抑郁症是世界第四大疾病，以连续且长期的心情低落为主要临床特征，是现代人心理疾病最重要的类型，而且容易出现攻击性及自杀倾向。抑郁症的发病已开始出现低龄化趋势，但是抑郁症的医疗防治还处在识别率低的局面，只有不到10%的患者接受了相关的药物治疗。目前诊断该病的主要手段是问卷调查，然而，这种方法固有的主观性会导致高误诊率从而延误治疗进程，因此客观的诊疗手段亟待开发。相较于传统诊断技术，生物传感技术因其具有特异性强、灵敏度高、稳定性强、成本低、操作简便等众多优点，成为揭秘生命的解码器，能够将看不见的生理特征转换为可视信号，为抑郁症诊断提供了一种快速、简单和灵敏的新方法。
据麦姆斯咨询报道，近期，南开大学陈强教授团队研发了首个简单、环境友好的电化学生物传感平台，并用于抑郁症的研究。大量文献已经证明糖皮质激素受体α（GRα）是重度抑郁症发病机制中的关键因素。基于此，陈强教授团队设计了能够有效固定GRα抗体（AbGRα）的氨基酸功能化的金纳米颗粒，在诊断时AbGRα精准捕获靶标，最终将GRα浓度转变为电信号。相较于传统定性和半定量的方法，该传感器可以准确定量靶标的浓度，检测范围为0.001 ~ 500 ng/mL，检测限为0.283 pg/mL。此外，该传感器无需大量样本或二抗孵育，即可准确鉴别健康大鼠和抑郁大鼠海马体和血细胞中的靶标差异以实现抑郁症的快速诊断。不仅如此，该传感器还可以鉴别大鼠治疗前后的差异以实现药物疗效评估。这种独特的生物传感器为抑郁症诊断和抑郁症相关有效药物的机制研究提供了一体化的解决方案。
图1：用于抑郁症研究的双功能生物传感平台示意图
图2：GRα-BSA-AbGRα-AA-AuNPs@IL-rGO的合成过程
陈强教授团队通过不同小鼠模型考察了该传感器在抑郁症诊断及药效学评估中的应用价值。通过对照组（健康组）、模型组（抑郁症组）和药物组（氟西汀抑郁症组）小鼠模型的建立，成功验证了生物传感新方法和传统方法在海马体和血液中检测的高度一致性。研究人员利用该传感器测试了从不同组收集的样品，与对照组相比，该传感器能精准判定模型组指标的显著升高，以及药物组的有效缓解，因此该传感器完全适用于评估氟西汀对大鼠的药物疗效。而且该传感器在复杂环境中具有强有力的抗干扰能力，能够在加入不同干扰物质的环境中保持检测的稳定性。该传感器出色的分析性能为抑郁症研究提供了一种新的思路和方法。
图3：（a）动物治疗示意图；（b）Elisa试验；（c）Western-blot试验；（d）构建传感器对海马体中GRα的检测；（e）构建传感器对血细胞中GRα的检测
陈强教授团队报道的这种针对抑郁症研究的客观评价生物传感平台，在海马体及血液样本中首次实现了抑郁症的快速诊断和药物评估。该方法有效地克服了问卷调查的高误诊率缺陷，并且可以在复杂的生物样本中特异性检测疾病关键指标，具有广阔的临床应用前景。该团队多年来研究工作集中于生物传感技术的基础理论研究与实际多场景应用，将生物传感技术广泛地应用于分子间相互作用分析、中药作用机理及方剂配伍规律研究、疾病早期筛查、可穿戴设备研发及农药残留检测等跨学科研究，尤其是具有中药特色的生物传感体系，为现代科学解读中医药原理提供新技术和新方法。
相关成果以"Multifunctional amino acids empowering bifunctional biosensing platform for depression study"为题发表在Biosensors & Bioelectronics期刊上。南开大学生命科学学院的陈强教授和助理研究员焦隽博士为该研究工作的通讯作者，博士生杨胜楠为本论文的第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金，天津市科学技术委员会等项目的资助。
论文信息：
DOI: 10.1016/j.bios.2022.113972
