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Electrografted Laser-Induced Graphene: Direct Detection of Neurodegenerative Disease Biomarker in Cerebrospinal Fluid
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2024-08-15 , DOI: 10.1021/acssensors.4c01150 Omair Adil 1 , Comfort Adeyeye 2 , Mohtashim H Shamsi 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2024-08-15 , DOI: 10.1021/acssensors.4c01150 Omair Adil 1 , Comfort Adeyeye 2 , Mohtashim H Shamsi 1
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There are more than 50 neurodegenerative disorders, and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is one of the most common disorders that poses diagnostic and treatment challenges. The poly glycine–proline (polyGP) dipeptide repeat is a toxic protein that has been recognized as a pharmacodynamic biomarker of C9orf72-associated (c9+) ALS, a subtype of ALS that originates from genetic mutation. Early detection of polyGP will help healthcare providers start timely gene therapy. Herein, we developed a label-free electrochemical immunoassay for the simple detection of polyGP in unprocessed cerebrospinal fluid (CSF) samples collected from ALS patients in the National ALS Biorepository. For the first time, an electrografted laser–induced graphene (E-LIG) electrode system was employed in a sandwich format to detect polyGP using a label-free electrochemical impedance technique. The results show that the E-LIG-modified surface exhibited high sensitivity and selectivity in buffer and CSF media with limit of detection values of 0.19 and 0.27 ng/mL, respectively. The precision of the calibration model was better in CSF than in the buffer. The E-LIG immunosensor can easily select polyGP targets in the presence of other dipeptide proteins translated from the c9 gene. Further study with CSF samples from ALS patients demonstrated that the label-free E-LIG-based immunosensor not only quantified polyGP in the complex CSF matrix but also distinguished between c9+ and non-c9– ALS patients.
中文翻译：
电接枝激光诱导石墨烯：直接检测脑脊液中的神经退行性疾病生物标志物
神经退行性疾病有 50 多种，其中肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 是最常见的疾病之一，给诊断和治疗带来了挑战。聚甘氨酸-脯氨酸 (polyGP) 二肽重复序列是一种有毒蛋白质，已被认为是 C9orf72 相关 (c9+) ALS（源自基因突变的 ALS 亚型）的药效生物标志物。早期检测 PolyGP 将帮助医疗保健提供者及时开始基因治疗。在此，我们开发了一种无标记电化学免疫测定法，用于简单检测从国家 ALS 生物样本库中的 ALS 患者收集的未处理脑脊液 (CSF) 样本中的聚 GP。首次采用三明治形式的电接枝激光诱导石墨烯（E-LIG）电极系统，使用无标记电化学阻抗技术检测聚GP。结果表明，E-LIG 修饰的表面在缓冲液和 CSF 培养基中表现出高灵敏度和选择性，检测限分别为 0.19 和 0.27 ng/mL。 CSF 中的校准模型精度优于缓冲液中的校准模型。在存在从 c9 基因翻译的其他二肽蛋白的情况下，E-LIG 免疫传感器可以轻松选择 PolyGP 靶标。对 ALS 患者脑脊液样本的进一步研究表明，基于 E-LIG 的无标记免疫传感器不仅可以量化复杂脑脊液基质中的 PolyGP，还可以区分 c9+ 和非 c9- ALS 患者。
更新日期：2024-08-15
中文翻译：
电接枝激光诱导石墨烯：直接检测脑脊液中的神经退行性疾病生物标志物
神经退行性疾病有 50 多种，其中肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 是最常见的疾病之一，给诊断和治疗带来了挑战。聚甘氨酸-脯氨酸 (polyGP) 二肽重复序列是一种有毒蛋白质，已被认为是 C9orf72 相关 (c9+) ALS（源自基因突变的 ALS 亚型）的药效生物标志物。早期检测 PolyGP 将帮助医疗保健提供者及时开始基因治疗。在此，我们开发了一种无标记电化学免疫测定法，用于简单检测从国家 ALS 生物样本库中的 ALS 患者收集的未处理脑脊液 (CSF) 样本中的聚 GP。首次采用三明治形式的电接枝激光诱导石墨烯（E-LIG）电极系统，使用无标记电化学阻抗技术检测聚GP。结果表明，E-LIG 修饰的表面在缓冲液和 CSF 培养基中表现出高灵敏度和选择性，检测限分别为 0.19 和 0.27 ng/mL。 CSF 中的校准模型精度优于缓冲液中的校准模型。在存在从 c9 基因翻译的其他二肽蛋白的情况下，E-LIG 免疫传感器可以轻松选择 PolyGP 靶标。对 ALS 患者脑脊液样本的进一步研究表明，基于 E-LIG 的无标记免疫传感器不仅可以量化复杂脑脊液基质中的 PolyGP，还可以区分 c9+ 和非 c9- ALS 患者。
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