单分子阵列技术在癌症精准诊疗中应用的研究进展2026
为实现癌症的早期诊断、精准治疗及预后评估，各种癌症生物标志物的检测方法层出不穷。酶联免疫吸附试验等方法已在全球范围内投入使用，但受限于传统方法的分子水平、灵敏程度、应用范围等，难以标准化广泛应用。2014年，超灵敏单分子阵列技术突破传统方法在小分子检测方面的局限性，以更高的检测效能实现多个领域生物标志物的定量分析，为癌症生物标志物的检测打开新思路。单分子阵列技术在检测癌症生物标志物方面具有显著优势，在肺癌、乳腺癌等多种癌症的诊疗中有广泛的临床应用前景，为癌症预测模型的构建提供理论依据。
癌症是全球主要死亡原因之一，其发病率及死亡率在全球范围内呈快速上升趋势，2022年全球新发癌症病例约2000万例，预计2050年将高达3500万例?［?1］?。生物标志物的检测为探索癌症的发生发展提供不同视角，现已广泛应用于癌症的精准诊疗。2014年，基于目前已投入使用的酶联免疫吸附试验（enzyme-linkedimmunosorbentassay，ELISA）等检测手段，更高效、更精准的单分子阵列技术（singlemoleculearray，Simoa）应运而生，摒弃以往检测手段操作耗时繁琐、难以精准定量等不足之处，在临床应用中更具优势。目前Simoa技术已经在神经、感染、癌症等方面获得了应用?［?2,3,4,5,6］?，并取得了客观的成果。
一、单分子阵列技术的技术原理
Simoa被称为“数字化”形式的ELISA，采用经典双抗夹心结构的ELISA检测模式，是一种基于磁珠的多重测定方法。选取表面附着抗体捕获剂的顺磁性磁珠（直径2.7μm），将过量磁珠加入含有低浓度目标分子的样品中。检测抗体和酶联底物通过生物素与亲和素之间的强作用力相结合。加入荧光底物，将混合液载入50fl的微孔阵列并油封。每个微孔阵列只能容纳一个磁珠，由于目标分子数目远远小于磁珠数目，结合目标分子的磁珠服从泊松分布，带有2个及2个以上目标分子的磁珠被忽略。荧光底物被酶催化产生荧光信号，捕获并计算荧光信号，使用数字读数定量分析目标分子浓度，实现数字化单分子检测。在Simoa原理的基础上，可改良设计多种检测方案，采用染料编码磁珠可实现不同目标分子的多重检测?［?7］?，减少磁珠数量提高读取效率获得更低检出限（limitofdetection，LOD）?［?8］?，还有研究使用探针替代捕获抗体和检测抗体，通过杂交建立三明治模型检测生物核酸标本?［?9］?。
二、单分子阵列技术在临床转化中的应用优势
（一）兼容性应用于多维度生物标本与多元化分子类型目前应用Simoa检测的生物标本类型主要包括血液标本?［?10］?、脑脊液标本?［?11］?、尿液?［?12］?标本，还有研究纳入汗液?［?13］?、病灶囊肿液?［?14］?、耳蜗和椭圆囊上清液?［?15］?等。Simoa可检测蛋白质分子、核酸分子等多种分子类型?［?9］?，打破ELISA等蛋白检测技术、聚合酶链式反应（polymerasechainreaction，PCR）等核酸检测技术的分子局限性。研究表明，Simoa可用于检测新型冠状肺炎患者血浆抗原、抗体含量，研究严重急性呼吸综合征（severeacuterespiratorysyndrome，SARS）RNA疫苗免疫原性和反应原性，在SARS病毒自测试剂盒的发展中前景也十分可观?［?16,17,18］?，为感染性疾病的早期筛查提供新方案。对于不同类型的生物标本，Simoa还可以帮助我们选择更具优势的诊疗策略，Jacobs等?［?19,20］?应用Simoa检测多发性硬化患者脑脊液和血清两种标本类型的神经丝轻链（NeurofilamentLight，NFL）水平，结果高度一致，提示可能实现通过Simoa检测血清NFL观察疾病进展，更新以往重复腰穿获得脑脊液的冗杂方法，减轻患者负担。
（二）以更小的样本需求量实现高通量检测Simoa阵列包含21.6万个体积为50fl的微孔，仅需25~75μl样本量?［?21］?。在Winther-Larsen等?［?22］?的研究中，每例仅需68μl血清标本即可进行Simoa检测。Simoa仪器能够实现单分子灵敏度和多路复用，全自动化高通量运行（66个样本/h），周转时间短，可同时检测并对比10个生物标志物?［?7］?。根据个性化需求可以自主研发Simoa试剂盒，提高效率，减小误差。同时，Wilson等?［?7］?也提出Simoa技术的单分子灵敏度和多路复用能力可以与高通量ELISA试剂自动化相结合，形成一个能够打开基础研究、药物开发和分子水平诊断新领域的仪器系统，为癌症患者的辅助用药提