免疫分析方法20070321
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临床分析中的免疫分析技术免疫分析技术在临床分析中的应用随着医学研究的不断深入和发展,免疫分析技术在临床分析中扮演着重要的角色。
它以其快速、敏感、准确的特点,成为了检测和诊断疾病的首选方法。
本文将从免疫分析技术的原理、类型、应用等方面进行分析与探讨。
一、免疫分析技术的原理免疫分析技术是一种利用抗原与抗体之间特异性相互作用的方法。
该原理基于人体免疫系统通过产生抗体来抵御感染。
在免疫分析中,我们利用抗原与抗体之间的结合反应,来检测和测定抗原或抗体的存在和浓度。
免疫分析技术可分为免疫层析、免疫电泳、免疫放射法、免疫染色法等。
二、常见的免疫分析技术1. 免疫层析法免疫层析法是一种便捷且应用广泛的免疫分析技术。
它基于在试纸或膜上,通过抗原与抗体的结合反应,在样本中快速检测出目标物质的存在与否。
免疫层析法在妇产科、感染病等领域有着重要的应用。
2. 免疫电泳法免疫电泳法是一种将样品中的抗原或抗体进行电泳分离和检测的方法。
其原理是根据抗原与抗体的电泳迁移速度和特定的电泳条件,来实现对抗原或抗体的分离和定量。
这种技术在肿瘤标志物检测、自身免疫性疾病诊断等方面具有重要应用。
3. 免疫放射法免疫放射法利用放射性同位素标记的抗体来检测样本中的抗原或抗体。
该方法具有高度的敏感性和准确性,能够对微量物质进行测定。
免疫放射法在临床检验中常用于激素测定、临床药物监测等方面。
4. 免疫染色法免疫染色法是一种利用抗体与标记物质相结合来检测样本中目标抗原的方法。
它通过特定的检测试剂和染色方法,将抗原与标记物质染色,然后观察和分析染色的程度和区域,以确定抗原的存在和分布。
免疫染色法在病理学、免疫组化等领域有着广泛的应用。
三、免疫分析技术的临床应用1. 疾病的早期诊断免疫分析技术在疾病的早期诊断中起着至关重要的作用。
通过检测血清中的特定抗体或抗原,可以帮助医生尽早发现疾病的存在,并采取相应的治疗措施。
例如,在乳腺癌筛查中,通过测定血清中的肿瘤标志物CA15-3,可以帮助医生尽早发现患者的异常情况。
内外标记免疫分析技术研究现状标记免疫分析是一大类超灵敏度,高特异性检测技术的总称,因其具有许多独特优点,已广泛应用于基础医学和临床各领域。
它们的基本原理相同,仅依标记物的不同而最终测量所发出的信号而异。
虽然文献报告的方法已有10余种,但有推广应用价值或已被广泛应用的主要有:放射免疫分析(RIA)、酶免疫分析(EIA)、时间分辨荧光免疫分析(TRFIA)和化学发光免疫分析(CLIA)等。
以下仅就这四种分析技术研究现状和前景作简要介绍。
放射免疫分析一、试管固相法[1]当前RIA发展的方向是以试管固相作为取代常规液相法的换代技术。
试管固相法在抗原、抗体免疫反应完成后不必加分离剂和低温离心程序,只需测量管的放射性便可得出待测物浓度,操作简便快速,适合大量临床样品的检测。
尤其以洗涤代替分离和离心,降低了非特异性结合,提高了方法精密度和准确性。
固相抗原或抗体的包被,常规物理吸附法,所包被蛋白质的量小,均一性差,仅适合双位点夹心法。
1990年Causse等[2]提出以顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚体处理聚苯乙烯管进行活化,以共价键结合包被,提高了包被的牢固性、均一性和蛋白质的量。
但因工艺流程复杂,难以推广。
我们在实验研究中发现,向试管内加一种双功能基团偶联剂处理试管,类似共价键结合包被,获得满意结果。
最近国外厂家已研制出氨基活化和琥珀酰亚胺酯活化,以共价键取代物理吸附,从根本上解决了固相抗体或抗原的质量问题,完全满足不同反应模式的要求。
试管固相RIA,其反应模式也相应地进行了改进,目前应用的有下列数种。
1.固相二抗竞争法:此模式是将二抗制成固相管作为通用分离技术,应用范围广。
测定时将125I标记抗原,待测样品和稀释第一抗体加至二抗固相管中温育,洗涤后测量放射性。
2.亲和素固相竞争法:将亲和素包被制成固相管,取第一抗体生物素化。
测定时取125I标记抗原,生物素化抗体和待测样品加至固相亲和素管中温育,洗涤后测放射性。
此固相管不仅可以通用,且灵敏度有所提高。
