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Enzyme-based digital bioassay technology – key strategies and future perspectives
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2022-07-14 , DOI: 10.1039/d2lc00223j Hiroyuki Noji 1 , Yoshihiro Minagawa 1 , Hiroshi Ueno 1
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2022-07-14 , DOI: 10.1039/d2lc00223j Hiroyuki Noji 1 , Yoshihiro Minagawa 1 , Hiroshi Ueno 1
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Digital bioassays based on single-molecule enzyme reactions represent a new class of bioanalytical methods that enable the highly sensitive detection of biomolecules in a quantitative manner. Since the first reports of these methods in the 2000s, there has been significant growth in this new bioanalytical strategy. The principal strategy of this method is to compartmentalize target molecules in micron-sized reactors at the single-molecule level and count the number of microreactors showing positive signals originating from the target molecule. A representative application of digital bioassay is the digital enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Owing to their versatility, various types of digital ELISAs have been actively developed. In addition, some disease markers and viruses possess catalytic activity, and digital bioassays for such enzymes and viruses have, thus, been developed. Currently, with the emergence of new microreactor technologies, the targets of this methodology are expanding from simple enzymes to more complex systems, such as membrane transporters and cell-free gene expression. In addition, multiplex or multiparametric digital bioassays have been developed to assess precisely the heterogeneities in sample molecules/systems that are obscured by ensemble measurements. In this review, we first introduce the basic concepts of digital bioassays and introduce a range of digital bioassays. Finally, we discuss the perspectives of new classes of digital bioassays and emerging fields based on digital bioassay technology.
中文翻译：
基于酶的数字生物测定技术——关键战略和未来展望
基于单分子酶反应的数字生物测定代表了一类新的生物分析方法，能够以定量方式对生物分子进行高灵敏度检测。自 2000 年代首次报道这些方法以来，这种新的生物分析策略有了显着增长。该方法的主要策略是在单分子水平上划分微米级反应器中的目标分子，并计算来自目标分子的显示阳性信号的微反应器的数量。数字生物测定的代表性应用是数字酶联免疫吸附测定 (ELISA)。由于它们的多功能性，各种类型的数字 ELISA 已被积极开发。此外，一些疾病标志物和病毒具有催化活性，因此，已经开发出针对此类酶和病毒的数字生物测定法。目前，随着新的微反应器技术的出现，该方法的目标正在从简单的酶扩展到更复杂的系统，例如膜转运蛋白和无细胞基因表达。此外，已开发出多重或多参数数字生物测定法来精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。该方法的目标是从简单的酶扩展到更复杂的系统，例如膜转运蛋白和无细胞基因表达。此外，已开发出多重或多参数数字生物测定法来精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。该方法的目标是从简单的酶扩展到更复杂的系统，例如膜转运蛋白和无细胞基因表达。此外，已开发出多重或多参数数字生物测定法来精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。已开发出多重或多参数数字生物测定法，以精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。已开发出多重或多参数数字生物测定法，以精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。
更新日期：2022-07-14
中文翻译：
基于酶的数字生物测定技术——关键战略和未来展望
基于单分子酶反应的数字生物测定代表了一类新的生物分析方法，能够以定量方式对生物分子进行高灵敏度检测。自 2000 年代首次报道这些方法以来，这种新的生物分析策略有了显着增长。该方法的主要策略是在单分子水平上划分微米级反应器中的目标分子，并计算来自目标分子的显示阳性信号的微反应器的数量。数字生物测定的代表性应用是数字酶联免疫吸附测定 (ELISA)。由于它们的多功能性，各种类型的数字 ELISA 已被积极开发。此外，一些疾病标志物和病毒具有催化活性，因此，已经开发出针对此类酶和病毒的数字生物测定法。目前，随着新的微反应器技术的出现，该方法的目标正在从简单的酶扩展到更复杂的系统，例如膜转运蛋白和无细胞基因表达。此外，已开发出多重或多参数数字生物测定法来精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。该方法的目标是从简单的酶扩展到更复杂的系统，例如膜转运蛋白和无细胞基因表达。此外，已开发出多重或多参数数字生物测定法来精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。该方法的目标是从简单的酶扩展到更复杂的系统，例如膜转运蛋白和无细胞基因表达。此外，已开发出多重或多参数数字生物测定法来精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。已开发出多重或多参数数字生物测定法，以精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。已开发出多重或多参数数字生物测定法，以精确评估样本分子/系统中的异质性，这些异质性被整体测量所掩盖。在这篇综述中，我们首先介绍了数字生物测定的基本概念，并介绍了一系列数字生物测定。最后，我们讨论了基于数字生物测定技术的新型数字生物测定和新兴领域的前景。
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