開發(fā)出區(qū)分性免疫捕獲芯片定量檢測白細胞

在一項新的研究中，來自美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員開發(fā)出一種高度靈敏度的基于區(qū)分性免疫捕獲（differential immuno-capture）技術(shù)的生物傳感器，它能夠檢測白細胞亞群。作為一種一次性使用的小型生物芯片的一部分，這種微流體生物傳感器能夠在現(xiàn)場快速地和準確地對CD4+/CD8+ T細胞進行計數(shù)，以便用于HIV/AIDS診斷。相關(guān)研究結(jié)果于2016年3月10日在線發(fā)表在Nature Protocols期刊上，論文標題為“Microfluidic differential immunocapture biochip for specific leukocyte counting”。

這項研究是對研究人員早前發(fā)表在Science Translational Medicine期刊上的一項研究（論文標題為“Microfluidic CD4+ and CD8+ T Lymphocyte Counters for Point-of-Care HIV Diagnostics Using Whole Blood”，04 Dec 2013, doi: 10.1126/scitranslmed.3006870）的后續(xù)研究。

論文通信作者、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校生物工程系主任Rashid Bashir教授解釋道，“*有3400萬人感染上HIV/AIDS，而且很多感染病例發(fā)生于缺乏檢測能力的地方。”

Bashir說，“HIV/AIDS的一個重要的診斷性生物標記物就是全血中的CD4+和CD8+ T細胞的數(shù)量。當(dāng)前的診斷工具---流式細胞儀---比較昂貴，需要大量的血液和經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的技術(shù)人員來操作。我們開發(fā)出一種基于區(qū)分性免疫捕獲電學(xué)細胞計數(shù)（differential immuno-capture electrical cell counting）技術(shù)的微流體生物傳感器，它僅需10微升血液就可在20分鐘內(nèi)對特異性的細胞進行計數(shù)。”（一滴血大約為50微升。）

在人血液中，45%是細胞。在每微升血液中，紅細胞大約有500萬個，而白細胞僅僅有7000個左右。諸如CD4+ T細胞之類的特異性白細胞在每微升血液中大約有50～1000個細胞。電學(xué)細胞技術(shù)能夠基于細胞尺寸大小和依賴于測量信號頻率的細胞膜性質(zhì)來區(qū)分細胞。然而，區(qū)分相同形狀的細胞是一大挑戰(zhàn)。

論文*作者、Bashir團隊博士后研究員Umer Hassan說，“比如，CD4+ T細胞和CD4- T細胞不能僅僅根據(jù)電學(xué)測量加以區(qū)分。”

Hassan補充道，“為了應(yīng)對這項挑戰(zhàn)，我們已開發(fā)出一種選擇性地剔除靶白細胞的技術(shù)。我們的生物芯片接受全血注入，而不需要在芯片外進行樣品制備，這也有效地降低檢測時間。”

除了含有這種微流體“捕獲腔室（capture chamber）”之外，這種新的芯片將裂解試劑和淬滅緩沖液（quenching buffer）各自的入口整合在一起，這樣就可利用微制造電極對保存的白細胞進行計數(shù)。諸如CD4+ T細胞之類的特異性白細胞可通過與腔室中的抗體相互作用而被捕獲；第二個細胞計數(shù)器對殘留的白細胞重新計數(shù)。這兩種細胞計數(shù)值之間的差值就可給出被捕獲的細胞濃度。

在臨床試驗中，這種區(qū)分性免疫捕獲生物芯片與細胞計數(shù)儀在對HIV感染血液樣品中的CD4+ T細胞和CD8+ T細胞進行計數(shù)時的相關(guān)性達到90%以上。這種生物芯片也可經(jīng)過改造而能夠?qū)χT如體細胞或來自組織或液體活組織的細胞之類的特定細胞類型進行計數(shù)。

這種新的生物傳感器有潛力成為一種自動化的便攜式血細胞計數(shù)儀以便有可能在*資源有限的區(qū)域進行POCT檢測。Bashir團隊正在將這種儀器小型化，以便使得它成為一種手持式設(shè)備，而且他們同時也在設(shè)計一種能夠大規(guī)模產(chǎn)生的盒體（cartridge）。