免疫分析法免疫分析法1,熟悉免疫分析法的基础知识,了解放射免疫分析法,酶免疫分析法,化学发光免疫分析法,荧光免疫分析法第一:概述基本原理基本条件方法分类免疫分析法(Immunoassay,IA):是指以特异性抗原-抗体反应为基础的分析方法.1959年,由美国Yallow和Berson等人将放射性同位素示踪技术的高灵敏性和免疫反应的高特异性结合起来,首先测定了糖尿病人血浆中的胰岛素含量,从而创立了放射免疫分析方法(Radioimmunoassay,RIA).酶免疫分析法,化学发光免疫分析法,荧光免疫分析法,时间分辩免疫分析方法等.一,基本原理(一)竞争抑制原理实质都是抗原一抗体竞争结合反应Ag*:标记抗原 Ag:未标记抗原Ab:特异抗体Ag*-Ab:标记抗原-抗体结合物, Ag-Ab代表未标记抗原一抗体结物K:平衡常数(K=K1/K2).抗原-抗体反应须满足以下条件:Ag*与Ag(待测物)必须是相同的生物活性物质;所加入Ag*和Ab的量应是固定的;Ag*与Ag的量之和应大于Ab的结合位点;Ag*,Ag及Ab须处在同一反应体系中.这种竞争抑制的数量关系成为免疫分析的定量基础(二)竞争抑制曲线(剂量反应曲线)用待测物的标准品配置一系列已知浓度的标准溶液,再加入一定量的标记抗原和抗体,待抗原抗体反应达到平衡后,测定系列标准溶液的Ag*-Ab的结合率.B代表结合的标记抗原;F代表游离的标记抗原;T代表总的标记抗原.B/F-[Ag]B/(B+F)×100%-[Ag](三)抗原一抗体反应的特点1.特异性一种抗原分子只能与由它刺激产生的抗体发生特异性结合反应.抗原的特异性主要取决于抗原决定簇(Cluster)的数量,性质及立体构型.抗体的特异性则取决于抗原结合段(fragment of antigen binding,IgFab)与相应抗原决定簇的结合能力.交叉反应(cross reaction):结构相近似的其它药物或化合物与抗体的结合.2.可逆性抗原与抗体的特异性结合是由于两者的分子结构及立体构型相互吻合,它仅发生在分子的表面,并依靠抗原一抗体分子间的静电力作用,疏水作用,氢键作用及范德华引力等而存在.是可逆反应,改变反应条件可使结合物发生水解.3.最适比例性抗原抗体的结合反应具有一定的量比关系.只有当抗原抗体两者的分子比例合适时,才能发生最强的结合反应.以沉淀免疫反应为例二,基本条件三种基本试剂:标记抗原,未标记抗原和特异抗体(一)抗原及其制备1.全抗原与半抗原抗原(Antigen):能在机体中引起特异性免疫应答反应的物质.物质的抗原性包括免疫原性和抗原特异性.免疫原性(Immunogenicity):抗原注入动物体内后能促使动物产生特异抗体.抗原特异性(Antigenic Specifiety):抗原能与特异抗体相作用的性质.1.全抗原与半抗原全抗原:同时具有免疫原性和抗原特异性的物质.半抗原(Hapten):只能与特异抗体作用但不引起机体免疫应答的物质.人工完全抗原:药物(半抗原) 本身不具免疫原性,只有当它们与某些大分子的载体物质(如蛋白质或多肽)共价结合后,才具有免疫原性.这种小分子半抗原和大分子载体物质结合后所形成的全抗原.2.人工抗原的制备(1) 载体(carrier)的选择:作为载体应考虑药物与载体结合后其免疫活性是否高,溶解度是否大,对化学反应合有机溶剂导致的变形作用有足够的抵抗力,价廉易得载体的本质是蛋白质-动物血清蛋白最常用.牛血清白蛋白(BSA), 兔血清白蛋白(RSA),人血清白蛋白(HSA)(2) 半抗原的选择药物本身必须具有合适的活性官能团,如-COOH,-NH2,-OH,-C=O 等.(3)载体与半抗原的结合①碳二亚胺法利用碳二亚胺为缩合剂,将药物分子中的羧基与蛋白质分子中的氨基相连形成肽键②混合酸酐法③戊二醛法④琥珀酸酐法⑤重氮化的对氨基苯甲酸法3.人工抗原的鉴定鉴定的目的:测定人工抗原(药物)与蛋白质的结合比光谱分析法化学分析法放射性同位素法(1)光谱分析法结合物水解后,光谱法测定水解药物和蛋白质的含量,从而推算出它们的分子结合比.(2)化学分析法利用三硝基苯磺酸钠或二硝基酚,测定蛋白质与半抗原结合前后游离氨基数目的差别.反应出蛋白质与药物的结合程度,可求出结合物中药物的含量.(3)放射性同位素标记法在制备人工抗原时,在已知量的药物中加入定量的放射性同位素标记药物,然后通过测定结合物中的放射性强度,便可计算出加入的标记药物的总量中已与蛋白质结合的比例.4.