基龍米克斯生物科技股份有限公司 黃禹馨專員 

前言:

Olink Proteomics於2016年成立，總部設於瑞典，其產品技術核心為 Proximity Extension Assay (PEA)，中文稱為「鄰近延伸分析技術」，可在 1 - 8 μl 樣本中精確檢測 21 -3,072 種蛋白質。此技術在精準蛋白質體學研究中發揮重要功能，為多體學研究提供了新的選擇，高效準確並同時檢測多種重要蛋白質生物標誌 (biomarker)，更可以整合次世代定序數據，用於疾病預測、診斷及預後、病例分層、基礎研究、生物標記篩選、新藥靶點、pQTLs 等研究中，進而達到精準醫學目標。

　

傳統蛋白質檢測技術面臨的限制與挑戰:

分子生物學的蛋白質體檢測技術有酵素結合免疫吸附分析法 (ELISA / digital ELISA Simoa)、電化學發光法 (Electrochemiluminescence, Meso Scale Discovery)、多重因子檢測分析 (Multiple Immunoassays Luminex)、蛋白質質譜鑑定 (Mass Spectrometry) 等，但常見問題有：

1. 靈敏度較差：以Mass Spectrometry為例，雖然一次可檢測上千種蛋白質，但以檢測中高表現量蛋白為主 (µg/ml - mg/ml)，低濃度蛋白 (pg/ml - ng/ml) 的偵測有限制。

2. 專一性較差：以multiplex ELISA系統為例，雖具有同時偵測數十個蛋白的能力，但抗體間有交叉反應的問題，造成偵測訊號錯誤。

3. 偵測範圍較窄：因蛋白質表現量差異大，要單一樣品中同時檢測高與低表現蛋白具有限制，ELISA檢測範圍為2 logs，而以電化學發光法的Meso Scale Discovery (MSD)  為3 logs。

4. 樣品需求度高：以ELISA系統為例通常需 50 – 100 µl 樣品體積，若該實驗計畫需要同時執行多重蛋白探討，那麼樣品損耗則更高。

5. 因為上述各種技術的限制，即伴隨著低通量且高成本的劣勢了。

Proximity Extension Assay (PEA) 技術原理:

PEA 結合了蛋白和抗體免疫反應與寡核苷酸擴增的兩種技術，如下圖所示，(1) 以兩個寡核苷酸標記的抗體與樣品中的目標蛋白質結合，(2) 在鄰近雜交的兩條寡核苷酸進行鹼基互補配對，形成 dsDNA 模板，(3) 透過PCR增幅此DNA barcode，每一種DNA barcode則代表特定的蛋白質，(4) 偵測步驟則分為Olink Signature Q100 (qPCR平台) 與 Illumina NovaSeq 6000 (NGS平台) 兩種方式，透過此技術可將蛋白質訊號轉換成核酸訊號。和傳統蛋白質檢測技術相比，Olink Proteomics同時具備了高靈敏度 (fg/ml - mg/ml；檢測範圍10 logs)、高專一性、低樣品需求 (1 - 8 μl)、並實現高通量分析。

　

蛋白質套組可依研究需求彈性選擇:

Olink Proteomics產品分成了 Explore 3072 / 384 panel (NGS平台) 、Target 96 / 48 panel (qPCR平台) 以及 Focus / Flex panel (qPCR平台)，可以分別檢測研究者感興趣的蛋白組合。Explore 系列分為四大類： Cardiometabolic、Inflammation、Neurology、Oncology；Target 96 則有 14 種人類套組與1種小鼠套組；Focus / Flex panel 則屬於客製化套組，可以依需求設計成特定蛋白組合套組。

應用分享:

「Next generation plasma proteome profiling to monitor health and disease」在2021年發表於 Nature Communications，這也是第一篇採用Olink Proteomics Explore產品所發表的文獻，主要探討健康者與T2D糖尿病患者在治療期間的蛋白質組體學分析上的差異性。實驗設計分別有健康人與第二型糖尿病患者兩群，並有不同採樣點完成長期追蹤，另外在糖尿病患者群也有用藥前後檢體收集點。本研究透過Olink Proteomics技術，完成三大目標：整合原有的WGS數據和Olink蛋白質體學數據，執行pQTL分析找到適合的藥物開發靶點；透過健康組和疾病組比對，區分健康人群的胖瘦條件，進而找到第二型糖尿病的生物標記物，預期做到早期診斷之用；最後則透過T2D疾病組用藥前後反應來找到差異表現蛋白，期望做到精準用藥。本文獻完整展示了Olink Proteomics所能做到的各項應用範疇。

相關資料與參考文獻：

1. Zhong, W., Edfors, F., Gummesson, A. et al. Next generation plasma proteome profiling to monitor health and disease. Nat Commun 12, 2493 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22767-z

2. Joshi, A., Rienks, M., Theofilatos, K. et al. Systems biology in cardiovascular disease: a multiomics approach. Nat Rev Cardiol 18, 313–330 (2021). https://doi.org/10.1038/s41569-020-00477-1

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