신호의 금 공액 나노바디

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10643(2023) 이 기사 인용

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코로나19가 팬데믹에서 통제로 전환되었음에도 불구하고, 우리는 여전히 장기적인 성공에 대해 불확실한 상태에 있습니다. 따라서 제어 상태를 유지하기 위해서는 신속하고 민감한 진단이 절실히 필요합니다. 여러 번의 최적화 시도 끝에 우리는 타액 샘플에서 SARS-CoV-2 스파이크 1(S1) 항원을 신속하게 검출하기 위한 측면 흐름 테스트(LFT) 스트립을 개발했습니다. 개발된 스트립의 신호 향상을 위해 이중 금 접합체를 적용했습니다. 금으로 표지된 항-S1 나노바디(Nbs)는 S1 검출 접합체로 사용되었고, 금으로 표지된 안지오텐신 전환 효소 2(ACE2)는 S1 포획 접합체로 사용되었습니다. 병렬 스트립 디자인에서는 항-S1 Nbs 대신 항-S1 단클론 항체(mAb)를 항원 검출기로 사용했습니다. 증상이 있는 320명의 피험자(RT-PCR에서 양성으로 확인된 180명, 음성으로 확인된 140명)로부터 타액 샘플을 채취하여 개발된 스트립으로 테스트했습니다. 주기 역치(Ct ≤ 30)가 있는 양성 샘플의 조기 검출에서 Nbs 기반 LFT 스트립은 mAb 기반 스트립보다 더 높은 민감도(97.14%)와 특이성(98.57%)을 나타내어 90.04% 민감도와 97.86% 특이성을 제공했습니다. 더욱이, 바이러스 입자에 대한 검출 한계(LoD)는 mAb 기반 테스트(1.6 × 104개/ml)보다 Nbs 기반 LFT(0.4 × 104개/ml)에서 더 낮았습니다. 우리의 결과는 LFT 스트립에 이중 금 Nbs 및 ACE2 접합체를 사용하는 데 유리합니다. 이러한 신호 강화 스트립은 쉽게 수집된 타액 샘플에서 SARS-CoV-2 S1 항원을 신속하게 스크리닝하기 위한 민감한 진단 도구를 제공합니다.

중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)로 인해 진행 중인 코로나19 팬데믹은 역사상 가장 어려운 팬데믹 중 하나입니다1. SARS-CoV-2의 확산을 통제하려면 감염 사례를 정확하고 조기에 발견하는 것이 중요합니다2. 코로나19 발병 이후 RT-PCR 키트가 개발되어 SARS-CoV-2 감염의 임상 진단에 널리 적용되었습니다. 높은 민감도와 특이성에도 불구하고 핵산 기술은 비용, 시간 효율성, 정교함, 오염 정도 측면에서 한계가 있습니다3,4. 더욱이 위음성 검사 결과가 큰 단점이었습니다5. 신속하고 민감한 현장 검사(POCT)의 개발은 전염병을 통제하기 위한 요구였습니다6,7. 항원 검사는 인구 전체의 선별 접근 방식에 가장 유용한 진단 도구 중 하나입니다8. 이러한 테스트는 항체 기반 측면 흐름 테스트가 아닌 활동성 감염을 직접적으로 반영합니다9. 단일클론항체(mAbs)는 다양한 항원 기반 진단 시스템 개발에 성공적으로 적용되지만 복잡하고 큰 크기의 구조로 인해 내약성에 영향을 미칩니다10. 나노바디(Nbs)는 카멜리드 중쇄 전용 항체의 재조합 항원 특이적 단일 도메인 가변 단편입니다. 기존 항체와 달리 나노바디는 단일 가변 도메인(VHH)과 두 개의 불변 도메인(CH2 및 CH3)을 포함합니다. 복제되고 분리된 Nbs는 기존 항체에서 탁월한 성능을 발휘할 수 있는 독특한 특성을 가지고 있습니다. Nbs는 매우 견고하고, 제조가 쉽고, 더 안정적이며, 숨겨져 있거나 흔하지 않은 에피토프를 인식하는 능력을 가지고 있습니다. Nbs는 분리 시 완전한 항원 결합 잠재력을 유지할 수 있으며 다양한 진단 및 치료 응용 분야에 효율적으로 사용되었습니다.

나노물질은 검출 항체를 위한 추가 결합 부위를 제공하여 진단 분석에서 신호 강도를 향상시킵니다13. 유색 기자 중에서 색 강도가 높은 금 나노 입자는 LFT14의 감도를 높일 수 있습니다. 또한, 비용 효율성, 생산 용이성, 건조 형태의 안정성, 생체 분자와의 손쉬운 접합과 같은 금 나노 입자의 다른 특징으로 인해 산업 응용 분야에서 신호 리포터로 사용하기에 이상적인 후보가 됩니다. Kamel et al.(2022년)의 이전 연구에서는 타액 및 비인두 면봉에서 SARS-CoV-2 S1 항원을 검출하기 위해 샌드위치 ELISA에 금 결합 Nbs를 사용했습니다. 테스트의 조기 발견 민감도가 93.3%16 향상되어 결과는 매우 흥미로웠습니다.