标准抗原(Standard antigen)标准抗原:在免疫测定中用来制作标准曲线或制备标记抗原用的药物标准品,是免疫分析的定量依据.蛋白质,多肽类可使用纯度较低的产品,但一般不应低于90%,尤其是其中不能含有化学结构相类似的干扰杂质,否则会使样品的测定结果偏高.(二)特异抗体的制备及鉴定1.特异抗体(Specific Antibody)特异抗体:(高度特异性)是指抗原(免疫原)作用于机体产生免疫反应,在血清中产生的能与该抗原特异性结合的免疫球蛋白.在免疫球蛋白中,免疫球蛋白G (IgG)含量最高(约占70%),是免疫分析中最常用的抗体.2.抗体的制备单克隆抗体(Monoclonal Antibody,McAb): 将预先免疫过的小鼠脾细胞与体外培养的骨髓瘤细胞,经细胞融合技术而得到的杂交瘤细胞.该瘤细胞通过体外培养,可大量复制,产生出特异的结构相同的均质抗体,此即单克隆抗体.多克隆抗体(Polyclonal Antibody)的制备是将抗原直接免疫动物而得到.抗体:单克隆抗体和多克隆抗体(抗血清)两大类(1)免疫原的制备免疫原(Immunogen):人工将抗原制成能刺激机体引起体液及细胞免疫反应的物质.水剂:抗原中加入一定量的无菌生理盐水所制成的免疫原.福氏完全佐剂(Freund's Complete Adjuvant):其制法是:取羊毛脂一石蜡油(1:3)混合,高压灭菌,等体积地与一定浓度的抗原混合,按3 mg/ml的量加入卡介苗,研磨或于无菌注射器中对拉,使之成为油包水的程度(放入冰水中不扩散)即可.福氏不完全佐剂在福氏完全佐剂中去掉卡介苗.(2)免疫接种动物家兔不仅对抗原的免疫反应较好,而且产生的抗体也较均一,是首选的免疫动物.羊,豚鼠微量免疫法的免疫抗原量在微克级内,常量免疫法的免疫抗原量通常在1~10 mg左右,大量免疫法的免疫抗原量在50~100 mg.(3)抗血清的获得采血时应注意无菌操作,尽可能将血放人面积较大的无菌容器中,先室温凝固30min左右,再放人30℃温箱约2h使凝固,最后放入4℃冰箱过夜.次日吸取血清,将血块用无菌的玻璃棒轻轻拨离并捣碎,在4000-10000 r/min离心20min,即得抗血清.大动物免疫羊部分采血家兔等小动物杀死动物一次性放血.3.抗体的鉴定(1)滴度(Titer)滴度又称效价或工作稀释度.滴度用免疫反应液中抗体(实指抗血清)的稀释度表示,稀释倍数越大,表示滴度越高.测定滴度可采用标记抗原法.RIA法测定抗血清的效价为例首先将抗血清用空白血清按比例稀释,然后精密吸取各稀释抗血清等量,分置若干支试管中,再于各试管中分别加入定量的放射性同位素标记药物(设放射性强度为T),温育.待反应达到平衡后,于反应液中加人分离剂(如沉淀剂),分离与抗体结合的标记药物(沉淀部分),测定各管中沉淀的放射性强度(B),并计算各管中标记药物的结合百分率(B/T%).当抗血清稀释度足够低时,其结合率趋于极值,该值称为"过量抗体结合率"(标记药物全被结合),如图中曲线的AB段,可用来衡量标记药物的质量.自AB段以后,随着抗血清稀释倍数增大,其标记药物的结合率逐渐降低,实际工作中多采用结合率为50%时(C点)的抗血清稀释度(D点).(2)活度(Avidity)活度:抗体与相应抗原的亲和力(Affinity).活度可反映出抗体分子和抗原分子之间的结合能力.活度高,表明形成抗原一抗体结合物的速度快而解离小.抗体活度高低与免疫分析方法的灵敏度密切相关,它主要表现在剂量反应曲线的斜率上,斜率越陡,表明活度越高,测定效果越好.(3)特异性(Specificity)特异性:抗原和抗体的结合能力与其它结构相类似的干扰物的结合能力的比较.如果抗体与抗原的结合能力越强,而与其它类似结构的干扰物结合能力(称为交叉反应)越弱,则说明抗体的特异性越强.三,方法分类1.按标记物的种类分(1)放射免疫分析(radioimmunoassay,RIA)(2)酶免疫分析(enzyme immunoassay,EIA)(3)化学发光酶免疫分析(chemiluminescent enzyme immunoassay,CIZIA)(4)荧光免疫分析法(fluorescence immunoassay,FIA)荧光免疫分析法底物标记荧光免疫分析(Substrate labeled fluorescence immunoassay,SLFM)荧光偏振免疫分析(fluorescence polarization immunoassay,FPIA)荧光淬灭免疫分析(Fluorescent Quenching Immunoassay,FQM)荧光增强免疫分析(Fluorescent Enchancement Immunoassay,FEIA)时间分辨荧光免疫分析(time-resolved fluorescence immunoassay,TRFIA)2.