通过使用基于生物膜干涉技术的Octet分子互作仪进行生命科学分析

Octet分子互作仪系统基于非标记生物层干涉技术（Biolayer Interferometry, BLI）。该技术虽然已有20年的历史，但仍被认为是较新的科技。其发展速度快，相关的应用研究文章已超过12,000篇，许多文章在其领域内具有较高的影响力（1区文章）。该技术因其创新性而具有显著优势，易于使用，能快速提供可重复的准确结果。利用单台仪器收集的数据即可撰写并发表研究文章。

本文将介绍了一些近期发表的研究文章，这些研究文章介绍了利用生物膜干涉技术（BLI）开发了新方法，其中Octet分子互作仪系统和Octet生物传感器数据占据了文章总数据的80%以上。

一、利用大肠杆菌放大浓度检测信号

我们可以通过使用大分子量颗粒，可以提高生物层干涉技术（BLI）的检测灵敏度。随着人们对使用蛋白质组装功能材料兴趣的增加，Sup35NM淀粉样蛋白原纤维由于其作为蛋白支架的理想特性而受到关注。华南理工大学与万孚的科学家通过将Z结构域（可与抗体Fc结合）与蛋白质Sup35NM融合，并表达在大肠杆菌表面（实现大肠杆菌的功能化），形成了与抗体的复合物。这一过程导致BLI生物传感器上分析物的光学厚度显著变化，从而增强BLI信号。通过使用NS1和PIC两种模型抗原，并采用夹心法扩增信号，实验在优化条件下将NS1的检出限从93.98 ng/mL降至0.82 ng/mL，PIC的信号增强了8.4倍。这项研究证明，功能化大肠杆菌能够快速且灵敏地放大生物传感器信号。

图1.利用功能化大肠杆菌对BLI信号放大的示意图：首先使用Octet生物传感器固化第一抗体，封闭后结合分析物，然后添加功能化大肠杆菌和二抗的混合物，以放大BLI信号。

图2. 左图展示了单独二抗的BLI结合曲线图（蓝色线），以及二抗和功能化大肠杆菌混合的BLI结合曲线图（黄色线），右图为不同NS1抗原浓度下，单独二抗和二抗/功能性大肠杆菌混合的BLI终点信号；结果显示，功能性大肠杆菌可以将信号提高一倍以上。

整个检测过程只需 30 分钟，比传统的免疫化学方法快很多，且自动化程度高，Octet分子互作仪系统和Octet生物传感器可以在免疫诊断中大显身手。

二、环境样品之间的相互作用方法开发

微生物胞外聚合物（EPS）与磺胺类药物的结合可能影响生物废水处理系统中抗生素的去除效率。在华东师范大学上海有机固废生物转化工程技术研究中心，科学家们采用octet分子互作仪，建立了一种测定EPS与磺胺甲噁唑（SMX）之间结合动力学和亲和力的方法，考虑了pH值、离子强度和温度等环境因素对结合相互作用的影响。研究表明，Octet分子互作仪能够快速且准确地测量EPS与SMX之间的结合/解离速率常数和结合亲和力，展现出BLI方法的高重现性。实验结果显示，酸性条件下EPS与SMX的结合相互作用比中性或碱性条件下显著增强。较高的离子强度和较低的温度也促进了二者之间的结合。BLI技术的多通道操作功能显著缩短了测试时间，为分析复杂环境样品中的结合相互作用提供了一种有效工具。

图3.

(a) 展示了使用AR2G传感器（氨基偶联传感器）固化SMX后，通过衰减全反射傅立叶红外光谱检测传感器表面结构，证明SMX已经固化成功

(b) 用Octet® 检测SMX抗体的结合，证明SMX的活性

(c) 展示了EPS的结合以及良好的重现性

图4. 不同pH (a)，离子强度 (b)，温度 (c) 对EPS结合的影响。

小分子固化稳拿把纂，octet分子互作仪的重现性也让人放心！

三、疫苗血清筛查

流感病毒表面蛋白血凝素（HA1）的球状头部结构域是疫苗引发的中和抗体的主要靶标。HA1上某些氨基酸残基位点在与流感疫苗产生的多克隆血清抗体的结合中占主导地位。因此，鉴定HA的主要结合表位对于选择季节性流感疫苗病毒至关重要。美国疾病预防控制中心开发了一种基于生物层干涉法（BLI）的测定法，使用（H1N1）pdm09病毒株的重组 HA1 蛋白来确定流感疫苗抗体反应中的主要结合表位。他们合成并表达了一系列含有多个单个氨基酸HA1突变体库，并用Octet®测试接种了2010 - 2011年流感三价疫苗的个体的血清与 HA1突变体库的结合，并与血凝抑制（HI）实验进行对比。结果显示，与野生型相比，几种突变型 HA1 的 BLI 结合信号减少了50%以上，并且 BLI 和 HI 测定存在很强的相关性。该研究展示了一种系统分析流感疫苗体液反应中抗体免疫优势的方法。

Octet系统测试方法：将rHA1蛋白偶联到HIS1K生物传感器（专门捕获his标签蛋白的传感器，可再生！）中，然后结合免疫流感疫苗的血清。基线120秒、血清结合 300 秒和解离 120 秒。用结合步骤的BLI信号量化血清抗体与重组蛋白的结合能力。结果与野生型（WT）rHA1 结合的百分比表示，如果结合信号减少 ≥50%，则认为该氨基酸位点为抗血清结合位点。

左图：S2（疫苗接种后）的血清抗体滴度比S1（疫苗接种前）的滴度明显升高（Y轴为抗血清BLI结合信号）；右图：S2样品octet分子互作仪检测结果与HI结果相关度高。

图6. Octet检测rHA1突变体与血清样品的结合信号：每条代表三个独立实验结果的中位数和标准差；“*”表示与野生型相比，导致结合减少或增加≥50%的突变，可以发现N125, K130和K163是主要的抗体结合位点。

赛多利斯Octet分子互作仪系统和Octet生物传感器在流感监测中的应用，通过利用高通量、快速、低成本技术检测多个突变体和血清样品，显著改善了疫苗病毒的选择过程。该系统的优势包括：

（1）高自动化程度和大通量能力，使其在快速筛选实验条件方面表现出众；

（2）实时免标记技术，允许监控每个实验步骤，确保数据的准确性和实验过程的透明度；

（3）提供准确、可重复的结果，增强了实验的信度和效度；

（4）快速出结果，一次实验一般在10-20分钟内完成，提高了实验效率；

（5）相对便宜的耗材降低了实验成本；

（6）简单的使用和维护流程，减少了操作人员的培训难度和维护成本。借助这些优势，赛多利斯Octet生物传感器不仅能快速筛选实验条件，还能有效进行方法验证，大幅提升流感病毒监测和疫苗开发的效率与准确性。