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生物素-（链霉）亲和素系统及其在体外诊断试剂中的应用

（中国器审2024-02-28）

一、前言

生物素-亲和素（链霉亲和素）系统因其具有的特异性高亲和力和级联放大效应，已被广泛应用于临床检验领域当中。样本中高浓度生物素可能会对该检测系统产生干扰。日常的生物素摄入量通常不会产生干扰，但是近来随着高剂量生物素的摄入以及更高剂量生物素的治疗措施，生物素对体外诊断试剂的干扰以及对临床检验造成的风险引起人们广泛关注。由于高剂量生物素的摄入人群分布评估差异很大，因此引起的不良事件也多有报道。由于在一项药物临床实验中观察到因生物素干扰引起的检测结果不准确而导致严重不良事件，FDA先后出台了应对生物素干扰的警示信息及相应指南。IVD生产企业也采取不同的措施来降低生物素干扰的影响。以下从生物素-亲和素系统、生物素干扰机制、解决干扰的方法、对监管的思考等几个方面对该问题进行探讨。

二、生物素-亲和素系统

生物素（biotin），又称为维生素B7，维生素H，辅酶R，是一种水溶性维生素，分子量仅有244.31Da，在细胞中作为一种重要的辅酶，参与多条代谢途径，如糖代谢、脂肪酸合成、氨基酸代谢、糖原异生等。在体内生物素存在结合与游离两种形态，大约12%的生物素是共价结合，7%为可逆结合，其余80%左右为游离生物素。人体需要从外界摄入生物素来满足自身需求，通常通过膳食补充即可。生物素天然存在于多种食物（如蛋、肉、谷物、绿色蔬菜等）中，也可由肠道细菌合成。在复合维生素、孕期维生素以及促进头发、皮肤和指甲生长的营养品中也含有较高计量生物素。此外高剂量的生物素也可非处方用于糖尿病、脂代谢异常、生物素合成酶缺乏、羧化酶缺乏以及周围神经病变的医学用途。

图1.生物素的结构

亲和素（avidin）是一种糖蛋白，分子量为67~68kd，每个分子由四个亚基组成，能够与4个生物素紧密结合。Neutravidin和链霉亲和素（streptavidin）类似，是去除糖基化的亲和素，分子量小于avidin，偏中性，其保留了对生物素的高亲和力，但是非特异结合特性降低。链霉亲和素从亲和素链霉菌（Streptomycesavidinii）中分离，因其更低的非特异性而得到广泛应用。

生物素-亲和素系统（Biotin-（Strept）Avidin?System，BAS）是70年代末发展起来的一种新型生物反应放大系统。生物素可与大多数蛋白、酶及其他分子的氨基共价结合形成偶联物，亲和素也可通过共价键连接到修饰的磁珠、固相载体等介质上，而1分子亲和素可与4分子生物素以非共价键的形式形成高亲和力的结合，并且可以耐受pH值的变化、去污剂、多次洗脱步骤、螯合剂以及其他极端反应条件（如温度）。生物素与亲和素之间的高亲和力与级联放大效应使BAS的免疫标记和有关的示踪分析更加灵敏，在不同检测系统在医学检验领域得到广泛应用。大约85%常见的化学发光分析仪采用了基于BAS的检测方法。

三、样本中的生物素对BAS检测系统的干扰

1.生物素干扰的机制

生物素干扰是基于BAS的检测方法中普遍存在的问题。采用亲和素-生物素系统进行免疫检测时，如果待测样本中存在高浓度的游离生物素，将与生物素化抗体竞争结合亲和素的结合位点，若超过耐受的阈值，有可能影响检测结果。

生物素干扰生物素化免疫检测的机制因检测原理不同而不同。生物素的干扰在竞争法和夹心法中表现出相反的方向。当生物样本含有过量的生物素时，生物素会与生物素化抗体或抗原竞争结合到链霉亲和素包被的磁性表面，导致生物素化抗体或抗原的捕获减少。过量的生物素会在夹心免疫测定中产生错误的低结果，因为测定信号与分析物浓度成正比。在竞争性免疫测定中，过量的生物素会导致结果错误地升高，因为测定信号与分析物浓度成反比。竞争法通常用于小分子的检测，如睾酮，雌二醇、皮质醇、类固醇、T3（三碘甲状腺原氨酸）和T4、羟基维生素D等。已有多篇文献描述了生物素干扰的具体细节。

2.生物素干扰依赖于几个因素：免疫检测试剂的组成及检测原理、患者服用生物素的剂量，样本中生物素的浓度，以及从最后一次服用生物素到样本采集的时间间隔等。

外源过量生物素不太会对不采用生物素和链霉亲和素系统的检测方法产生干扰，对于采用生物素-亲和素系统的检测试剂则需要充分评估生物素可能产生的干扰。

每日摄入的生物素在不同年龄与状态的人群中参考量不同。美国推荐的生物素摄入量不同人群有所不同，总体在5~35μg/d的范围。中国居民膳食生物素参考摄入量AI适宜摄入量）值为5~50μg/d。

高剂量的摄入生物素有可能使人体样本中的生物素超过检测试剂的阈值从而干扰检测结果。以美甲、护肤、美发为目的生物素摄入可高达1250~2500μ