按是否加入分离剂分(1)均相免疫分析(Itomogeneous lmmunoassay)在某些免疫分析中,当抗原一抗体反应达到平衡后,反应液中结合的标记药物与游离的标记药物之中有一种不产生信号或信号消失,因此无需将反应液分作两相,即可在均相溶液中进行测定,故称为均相免疫分析.如酶放大免疫测定技术(enzyme multiplied immunoassay technique,EMIT) .(2)非均相免疫分析(heterogeneous immunoassay)在某些免疫分析中,当抗原一抗体反应达到平衡后,只有在反应液中加入分离剂,将游离标记药物和结合标记药物分开之后,才能测出各自部分的标记药物浓度.否则,测定的是两者的总浓度.由于这种信号的测定需将反应液分成液-固两相后,才能分别测定,故称为非均相免疫分析.如放射免疫测定(Radioimmunoassay,RIA)第二放射免疫分析放射性同位素标记抗原F与B的分离技术放射免疫测定仪标准曲线的制备与样品测定步骤方法评价应用举例放射免疫分析(Radioimmunoassay,RIA):利用放射性同位素的测量方法与免疫反应基本原理相结合的一种同位素分析技术.特点:灵敏度高,特异性强,样品用量少,标记物容易制备以及放射性强度容易检测一,放射性同位素标记抗原在体内药物分析中,常采用放射性同位素.放射性同位素是指能自发放射出射线而变成其它元素的不稳定同位素.放射性同位素在发生核衰变时,会发射出α-射线,β-射线及γ-射线.用相关仪器检测产生的射线,即可用于于定量分析.1.放射性强度放射性强度(严格说应为放射性活度):每秒钟放射性同位素的原子核发生的衰变数(desintegration per-second,dps),其单位为贝可(Bq).1贝可相当于每秒1次核衰变,即lBq=1dps.1居里是指每秒钟放射性同位素发生3.7×1010次核衰变.2.放射性比度放射性比度或称比放射性或比活性:放射性同位素单位重量或体积中所含的放射性强度. mci × g-1或mci×ml-13.放射性化学纯度(放化纯度)放化纯度是指供使用的放射性药物中所需要的标记药物的放射性强度占总放射性强度的百分比.一般实验要求放化纯度大于90%.(二)标记抗原(Iabeled Antigen)标记抗原又称放射性标记药物,供标记的药物通常应是待测药物的纯品.标记抗原的纯度决定RIA的特异性,而标记抗原的放射性比度则决定RIA的灵敏度.因此,标记抗原是RIA测定技术中最关键的成分.1.对标记抗原的一般要求①有高的放射性比度;②标记后抗原仍具有原来的抗原性;标记物稳定性要好,不致因辐射引起化合物分解.2.标记放射性同位素的选择125I的特点是:①化学性质活泼,易于标记;②标记物在衰变中放出的γ-射线能量较高,易于测定;③标记物的放射线半衰期相对较短,须经常标记;④碘原子的半径较大,标记后可改变药物的化学结构或掩盖药物分子的特异功能基团,易使药物分子的抗原性受到影响.3H的特点是:①用3H标记后的药物可获得较高的放射性比度;②标记后的药物的抗原性不会受到影响,因为氢原子的半径较小,且3H只是与药物分子的1H发生交换,不涉及化学元素的改变③ 3H的半衰期很长,可达12~16年;④ 3H发射出的β射线能量较低,须采用价格较贵的液体闪烁计数器才能测定其放射性强度.(三)标记方法1.125I标记抗原的制备取代反应将其标记在药物或药物的衍生物上.用碘标记时一般采用氧化法,常用的氧化剂有H2O2及氯胺T等,目前应用最多的是氯胺T.氧化法是指先用氧化剂将放射性碘离子(I-)氧化成游离的放射性碘分子(I2),然后再进行标记.大分子药物可直接采用放射性碘标记.小分子物质一般先将药物制成含酪氨酸,组氨酸或含酚基的衍生物,然后再进行标记,使药物分子中的氢被带正电荷的放射性碘取代.2.3H标记抗原的制备H标记可分为定位标记和非定位标记两种方法.