Simoa（Single Molecular Array）技術是由美國Quanterix公司研發生產的一款超高靈敏度單分子蛋白質檢測技術，其靈敏度為ELISA技術的1000倍以上，能夠達到飛克級別。超靈敏Simoa技術可用于檢測和定量血清、血漿、腦脊液等體液中極低豐度的蛋白標志物水平，且僅需極少量的樣本，并可進行多重檢測。

在眼科領域，玻璃體腔液、房水等臨床樣本體積有限且采樣困難。針對此類稀有樣本，Simoa技術通過發揮超高靈敏度和精確度的優勢，不斷推動和助力眼科疾病生物標志物的檢測。

本文我們將重點介紹近幾年基于Simoa平臺,國內外在眼科疾病方面的研究進展。

視網膜新生血管性眼病 
應用案例一：開發一種用于定量房水中游離VEGF-A的高靈敏度免疫分析方法

發表期刊：Bioanalysis；IF = 2.321

原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31070047/

概要：新型雙功能VEGF-A中和療法正被開發應用于治療視網膜血管疾病，例如年齡相關性黃斑變性和糖尿病視網膜病變。但在新藥物的開發過程中，供檢測的房水樣本體積較小且VEGF-A濃度偏低，目前分析方法的靈敏度無法對其進行檢測。因此，需要高靈敏度的檢測方法去分析房水中的VEGF-A水平，以證明藥物的治療效果。基于Simoa技術，成功建立了一種超靈敏的VEGF-A免疫分析方法。該方法能夠檢測經過雙抗藥物Faricimab治療的患者房水中的VEGF-A的水平和抑制作用，且樣本量僅需12 μL。研究結果表明Simoa VEGF-A免疫分析方法的檢測范圍為0.122-400 pg/mL，LLOQ（最低定量限）為0.122 pg/mL，LOD（檢測限）為0.091 pg/mL（圖1和表1）。實驗數據體現了超高靈敏的Simoa在臨床研究背景下分析罕見樣本類型（如房水）的重要性^[1]。

圖1. Simoa免疫分析法測定VEGF-A的標準曲線

表1. Simoa免疫分析法的結果參數

應用案例二：房水中多種細胞因子水平可作為評估糖尿病黃斑水腫抗血管內皮生長因子（VEGF）長期療效的生物標志物

發表期刊：American Journal of Ophthalmology；IF = 4.483
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30959004/
概要：該研究主要探討了糖尿病黃斑水腫（DME）患者房水中細胞因子濃度與抗VEGF藥物長期治療后的關系。根據標準的治療方案，研究者對受試者的玻璃體腔內進行抗VEGF藥物注射，并基于光學相干斷層掃描結果，將糖尿病黃斑水腫病人分為應答者與無應答者。對41個患者隨訪51.4±18.7個月后，研究者發現85%患者為應答者，他們的基底中央亞區厚度和黃斑面積顯著下降，而15%患者為抗VEGF治療的無應答者。在對抗VEGF藥物治療的患者隨訪兩個月后，相較于基線期，應答者和無應答者都出現了房水VEGF濃度的顯著下降，但是隨訪兩個月后應答者的房水VEGF濃度顯著低于無應答者（圖1）。研究者通過Simoa技術檢測了應答者的房水中ICAM-1、IL-10、MCP-1、PIGF、TGF-β2因子的濃度水平，結果顯示均顯著低于基線期。因此，房水中的一系列細胞因子濃度可作為抗VEGF治療長期響應的生物標記物，同時能夠給予患者更有效的治療方案來改善糖尿病黃斑水腫的癥狀^[2]。

圖1. 2個月的隨訪后應答組和無應答組房水中VEGF濃度的變化 

青光眼   

應用案例：青光眼患者房水中的腦源性神經營養因子的含量水平

發表期刊：Journal of Nippon Medical School；IF = 0.615
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33980757/
概要：房水中的腦源性神經營養因子（BDNF）被認為是青光眼的重要疾病標志物。以往研究所報道的BDNF濃度差異很大，而且BDNF在房水中的濃度是未知的。該研究采用三種不同方法包括酶聯免疫吸附法（ELISA）、超靈敏的ELISA和Simoa HD-1儀器，檢測青光眼患者和非青光眼白內障患者房水中BDNF的濃度。結果表明,因為BDNF含量較低，前兩種方法在樣本的房水中均未檢測到BDNF。最后，研究人員借助Simoa HD-1平臺進行分析，共有25個樣本（占比54.3%）低于檢測限。對于檢測到BDNF的樣本，BDNF總濃度為0.158 pg/mL，青光眼組BDNF濃度為0.034 pg/mL，對照組BDNF濃度為0.196 pg/mL（圖1）。近年來，眼基因治療已成為眼科治療的熱點。通過超高靈敏的Simoa技術監測的BDNF濃度是未來體現BDNF作為神經保護因子在眼部基因治療中作用的重要臨床科研數據^[3]。

圖1. 用Simoa HD-1平臺檢測房水中的BDNF濃度

多發性硬化癥（MS）眼部并發癥   

應用案例：血清神經絲輕鏈蛋白（NfL）水平與多發性硬化視網膜神經纖維層變薄相關

發表期刊：Mult Scler.；IF = 5.649
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31668116/
背景：血清神經絲輕鏈（sNfL）水平和視乳頭周圍視網膜神經纖維層（pRNFL）都是多發性硬化癥（MS）神經軸突損傷的新興生物標志物。然而，關于sNfL和pRNFL之間關系的數據很少。
目的：在一大群復發緩解型（RR）MS患者中確定sNfL水平與pRNFL變薄的關系。
方法：從一項關于RRMS視網膜變化的前瞻性、為期3年的觀察性研究中確定了80名患者，每年提供血液樣本。sNfL水平使用單分子陣列（Simoa）測定法測量。pRNFL（aLpRNFL）的年化損失由各個線性回歸模型確定。使用多元線性回歸和混合效應模型分析單一和重復sNfL水平與aLpRNFL之間的相關性。
結果：校正性別、年齡和基線sNfL后，sNfL增加10pg/mL與aLpRNFL為-0.7µm（95%置信區間（CI）：（-1.3，-0.2），p<0.001）。與沒有sNfL測量值>75th百分位（0.4μm，SD 0.2，p<0.001）的患者相比，⩾2 sNfL測量值>75th百分位的患者顯示出更高的aLpRNFL（2.2μm，標準偏差（SD）0.6）。可以從sNfL水平預測15%到20%的aLpRNFL方差。
結論：sNfL水平有助于預測RRMS患者視網膜變薄，加強其作為神經軸突損傷生物標志物的價值^[4]。

參考文獻

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[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.