1. Triplexed CEA-NSE-PSA Immunoassay Using Time-Gated Terbium-to-Quantum Dot FRET
- Author
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Anne Incamps, Shashi Bhuckory, Xue Qiu, Niko Hildebrandt, K. David Wegner, Yu-Tang Wu, Travis L. Jennings, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), NanoBioPhotonics (NANO), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), BAM Bundesanstalt für Materialforschung u. -prüfung, Ocean University of China (OUC), ThermoFisher, Cellules Souches, Plasticité Cellulaire, Médecine Régénératrice et Immunothérapies (IRMB), Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier), ThermoFisher Scientific, Thermofisher Scientific, Chimie Organique et Bioorganique : Réactivité et Analyse (COBRA), Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie Organique Fine (IRCOF), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hildebrandt, Niko, Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM), Institut de Chimie Organique Fine (IRCOF), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-16-CE09-0015,NEUTRINOS,Suivi des interactions biologiques par détection optique ultrasensible à base de nanoparticules(2016)
- Subjects
[SDV]Life Sciences [q-bio] ,Pharmaceutical Science ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,[PHYS] Physics [physics] ,Analytical Chemistry ,PSA ,Carcinoembryonic antigen ,CEA ,NSE ,[CHIM] Chemical Sciences ,Drug Discovery ,Fluorescence Resonance Energy Transfer ,[PHYS]Physics [physics] ,Immunoassay ,multiplexing ,biology ,medicine.diagnostic_test ,Chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Fluorescence ,3. Good health ,[SDV] Life Sciences [q-bio] ,Chemistry (miscellaneous) ,Molecular Medicine ,Kallikreins ,fluorescence ,0210 nano-technology ,Plate reader ,010402 general chemistry ,GPI-Linked Proteins ,Article ,lcsh:QD241-441 ,lcsh:Organic chemistry ,Quantum Dots ,medicine ,[CHIM]Chemical Sciences ,Humans ,lanthanides ,Physical and Theoretical Chemistry ,Terbium ,Detection limit ,Chromatography ,Organic Chemistry ,Prostate-Specific Antigen ,0104 chemical sciences ,Carcinoembryonic Antigen ,Förster resonance energy transfer ,Immunoglobulin G ,biology.protein ,nanoparticles ,biosensing ,Luminescence ,Biosensor - Abstract
Time-gated Fö, rster resonance energy transfer (TG-FRET) between Tb complexes and luminescent semiconductor quantum dots (QDs) provides highly advantageous photophysical properties for multiplexed biosensing. Multiplexed Tb-to-QD FRET immunoassays possess a large potential for in vitro diagnostics, but their performance is often insufficient for their application under clinical conditions. Here, we developed a homogeneous TG-FRET immunoassay for the quantification of carcinoembryonic antigen (CEA), neuron-specific enolase (NSE), and prostate-specific antigen (PSA) from a single serum sample by multiplexed Tb-to-QD FRET. Tb&ndash, IgG antibody donor conjugates were combined with compact QD-F(ab&rsquo, )2 antibody acceptor conjugates with three different QDs emitting at 605, 650, and 705 nm. Upon antibody&ndash, antigen&ndash, antibody sandwich complex formation, the QD acceptors were sensitized via FRET from Tb, and the FRET ratios of QD and Tb TG luminescence intensities increased specifically with increasing antigen concentrations. Although limits of detection (LoDs: 3.6 ng/mL CEA, 3.5 ng/mL NSE, and 0.3 ng/mL PSA) for the triplexed assay were slightly higher compared to the single-antigen assays, they were still in a clinically relevant concentration range and could be quantified in 50 µ, L serum samples on a B·, R·, A·, H·, M·, S KRYPTOR Compact PLUS clinical immunoassay plate reader. The simultaneous quantification of CEA, NSE, and PSA at different concentrations from the same serum sample demonstrated actual multiplexing Tb-to-QD FRET immunoassays and the potential of this technology for translation into clinical diagnostics.
- Published
- 2020