非定位标记通常采用气体曝射法,即将药物与氚(3H)气密封在一起,放置几天或几周,使3H与药物分子的1H发生交换定位标记采用特殊的合成路线,即先将3H引入药物分子结构中的指定位置,制成含有不饱和双键的标记药物前体,然后再对双键部位进行催化加氚.这种制备3H标记物的方法称为定位标记.二,F与B的分离技术游离的标记药物(F)和结合的标记药物(B)1,沉淀法2,吸附法3,固相法4,双抗体法(一)沉淀法用蛋白沉淀剂将抗体沉淀,从而可使与蛋白(抗体)相结合的药物也一起沉淀下来,而游离的药物由于未与蛋白结合,便留在于溶液中.常用的沉淀剂:硫酸铵,亚硫酸氢钠,乙醇,异丙醇.方法:在免疫反应达到平衡后的反应液中加入一定量的饱和硫酸铵溶液,使最终浓度为1.6-2.0mol/L (约40%-50%的饱和度),立即混匀,在4℃条件下反应20~30min后,离心,分离沉淀物,用40%的硫酸铵饱和溶液洗涤沉淀,然后测定放射性强度.优点:快速,简便,价廉.缺点:不能使F和B完全分离,沉淀物对放射性标记抗原有非特异性吸附,因而空白值较高.(二)吸附法吸附法是利用固体吸附剂能在反应液中吸附游离抗原的原理而使F 与B分离.常用的吸附剂:右旋糖酐包裹的活性炭(Dextron Coated Carbon,DCC),纤维素,硅酸盐等.原理:DCC是利用活性炭的强吸附性和右旋糖酐的分子筛作用,使小分子的游离药物能通过分子筛的网眼被内层的活性碳选择性吸附,而与抗体相结合的药物由于分子体积大则不能通过网眼而被留在液相中.方法:当免疫反应达到平衡后,于反应液中加入DCC吸附剂,待吸附达平衡后,离心.离心后的结果正好与沉淀法相反,上清液中是与抗体相结合的标记药物(B),而沉淀中则是游离的标记药物(F).优点:快速,简便缺点:如药物一抗体结合物的离解常数较高时,测定结果不稳定.(三)固相法原理:通过物理涂敷或化学结合方法将抗体结合在不溶性固相载体表面,待抗原与抗体形成结合物(B)后就附在固相物上,而游离的抗原(F)则仍留在反应液中,从而实行分离.该法实质上是一种固相免疫测定法(solid-phase immunoassay),其固相本身就是一些特异的免疫吸附剂.常用的固相载体:葡聚糖凝胶,聚苯乙烯,纤维素,试管等.方法:采用试管固相法,即将抗体直接附着于试管底部的内壁上,测定时于试管中加入样品和试剂,当放射免疫反应达到平衡后,结合物就附在管壁上,游离抗原则留在液相中.通过离心或采用简单倾去法便可将两相分离.优点:简便,快速,实用.缺点:有时难以获得重复的结合率,其次是固相载体本身也有可能吸附游离标记药物,导致结果误差增大.(四)双抗体法分离原理:药物(半抗原)与抗体结合后,虽然分子量增大,但还不足以生成沉淀而处于"溶解"状态,这种抗体通常被称为第一抗体,它可通过将抗原注入家兔,豚鼠等动物体内免疫获得.然后再将第一抗体作为新的抗原注入羊,马,牛等较大动物,则可免疫获得第二抗体(抗一抗体).当往第一抗体的反应液中加入第二抗体后,第一抗体能与第二抗体结合使分子量增大,从而生成沉淀.离心后与抗体结合的标记药物(抗原-第一抗体-第二抗体结合物)处在沉淀中,而游离的标记抗原则留在上清液中.优点:分离效果好,适用范围广.缺点:抗体的制备有一定难度,且操作流程较长.三,放射免疫测定仪一类是γ计数器(γ-Counter),其所用的闪烁体是碘化钠等固态闪烁晶体,为提高其发光效率,还在晶体内加入有0.1%-0.5%的铊作为激活剂,该仪器适合测定125I,131I等同位素发射出的能量较高的β-射线.一类是液体闪烁测量仪(Liquid Scintillation Counter),由于该仪器放出的β射线能量低,射程短,不可能穿人和激发固态闪烁晶体,而只能在特定的闪烁液中进行,由β-射线激发液体闪烁剂而产生闪光现象.该仪器适合测定3H,14c等同位素发射出来的β-射线.(一)测量原理液体闪烁测量仪是利用放射性同位素标记药物所发射出的β-射线能作用于闪烁液而发出荧光(闪光),该荧光与放射性药物在单位时间内的核衰变次数有关,通过检测闪烁次数便可求出待测组分含量.1.溶剂作用:溶解闪烁剂和放射性样品;同时还起着吸收和转移β-射线能量的作用.条件:溶剂分子必须具有高度共轭的双键,只要受到能量低的β-射线的辐射,其π电子就能跃迁至激发态.一类是烷基苯类,甲苯,对-二甲苯,1,2,4-三甲苯等,主要适用于脂溶性药物的测定.另一类是醚类,1,4-二氧六环,适用于水溶性药物的测定.种类2.