質譜在 Sars-CoV-2 的檢測應用

本團隊專注於結合質譜分析技術與酵素免疫分析法，開發同時針對SARS-CoV-2抗原及血清抗體之超高靈敏度暨高通量檢測平台。當前，本團隊於BSL-2實驗室中所組建的ELiMSA分析平台之偵測極限為150個分子。SARS-CoV-2抗原及血清抗體檢測部分，ELiMSA分析平台對SARS-CoV-2棘刺蛋白的偵測極限為10pg/well，對人類免疫球蛋白G的偵測極限則是5pg/well，相較於酵素結合免疫吸附分析法(ELISA)，ELiMSA將偵測極限壓低了100倍。

本團隊與加拿大多倫多Ryerson University 生物化學系的John Marshall 教授合作，共同利用其團隊所開發的核心技術 Enzyme-linked mass spectrometric assay (ELiMSA)，開發同時針對SARS-CoV-2抗原及血清抗體之超高靈敏度暨高通量檢測平台。
ELiMSA分析平台是利用抗體的高度專一性，對SARS-CoV-2抗原或是血清中的抗體進行辨識，而後於抗體上連接鹼性磷酸酶(Alkaline phosphatase, AP)，此酵素得以將單磷酸腺苷(Adenosine monophosphate, AMP)轉化為腺苷(Adenosine)，經過2小時反應後，能將欲偵測物之訊號放大百萬倍。至於檢測平台末端偵測器，則是使用具有極高靈敏度與選擇性的三段式四極柱質譜儀(Triple quadrupole mass spectrometer)對腺苷分子進行偵測。
為了使分析平台在緊急時能投入真實臨床樣品的檢測，本團隊將液相層析儀與三段式四極柱質譜儀搬入BSL-2實驗室中，直接於BSL-2實驗室搭建ELiMSA分析平台。本團隊以鹼性磷酸酶作為偵測標的，藉以優化反應溫度、時間、以及緩衝溶液濃度等條件，獲得此分析平台之偵測極限為150個分子。
    在SARS-CoV-2抗原檢測部分，本團隊以合成之SARS-CoV-2棘刺蛋白(S1+S2+RBD domain)作為偵測目標，驗證ELiMSA平台對其之偵測極限為10pg/well。抗體檢測方面，ELiMSA平台對人類免疫球蛋白G的偵測極限則為5pg/well。無論是針對抗原或是血清抗體，ELiMSA平台相較於酵素結合免疫吸附分析法(ELISA)，將偵測極限壓低了100倍。

圖 1、ELiMSA平台針對SARS-CoV-2抗原及血清抗體檢測之原理

圖 2、比較ELiMSA平台與ELISA針對SARS-CoV-2抗原及血清抗體之偵測極限

本團隊結合質譜分析技術與酵素免疫分析法所開發之ELiMSA平台，能分別針對SARS-CoV-2抗原及血清抗體進行超高靈敏度暨高通量的檢測。相較於ELISA，藉由質譜的高靈敏度與選擇性，ELiMSA平台無論是針對疾病抗原或是血清抗體，都擁有低上兩個數量級的偵測極限。本團隊將ELiMSA平台搭建於BSL-2實驗室中，若有緊急需求，可以即時投入，協助相關檢測工作。