侧向层析试纸条(LFIA)虽以快、简、廉著称,但研发初期抗体筛选却是效率黑洞,面对数十种候选抗体,传统方法需将乳胶微球逐一偶联抗体、包被NC膜、组装试纸条测试,导致:
1️⃣周期冗长:单次验证耗时2周
2️⃣成本高企:珍贵物料(抗原/抗体/微球/膜)大量消耗
3️⃣结果失真:偶联过程抗体敏感易失活,数据波动>30%
4️⃣归因盲区:失败难辨是抗体缺陷还是工艺失误
生物膜层干涉技术(Biolayer Interferometry,简称BLI)是一 种先进的生物传感器技术,用于实时监测和量化生物分子间的相互作用。可在研发早期,基于分子动力学参数定量评估抗体对结合性能,显著降低试错成本。
想象一下,将一根极细的光纤传感器(如图1所示)浸入样品中,一束白光从光纤底部射入,在光纤尖端的内外两个界面发生反射,形成干涉光谱,这就是BLI技术的核心。 图1 生物传感器示意图 当传感器表面结合上生物分子(如抗原)时,其表面的生物膜层厚度增加,会引起干涉光谱的相位移动(如图2所示)。 BLI设备通过实时、高精度地监测这一相移,就能将微观世界中分子间“结合”与“解离”的动态过程,转化为一条直观、可量化的实时反应曲线。 图2 生物膜层干涉技术信号生成过程示意图 我们以SA biosensor为例说明测试结果实时结合曲线(如图3所示)): 第一步:biosensor浸入缓冲液中进行平衡; 第二步:浸入已知浓度的固化溶液中,溶液中生物素化的抗原结合到biosensor表面,使其表面膜层厚度增加; 第三步:将固化完已知浓度抗原的biosensor浸入缓冲液中做基线; 第四步:将固化好已知浓度抗原的biosensor浸入含有待测抗体的样品溶液中,由于抗原-抗体间特异性结合而导致膜层厚度的增加; 第五步:将已结合待测抗体的biosensor浸入缓冲液中进行解离,待测抗体从biosensor表面脱落导致膜层厚度的减少。 通过对实验过程中biosensor生物膜层厚度的实时监控可以得到待测样品的动力学常数。 图3 实时结合曲线图 二、如何解读BLI数据
BLI测试的精髓,在于它不仅告诉我们抗体“能不能结合”,更揭示了它“结合有多快”和“结合有多稳”。这由三个核心动力学参数来定义: 结合速率常数 (ka, kon): 代表抗体与抗原的结合速度。在LFIA中,样本液体在NC膜上快速流过,通常只有十几秒的反应时间。 【一个足够高的ka值,意味着标记抗体(位于胶体金或乳胶微球上)能够“眼疾手快”地在短时间内高效捕获样本中的抗原,这是保证检测灵敏度的第一步。】 解离速率常数 (kd, koff): 代表抗原-抗体复合物的稳定性。 【一个尽可能低的kd值至关重要,它意味着一旦抗原被捕获,形成的复合物就不会轻易解离。这直接关系到检测线(T线)上信号的累积效率和稳定性。缓慢的解离能形成稳定、清晰的信号条带,避免因复合物解离导致的假阴性或信号减弱。】 亲和力常数 (KD): KD = kd / ka,是评价亲和力的最终指标,数值越小,亲和力越高。虽然KD是金标准,但在LFIA开发中,我们更应关注ka和kd的“个性”。 【一个具有超快ka和中等kd的抗体,可能比一个ka、kd都较慢但KD值更优的抗体,更适合LFIA的快速反应体系。】 三、BLI如何助力LFIA研发
拥有了BLI提供的清晰数据表,就可以彻底告别“盲筛”,为LFIA研发的每一步提供精准导航。
1 科学指导抗体配对,预测灵敏度
2 优化反应时间,满足市场需求
“15分钟出结果”和“5分钟出结果”是完全不同的产品概念。反应时间很大程度上取决于检测抗体的结合速率(ka)。 如果我们的目标是开发一款快速检测试纸条,那么在筛选检测抗体时,就应该优先选择那些ka值极高的候选者。BLI数据可以直接为这个决策提供依据。
3 攻克复杂配对难题(如2+1模式)
面对多表位抗原,使用多种抗体(如2+1模式)可以显著提升灵敏度和特异性。但传统方法难以评估哪两种捕获抗体与标记抗体是最佳组合。利用BLI,我们可以:
① 先将标记抗体固定在Sensor上;
② 再将抗原与之结合;
③ 最后,分别将不同的捕获抗体或其组合流过表面,观察信号的叠加效应。 通过这种方式,我们可以系统地、量化地评估不同组合的协同效应或位阻效应,高效地找出“1+1>2”的最佳方案。
综上所述,BLI基于光干涉原理,通过研究抗体、抗原等生物分子之间相互作用,能在LFIA研发项中提供科学的数据指导,加速研发项目落地。