闪烁剂作用:接受激发态溶剂分子退激时所释放的能量→激发态→基态→发射出闪烁的荧光(光子)→光电倍增管→光电转换测量系统记录.要求:性能稳定,闪烁效率(闪烁剂放出光子的能量)高,淬灭耐受性好,发光衰减时间短.常用的闪烁剂有:对联三苯(TP),2,5-二苯基恶唑(PPO),2-苯基-5-(4-联苯基)-1,3,4-恶-二唑(PBD)等.(二)仪器简介1.计数瓶计数瓶(或称闪烁杯):一个具盖的玻璃或塑料小瓶(10~20m1),用于盛装样品和闪烁液.当放射性药物分子与闪烁液接触时,溶剂吸收放射能量并转给闪烁剂,闪烁剂将吸收的能量转变为光能(荧光),荧光透过计数瓶壁,进入光电倍增管.2.光电倍增管光电倍增管:光阴极,倍增极和阳极构成.进入光电倍增管的荧光(光子)通过光阴极表面的透明面板后,直接撞击光阴极,光阴极吸收光子能量后随即发射出光电子,光电子经数个倍增极依次放大,使电子数剧增.这些电子最后被阳极收集,产生一个电压脉冲,并由记录器记录下来3.记录器用于记录单位时间内所产生的电压脉冲数,该脉冲数反映了单位时间内放射性药物的核衰变次数(闪烁次数).通常采用每分钟计数(counts per minate,cpm),作为放射性同位素药物的放射性强度.四,标准曲线的制备与样品测定步骤(一)标准曲线的绘制取标准抗原,用无放射活性的空白血清或血浆稀释成5-8个系列浓度.加入定量标记抗原,其总放射性(T)应能满足准确测量的需要.加入定量的已稀释好的特异抗体,其抗体的量应满足灵敏度的要求.将标准抗原,标记抗原,特异抗体与缓冲液混匀后,在适当条件下温育,待反应平衡后测定总计数率(T).加入分离剂,使结合部分(B)与游离部分(F)分离.测定各管结合部分或游离部分的计数率.标准曲线通常以标准抗原(待测药物标准品)的浓度为横坐标,以结合率(B%)为纵坐标作图.纵坐标B%的计算有两种方法:一种是将与抗体结合的标记药物的放射性强度(B)与加入的标记药物总放射性强度(T)比较,即B%=(B/T)×100%;另一种是用零标准管(不加药物标准品)的放射性强度B0代替T比较,即B%=(B/B0)×100%.(二)样品测定步骤下述情况样品需进行简单处理:测定方法不够灵敏,可将被测物适当浓集;测定方法不很专属,可将被测物与其它干扰物质分离;待测物以缀合物形式存在,可设法使其游离,然后进行测定.例:125I-RIA(DCC沉淀法)测定血清中地高辛浓度待测血清样品50μl→样品管中;含不同浓度地高辛标准品的血清50μl→标准曲线各管中;50μl 空白人血清→零标准管.各管中依次加入保温液100μl→抗体溶液100μl→125I标记的地高辛(溶液)100μl摇匀→在室温(15~25℃)放置30min→γ-计数器测定各管的总计数T(即加人的协I总放射性剂量)→在电磁搅拌(或手摇)下,迅速向各管内加人1ml 工作液(全部加完控制在5min内),摇匀→离心10min(3000r/min)→倾去上清液→γ-计数器测定各管中沉淀的计数F(游离协I地高辛放射性强度)→计算出标准曲线各管和样品各管的结合率.五,方法评价灵敏度高,特异性强,取样量少,适用于大批量样品的测定.需用放射性同位素标记抗原,其放射性对操作人员的健康,对环境的污染都会造成危害,而且还需有专用的同位素实验室及免疫测定仪器,成本较高,因而使其普及受到限制. 六,应用示例固相放射免疫分析试剂盒测定血清中地高辛浓度的方法1.主要试剂2.测定方法3.结果计算(1)标准曲线法以地高辛标准品血清浓度为横坐标,B标/T(%)为纵坐标,在半对数坐标纸上绘出标准曲以地高辛标准品血清浓度为横坐标,但用(B标-BNSB)/(B0-BNSB)(%)为纵坐标作标准曲线,当测得血清样品的(B样-BNSB)/(B0-BNSB)(%)值后,也可从标准曲线上得到对应的血清药浓(2)回归方程计算法以logx为自变量(x为血清中地高辛标准品的浓度),以logitY为因变量进行直线回归第三酶免疫分析法酶标记抗原均相酶免疫分析非均相酶免疫分析方法评价应用示例酶免疫分析(Enzyme Immunoassay,EIA)是以酶作为标记物的免疫测定方法.酶免疫分析法是1971年由Engvall等人在RIA的基础上发展产生起来的一种新的免疫分析方法. 一,酶标记抗原(一)标记酶的选择特异性强,酶蛋白分子中应具有足够的活性基团,以便能与药物结合.活性要高,即当底物浓度低时,确有较高的催化反应率.