近日，一种突破性微芯片技术实现了在90分钟内揭示人体抗病毒免疫反应机制，其核心创新在于将复杂的生物传感、核酸扩增和信号检测系统集成于微型化平台。该技术结合了多学科交叉优势，以下为关键技术与应用解析：#

"这项技术使我们能在疫苗接种或病原暴露后快速捕捉抗体的进化轨迹，"斯克里普斯研究所整合结构生物学与计算生物学系教授、2025年6月3日发表于《自然·生物医学工程》的论文资深作者安德鲁·沃德表示，"我们从未能在如此小剂量血液样本和如此短暂时间尺度上实现这种观测。"

当人体遭遇病毒感染或疫苗接种时，免疫系统会生成新型抗体识别外来入侵者。部分抗体能有效对抗病原体，另一些则仅呈现弱结合状态。精确解析优质抗体与病毒的结合位点，对于优化疫苗设计具有关键意义——科学家需要构建能诱导强烈且稳定免疫应答的疫苗体系。

"若能明确哪些特异性抗体能产生最有效的病毒防护反应，我们就能逆向工程化新型疫苗来激发这些抗体，"论文第一作者、斯克里普斯研究所研究生莉·休沃尔解释道。

2018年，沃德实验室首创基于冷冻电镜的多克隆表位定位技术（EMPEM）。该突破性方法虽能可视化血清抗体与病毒的相互作用，但也存在局限：完整检测周期需耗时一周，且需消耗较大量血液样本。

"新冠疫情期间，我们迫切需要更迅捷的解决方案，"参与主导该研究的斯克里普斯研究所科学家阿尔巴·托伦茨·德拉佩尼亚表示，"我们决定从底层重新构建技术框架。"

新型微流控电镜多克隆表位定位系统（mEM）仅需4微升人或动物血液样本——相较原EMPEM技术减少百倍样本量。样本注入可重复使用的微型芯片后，病毒蛋白被固定于特殊表面。抗体随血流经芯片时与目标蛋白特异性结合。随后，携带抗体的病毒蛋白复合体被温和洗脱，经标准电镜制样流程即可成像。全过程仅需约90分钟。

研究团队通过流感、SARS-CoV-2和HIV疫苗接种/感染的人鼠模型验证mEM效能。新技术不仅快速绘制抗体-病毒互作图谱，其灵敏度更超越EMPEM：成功揭示流感与冠状病毒表面未被EMPEM检测到的新型抗体结合位点。

为追踪小鼠接种疫苗后抗体的时序演变，研究团队在不同时间点采集微量血液样本。

"基于EMPEM的样本量需求，这种纵向研究模式过去根本无法实现，"休沃尔强调，"能对个体进行持续动态观测令人振奋。"

研究团队正致力于系统自动化与高通量改造，目标实现数十样本的并行处理。长远而言，mEM有望发展成为冠状病毒至疟疾等多病原体疫苗研发的标准化监测工具。

"该技术在样本稀缺或需快速获取初步结论的研究场景中具有显著优势，"托伦茨·德拉佩尼亚补充道，"随着系统简化与流程优化，我们希望更多科研人员能受益于该技术。"

该研究共同作者包括：斯克里普斯研究所的丽贝卡·德帕瓦·弗罗伊斯·罗查、格蕾丝·吉布森、米歇尔·路易、桑迪亚·班加鲁、安迪·S·特兰、加布里埃尔·奥佐罗夫斯基、布兰卡·乔卡洛·鲁伊斯、内森·博伊特勒、托马斯·F·罗杰斯、丹尼斯·R·伯顿和安德鲁·B·沃德；麻省总医院-麻省理工-哈佛大学拉根研究所的谢振飞和法昆多·D·巴蒂斯塔；耶鲁大学医学院的苏巴西斯·莫汉蒂和阿尔伯特·C·肖。

本研究获得美国国立卫生研究院（AI136621、AI089992和AI144462）及比尔及梅琳达·盖茨基金会（INV-002916）资助。