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愛特蒙特光學® 製造用於抗體偵測的光學元件。完整系統相關問題請洽抗體偵測裝置製造商。

案例研究:
適用於抗體偵測的光學元件

未來發展取決於快速精準偵測抗體的能力,以判定受檢者是否對 COVID-19(新型冠狀病毒)等傳染病具有免疫反應。

識別對
COVID-19 的免疫反應

血清(由血液取得)試驗可找出 COVID-19 的專屬抗體,這種疾病是由新型冠狀病毒所造成。

抗體為白血球細胞產生的 Y 形蛋白質,可協助阻止病毒入侵。人體會產生不同類型的抗體,其中部分抗體為暫時存在,但其他抗體則會記得過去如何回應感染,如果接觸相同病原體,可以再次加以攻擊。1

免疫球蛋白 M (IgM) 是身體對抗病毒時產生的首批抗體之一,不過會隨感染停止而消失。免疫球蛋白 G (IgG) 是第二批產生的抗體,會出現在感染後測試者的血液之中,顯示受檢者曾經對感染產生免疫反應。2 對於症狀輕微或沒有症狀的人而言,以此方法偵測感染特別重要。3雖然並不知道存在抗體是否能提供免疫能力避免未來感染,血清試驗是判定 COVID-19 擴散程度的關鍵,並提供因應及對抗這次疫情的適當資料。 

Quick, Reliable, and Accurate COVID-19 Testing
圖 1: Y 形抗體攻擊病毒。

抗體偵測試驗如何運作?

新型冠狀病毒常見的兩種血清診斷方法,分別是酵素結合免疫吸附分析法 (ELISA) 及間接螢光抗體試驗 (IFA)。

直接的 ELISA 法需要抽取病患血液,一般會送往實驗室處理製作血清。4 接著將以形狀類似新型冠狀病毒的固定合成棘蛋白製備多孔培養盤。將血清加入多孔培養盤,IgM 和 IgG 抗體會與抗原結合。未結合的抗體將沖洗去除。其中也會添加化學液體,如果抗體與目標抗原結合就會變色。變色速率與樣本中的抗原專一抗體量成比例關係。色彩濃度可目視評估,或使用免疫分析測讀儀(圖 2 頂端相片)以分光光度法評估。

SpectralMD’s wound imaging system in use
圖 2: 在直接 ELISA 程序中,變色代表存在抗體。

第二種較為有利的血清診斷方法,則是間接螢光抗體試驗 (IFA)。

IFA 步驟與 ELISA 非常類似。受病毒感染及未受感染的細胞,均固定至載玻片孔之中。和 ELISA 方法一樣,未結合抗體將沖洗去除。IFA 方法是以螢光染料共軛的抗免疫球蛋白,證明一級抗體連結載玻片孔。沖洗去除任何未連結的共軛體後,載玻片會以緩衝甘油覆蓋,並以螢光顯微鏡進行檢驗。其中可評估螢光的形態及位置,以區分專一反應及非專一反應(圖 3)。大部分其他血清試驗並非如此,讓此項特色成為 IFA 方法的主要優勢。5

SpectralMD’s wound imaging system in use
圖 3: 間接的螢光免疫抗體測試。

許多適用於 ELISA 和 IFA 法的免疫分析測讀儀,仰賴酵素反應的螢光或色彩變化,示意圖類似於螢光顯微鏡(圖 4)。支援免疫螢光應用的知名公司包括 BioTek Instruments、Molecular Devices、Essen BioScience 及 Thermo Fisher Scientific 等等。

The optical designs of fluorescence-based or color detection screening systems for ELISA and IFA methods resemble this setup of a simple fluorescence microscope.
圖 4: 適用於 ELISA 及 IFA 方法的螢光型或色彩偵測篩選系統光學設計,類似於此項簡易螢光顯微鏡配置。

激發濾光片可讓激發螢光樣本的照明源波長通過。這些激發波長會在二向色濾光片反射,並由透鏡聚焦於樣本上。樣本發出的螢光會穿透通過二向色濾光片,朝向透鏡方向行進,然後由透鏡將光線聚焦於系統探測器。免疫分析測讀儀將透過測量所得的螢光量,判定是否存在 COVID-19 抗體,顯示病患是否帶有病毒。 

愛特蒙特光學很榮幸能夠供應 光學元件協助診斷 COVID-19。這類裝置與其他無數的光學技術,都正在協助打造更安全健康的未來。

參考資料

1. Healthwise. (2019, December 8). Immunoglobulins. Retrieved from University of Michigan, Michigan Medicine: https://www.uofmhealth.org/health-library/hw41342

2. FDA. (2020, May 13). FAQs on Testing for SARS-CoV-2. Retrieved from FDA Medical Devices: https://www.fda.gov/medical-devices/emergency-situations-medical-devices/faqs-testing-sars-cov-2#serology

3. CDC. (2020, May 5). Serology Testing for COVID-19. Retrieved from Centers for Disease Control and Prevention: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/lab/serology-testing.html

4. Udugama, K. K. (2020). Diagnosing COVID-19: The Disease and Tools for Detection. ACS Nano, 14. Retrieved from https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c02624

5. Charles River Laboratories International. (2016). Serologic Methods Manual. Retrieved from Charles River Laboratories International: https://www.criver.com/sites/default/files/resources/SerologicMethodsManual.pdf

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