酶的活性不易受样品中其它成分影响,有较好的稳定性.酶的纯度要高,且生物体液中应无标记酶,底物,抑制剂及其它干扰物质存在.酶的活性测量方法应简单,灵敏,精密和快速.酶的来源,纯化,供应等应方便,价廉.最常用的标记酶1.辣根过氧化物酶(HRP):约有50%的EIA使用此酶.2.碱性磷酸酯酶(AP):AP标记的结合物性质稳定,其活性可用分光光度计或荧光计测量.3.6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD): 通常用于均相EIA.4.β-半乳糖苷酶(β-Gal): 适用于均相EIA和非均相EIA.5.苹果酸脱氢酶(MDH): 多用于尿样的均相EIA.(二)底物的选择①无色,无毒能溶水;②化学性质稳定,不受光照的影响;③转化率高,在酶催化下可产生大量的有色物质;④显色产物的量在一定范围内与酶的浓度或活性成正比;⑤应有终止酶反应的试剂.常用酶的底物1,辣根过氧化物酶的底物:邻苯二胺(OPD),5-氨基水杨酸(5-ASA),四甲基联苯胺及其硫酸盐(TMB/TMBS)2,碱性磷酸酶底物:对硝基酚磷酸盐溶液(p-NPP),4-甲基伞酮基-磷酸盐(4-MUP)3,β-D-半乳糖苷酶底物:邻硝基苯-β-D-半乳糖吡喃苷(o-NPG),氯酚红-β-D-半乳糖吡喃苷(CPRG),试卤灵-β-D-半乳糖吡喃苷(RG) 4,葡萄糖氧化酶底物:与辣根过氧化物酶底物相同(三):酶标记药物的制备酶标药物的酶活性和免疫活性决定了酶免疫测定法的灵敏度,因此酶标药物成为EIA的选择制备方法应注意以下原则:(1)对酶和抗体的活性没有影响(2)生成的结合物是可溶的,稳定的。
免疫学反应原理
单扩散
琼脂糖凝胶平板→打孔→点加样本→孵育(过夜) →观察沉淀线
可以定性,也可以定量应用:检测抗原抗体。
如免疫球蛋白测定
双扩散
琼脂糖凝胶平板→打孔(两两对应)→点加样本及对应抗原或抗体→孵育(过夜) →观察沉淀线
一般用于定性,也可观察抗原抗体有无交叉反应。
如抗原抗体的鉴定
免疫沉淀
在试管中加入抗原及抗体,混匀后孵育,观察沉淀的出现
环状沉淀:毛细管内进行。
如链球菌的血清学分型
对流电泳
操作类似于双扩散。
但在两侧施加电场,以加快免疫反应的速度。
适用于抗原抗体检测。
如乙肝表面抗原的检测
火箭电泳
类似于单扩散,但外加了电场,孔内所加抗原向一特定方向迁移,且迁移沉淀线的长度与抗原的浓度成正比,故可以定量。
如甲胎蛋白的检测。
血球凝集试验
将抗体或抗原结合在动物红血球(羊、牛、兔等)上(致敏),当致敏的红血球与相应抗原或抗体相遇时,发生肉眼可见的凝集。
也可制备反向血凝或血凝抑制试验。
血球在致敏前需要进行处理(鞣化),使之不易破坏,也更容易致敏。
如乙肝表面抗原的检测:成本低廉,检测灵敏度也高。
乳胶凝集
原理同血球凝集试验,但致敏的是乳胶颗粒,且试剂更易保存。
如细菌抗原的快速检测试剂。
补体结合试验
在抗原抗体反应的体系中加入新鲜制备的补体(豚鼠)以及指示系统(红细胞),当有相应的抗原抗体存在并发生反应时,激活补体,红细胞溶解。
若加入与人体的被测抗体相竞争的抗体时,被测抗体消耗掉大量抗原,而无能与指示系统中的抗体反应的抗原剩余,补体不被激活,红血球不被溶解:补体结合抑制试验。
如抗链O检测
金标记试验
以胶体金致敏抗原,当遇相应抗体时,与之结合并吸附在支持介质上,浓集后形成可见的红色。
一般用于快速试验,卡片式的反应体系方便易用。
但敏感性和特异性不足。
也有用胶体硒的。
如表面抗原、抗HIV等
免疫斑点试验
原理与金标记法类似,但标记的是酶,在抗原抗体结合后,标记在上面的酶可催化随后加入的显色系统,以出现黑色斑点为阳性。
免疫印迹
先将微生物抗原电泳分离,再通过免疫转印技术将琼脂上的抗原转染到硝酸纤维膜上并固定(可裁成小条供多个检测用)。
测定时加入人血清,血中抗体与膜上的抗原结合,再加入标记的抗体或生物素系统,最后是显色。
与相应特异抗原结合的位置上的显色即代表了有对应该相应抗原的抗体。
特异性较高。
如:抗HIV检测
免疫比浊
原理是在一定的反应体系中,抗原抗体的反应速度与其浓度相关。
测定体系中抗原抗体反应所引起的浊度变化速率即可间接测定体系中抗原或抗体的浓度。
一般用于全自动的免疫分析仪。
如免疫球蛋白的检测。
放射免疫
一般为竞争法:以放射性元素标记抗原,与待测抗原共同竞争与同时加入的抗体的结合,待测抗原越多,与抗体结合的标记抗原越少,存留的放射性就越低。
