养因子（BDNF）被认为是青光眼的重要疾病标志物。以往研究所报道的BDNF浓度差异很大，而且BDNF在房水中的浓度是未知的。该研究采用三种不同方法包括酶联免疫吸附法（ELISA）、超灵敏的ELISA和Simoa HD-1仪器，检测青光眼患者和非青光眼白内障患者房水中BDNF的浓度。结果表明,因为BDNF含量较低，前两种方法在样本的房水中均未检测到BDNF。最后，研究人员借助Simoa HD-1平台进行分析，共有25个样本（占比54.3%）低于检测限。对于检测到BDNF的样本，BDNF总浓度为0.158 pg/mL，青光眼组BDNF浓度为0.034 pg/mL，对照组BDNF浓度为0.196 pg/mL（图1）。近年来，眼基因治疗已成为眼科治疗的热点。通过超高灵敏的Simoa技术监测的BDNF浓度是未来体现BDNF作为神经保护因子在眼部基因治疗中作用的重要临床科研数据[3]。
多发性硬化症（MS）眼部并发症
应用案例：血清神经丝轻链蛋白（NfL）水平与多发性硬化视网膜神经纤维层变薄相关
发表期刊：Mult Scler.；IF = 5.649原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31668116/背景：血清神经丝轻链（sNfL）水平和视乳头周围视网膜神经纤维层（pRNFL）都是多发性硬化症（MS）神经轴突损伤的新兴生物标志物。然而，关于sNfL和pRNFL之间关系的数据很少。目的：在一大群复发缓解型（RR）MS患者中确定sNfL水平与pRNFL变薄的关系。方法：从一项关于RRMS视网膜变化的前瞻性、为期3年的观察性研究中确定了80名患者，每年提供血液样本。sNfL水平使用单分子阵列（Simoa）测定法测量。pRNFL（aLpRNFL）的年化损失由各个线性回归模型确定。使用多元线性回归和混合效应模型分析单一和重复sNfL水平与aLpRNFL之间的相关性。结果：校正性别、年龄和基线sNfL后，sNfL增加10pg/mL与aLpRNFL为-0.7µm（95%置信区间（CI）：（-1.3，-0.2），p<0.001）。与没有sNfL测量值>75th百分位（0.4μm，SD 0.2，p<0.001）的患者相比，⩾2 sNfL测量值>75th百分位的患者显示出更高的aLpRNFL（2.2μm，标准偏差（SD）0.6）。可以从sNfL水平预测15%到20%的aLpRNFL方差。结论：sNfL水平有助于预测RRMS患者视网膜变薄，加强其作为神经轴突损伤生物标志物的价值[4]。
参考文献
[1] Göpfert, J. C.; Reiser, A.; Carcamo, Yañez V. A.; Pohle, A.; Wessels, U.; Heine, A.; Joos, T. O.; Petit-Frère, C.; Nogoceke, E.; Stubenrauch, K. G. Development and evaluation of an ultrasensitive free VEGF-A immunoassay for analysis of human aqueous humor. Bioanalysis 2019, 11, 875-886.
[2] Felfeli, T.; Juncal, V. R.; Hillier, R. J.; Mak, M. Y. K.; Wong, D. T.; Berger, A. R.; Kohly, R. P.; Kertes, P. J.; Eng, K. T.; Boyd, S. R.; Altomare, F.; Giavedoni, L. R.; Muni, R. H. Aqueous Humor Cytokines and Long-Term Response to Anti-Vascular Endothelial Growth Factor Therapy in Diabetic Macular Edema. Am J Ophthalmol. 2019, 206, 176-183.
[3] Igarashi, T.; Nakamoto, K.; Kobayashi, M.; Suzuki, H.; Arima, T.; Tobita, Y.; Takao, K.; Igarashi, T.; Okuda, T.; Okada, T.; Takahashi, H. Brain-derived Neurotrophic Factor in the Aqueous Humor of Glaucoma Patients. J Nippon Med Sch. 2021, 88, 128-132.
[4] Bsteh G, Berek K, Hegen H, Teuchner B, Buchmann A, Voortman MM, Auer M, Wurth S, Zinganell A, Di Pauli F, Deisenhammer F, Khalil M, Berger T. Serum neurofilament levels correlate with retinal nerve fiber layer thinning in multiple sclerosis. Mult Scler. 2020 Nov;26(13):1682-1690. doi: 10.1177/1352458519882279. Epub 2019 Oct 31. PMID: 31668116.
