在应对 COVID-19 疫情的整个过程中，临床医生和研究人员都面临着一个棘手的问题，即如何扩大检测规模来满足需求。研究实验室过去习惯于每天仅处理数十个样品，而现在需要寻找危机解决方案时，每天要处理数千个样品。
无论是用于初期 COVID-19 研究的核酸检测，还是评估个人是否曾感染病毒并已建立免疫反应的抗体，都需要更高的样品通量。
这两种检测固然都很重要，但由于研究人员需要回答以下问题，对抗体检测的需求势必会增加：有多少人群感染过 SARS-CoV-2 病毒？我们离实现群体免疫还有多远？哪些候选疫苗显示出疗效？
本文将探讨如何扩大抗体检测研究规模。
实验室工作 vs 物流系统
为确定个体血清中是否存在特定类型的抗体，通常采用一种名为 ELISA（酶联免疫吸附测定）的实验室检测方法分析该个体的血样。请参考我们最近详细介绍 ELISA 原理的文章。
现实操作中，ELISAs 检测在微孔板这种专用容器中进行。正如集装箱可在全球范围内高效运送大量货物，微孔板可用作实验室处理大量样品的平台。用于 ELISAs 的典型微孔板有 96 个独立的孔，意味着数十个样品以及必要的实验对照可在一个手机大小的容器中进行处理。
虽然这种同时运行多个样品的能力极大提高了 ELISA 抗体检测研究的效率，但 ELISA 仍是一个多步骤过程。ELISA 的连续操作步骤包括添加不同试剂、洗涤去除未结合的抗体，以及最后用分光光度计检测反应信号。虽然在微孔板中处理数十个样品有诸多优势，但 COVID-19 研究还面临着处理数百个微孔板的挑战。
支持微孔板运行的自动化硬件
最终使集装箱运输彻底改变全球商业的并非集装箱本身，而是其标准化的尺寸促进了基础设施的开发，从而大大简化了其通过物流网络的流动。同样，微孔板的出现也促进了处理此类样品的专用实验室仪器的开发。
BioTek Instruments（现已加入安捷伦）设计并生产用于移动微孔板中液体的专用设备以及检测微孔板中样品的检测设备（如分光光度计）。鉴于 ELISA 过程中涉及的许多步骤都是繁琐的重复工作，BioTek Instruments 生产的设备有助于 ELISA 研究工作流程的自动化。
虽然 BioTek 等厂商生产的仪器能够在微孔板上执行特定操作，但仍然需要“手”来为这些仪器提供微孔板。在此，实验室自动化即扩展到机械臂的范畴，例如专用于移动微孔板的 Agilent BenchCel。
创建自动化 ELISA 平台
随着 COVID-19 疫情的迅速蔓延，对抗体研究（特别是使用 ELISA 的研究）的需求日益增长，安捷伦自动化部门和 BioTek 的同事发现了整合这些仪器的市场潜力。在 BioTek 移液器和酶标仪之间加入 BenchCel 微孔板操纵器后，这一紧凑的台式系统解决方案能够自动执行 ELISA 工作流程的几乎所有步骤，每天可处理成千上万个研究样品。
为创建自动化 ELISA 平台以便为大型研究实验室提供可行的解决方案，各团队都开始着手开发必需的软件和硬件，以便将各仪器组合成一个系统。即使分隔多地，几个团队仍在协同工作 — 从日夜暄闹的湾区到常年静谧的佛蒙特州小镇，大家不仅跨越了东西海岸的距离，还克服了因社交距离规定隔离在各自家庭办公室和地下室的不便。
在开展工作的两个月内，团队完成了必需的开发工作，实现了系统集成，并有望在几周内将设备运送至进行 COVID-19 抗体研究的实验室。