抗原的标记:琥珀酸酐法、O-(羧甲基)羟胺法
放射性元素的选择:碘125、碘131、氢3等。
检测放射性:γ计数仪
酶免试验
方法可有三明治夹心法、竞争抑制法、间接法、捕获法。
首先用抗体或抗原包被酶标板,加入待测标本,再加入用酶标记的抗原或抗体,也可以同时加入竞争的抗原或抗体,经过孵育、洗板的过程,最后显色,显色的程度与标本中抗原或抗体的浓度成正比或反比(竞争法)。
板、抗原、抗体、酶、酶的标记、洗涤、显色
化学发光:在反应体系中的物质通过化学反应生成一种激发态的中间产物,该产物在回到基态时可放出一个光子。
检测该光子即可间接测定反应体系中的物质浓度。
一般是将可发生发光反应的物质标记在抗体上。
常用的发光物质有:鲁米诺类、咪唑类、吖啶酯类、苯酚类及芳香草酸酯类。
电化学发光:发光试剂标记物是三联吡啶钌N羟基琥珀酰胺酯(NHS),另一个试剂是三丙胺(TPA)。
在阳极表面,上述两种试剂可同时失去电子发生氧化反应,二价的NHS标记物被氧化成三价,TPA被氧化成TPA+,TPA+极易转为强还原剂的自由基,将一个电子转给三价NHS标记物质,使其变为激发态,激发态标记物可发射一个光子后回到基态。
二者然后再参与下一轮反应。
应用:NHS可与蛋白、半抗原激素、核酸等各种化合物结合,故应用广泛。
免疫荧光:荧光物质的分子在特定条件下吸收激发光的能量后,分子呈极不稳定的激发态,在回到基态时,可以发出比激发光波长的荧光。
荧光素:异硫氰酸荧光素FITC,四乙基罗丹明RB200,四甲基异硫氰酸罗丹明TRITC
一般用在固相的方法上,如组织染色、荧光抗体法玻片检测微生物抗原。
流式细胞仪:是将流体喷射技术、激光技术、空气技术、γ-射线能谱技术及电子计算机技术与显微荧光光度结合的一种大型精密仪器。
它能过测量在一定波长的激光激发快速流动的粒子(细胞或微粒)发出的荧光和散射光来获得粒子的一些成分及其变化情况,并可对特定的细胞群体进行筛选。
抗原的制备
天然抗原:蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、细菌毒素、酶及补体等
对天然抗原需进行分离(组织匀浆、酶消化等)纯化纯化的方法有:盐析、层析等。
人工抗原:多糖、多肽、甾体类激素等,需与载体结合才具有免疫原性。
连接的方法有戊二醛法、碳二亚胺法、琥珀酰亚胺吡啶二硫酚丙酸法等。
基因工程:特定抗原片段的表达、根据核苷酸序列推导合成相应编码的多肽抗原。
抗体的制备
沉淀:盐(或无水乙醇、辛酸等)沉淀→离心→透析去盐→分装保存
层析:分子筛层析、离子交换层析、亲和层析
单克隆抗体:每个B淋巴细胞只能产生一种针对它能够识别的特异性抗原决定簇的抗体,但淋巴细胞不能在体外无限期地分裂传代。
正常细胞的DNA合成有两条途径,一条主要途径,一条旁路。
杂交瘤细胞培养液中加入了(次黄嘌呤、氨基蝶呤和胸腺嘧啶核苷)HA T三种药物,A可拮抗叶酸(主途径),而骨髓瘤细胞是筛选过的缺乏旁路必需的次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT),它只有和淋巴细胞结合以后才能通过旁路合成DNA生存下去。
单独的淋巴细胞也只能存活数代。
这样,杂交以后经过数代体外培养,培养孔内生能生存下来的细胞克隆就是二者杂交的克隆。
检测这些克隆的培养上清中有无抗体即可探知杂交是否成功。
基因工程:将能编码产生抗体的基因片段植入大肠杆菌或其它载体中,经大量培养,提取所需抗体。
标记物
ABC系统:avidin-biotin-peroxidase complex (链亲和素-生物素-过氧化酶-复合物):生物素分子量较少,很容易将抗体生物素化。
亲和素分子量较大,一个亲和素可以结合数个生物素,二者的亲和力高且特异性好,可形成一个网状的结合。
主要用来增加抗原抗体的结合及放大反应。
亲和素一般用卵白亲和素、链亲和素孵黄亲和素以及类亲和素。
SPA:葡萄球菌A蛋白,是葡萄球菌菌壁上的一种不含糖的蛋白质,能与多种哺乳动物IgG的Fc段结合,常作为第二抗体的代用品。
与SPA的亲和力顺序为猪、狗、人、猴、豚鼠、小鼠、牛。
乳胶血球酶放射性元素
抗原抗体反应体系与未反应成份的分离:
板吸附→洗涤纤维素膜→渗透洗涤磁珠结合
均相反应:已反应的抗原抗体分子的空间结构发生改变→影响活性或结合能力。