Simoa平台介绍

Simoa单分子检测技术介绍

Quanterix公司的Simoa（Single Molecule Array）技术是一种基于单分子检测原理的超高灵敏度数字化免疫分析平台，其核心在于将传统酶联免疫吸附测定（ELISA）的信号生成与检测逻辑从“群体响应”转变为“单分子计数”，实现了对单个蛋白质分子的直接检测，从而突破传统方法的灵敏度极限（较常规ELISA提升约1000倍），检测限可达亚飞摩尔（sub-fM）水平。

技术原理

1. 免疫复合物的高效捕获与标记 目标蛋白首先被表面修饰特异性抗体的磁珠（直径约2.7 μm）捕获，随后依次与生物素化检测抗体及链霉亲和素-β-半乳糖苷酶（SβG）偶联物结合，形成“微珠-捕获抗体-目标蛋白-检测抗体-酶标记”复合物。由于磁珠数量远大于目标分子数量，因此每个磁珠表面最多形成1个酶标记复合物。

2. 单分子隔离与信号放大

标记后的磁珠被装载至飞升级（~50 fL）微孔阵列中，每个微孔仅容纳单个磁珠，随后被密封（如注入氟化油隔绝扩散）。孔内SβG催化荧光底物（如试卤灵-β-D-吡喃半乳糖苷，RPG）生成高浓度荧光产物。由于反应体积极小，单酶分子在数分钟内即可产生约5600个荧光分子，浓度达200 μM，远超荧光显微镜检测阈值。这一“空间限域效应”使单酶信号与背景噪声显著区分。

3. 数字式信号采集与泊松统计校正

通过荧光显微镜对微孔进行成像，识别含酶微孔（“on”）与无酶微孔（“off”）。由于目标分子数远少于磁珠数量，酶标记复合物的分布服从泊松统计模型。通过计算“off”孔比例（Pμ(0)），利用公式μ=−ln(1−fon)推算平均每个磁珠酶标记数（AEB），进而换算蛋白浓度。该模型有效校正多重标记的影响，确保低浓度定量的线性与准确性。

技术创新与优势

1、超高灵敏度：通过飞升级微孔隔离与酶级联放大，实现单分子水平的直接计数，灵敏度达fg/mL级，可检测传统方法无法触及的生物标志物（如神经退行性疾病相关蛋白、超早期感染标志物）

2、全流程自动化：集成磁珠分离、微孔装载、密封成像及数据分析模块，减少人为误差，适配临床诊断的高通量需求。

3、多重检测能力：通过使用多色荧光标记编码微球技术，可实现在单一样本中同步检测多种目标分子。 

Simoa技术通过将免疫分析的“模拟信号”转化为“数字事件”，重新定义了蛋白检测的灵敏度边界，为疾病早期诊断、药物疗效监控及生物标志物发现提供了革命性工具。