免疫图谱
- 格式:docx
- 大小:24.19 KB
- 文档页数:5
免疫质谱技术及其临床研究应用前景胡朝军;李永哲【期刊名称】《临床检验杂志》【年(卷),期】2010(028)004【总页数】2页(P303-304)【关键词】免疫质谱技术;蛋白质组学;生物标志物【作者】胡朝军;李永哲【作者单位】中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院风湿免疫科,北京,100032;中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院风湿免疫科,北京,100032【正文语种】中文【中图分类】R446.1免疫质谱技术(immunologic mass spectrometry, IMS)是新近发展起来的联合抗体分离技术与生物质谱技术的一种分析技术,除具有传统的放射免疫技术、酶免疫技术和荧光免疫技术的高度特异性和高度灵敏性外,还具备原子级的高度准确性独特优势,将推动医学诊断进入原子级诊断时代,具有非常广阔的应用前景。
1 免疫质谱技术的概况IMS以蛋白质指纹图谱技术为基础,对抗体特异性捕获的分子进行生物质谱的精确分析。
主要操作步骤与上述传统免疫分析技术类似,首先将抗体固定到固相载体表面,常用的固相载体为化学表面(羰基二咪唑、环氧基)或生物表面(蛋白A)的芯片或磁性微球,以特定pH的缓冲液活化固相表面活性基团后,即可把待测蛋白质的特异抗体包被到固相表面;第二步是固相表面的抗体特异性地捕获待检分析物,洗除非特异性结合;最后对捕获物质进行生物质谱检测分析。
由于通过抗体捕获的物质多为大分子蛋白质或者肽段,因此用于免疫质谱分析的质谱仪不同于分析肽指纹或氨基酸序列的二级质谱或多级质谱,而是适用于生物大分子测定的生物质谱如SELDI-TOF-MS或MALDI-TOF-MS。
2 免疫质谱技术的特点及优势IMS也是基于抗原抗体反应的原理,具有高度的敏感性和特异性,以及原子级高度准确性和快速的独特优势。
传统免疫分析技术通过标记信号间接分析被检测物质,所谓抗原抗体的特异性反应只是分子层面的、空间构象相同或相似前提下的特异,无法直接分析同种抗体捕获的变异或修饰抗原,得到的检测结果不能准确代表实际分析物质的种类或者含量,而是具有相同或相似空间结构的一类物质的总和。
142021年 第1期蛋白质免疫印迹快速测定猪肺炎支原体抗原含量车巧林,胡 芳,沈晓红,董彦鹏,靳蒙蒙(江苏南农高科技股份有限公司,江苏 江阴 214400)摘 要:为建立快速测定猪肺炎支原体抗原含量的方法,试验应用P46单抗建立不同CCU含量的猪肺炎支原体抗原蛋白免疫印迹图谱,测定不同批次的猪肺炎支原体抗原CCU含量,并与Western blot(WB)测定的CCU进行比较。
结果显示:曝光5 s,107 CCU/mL含量以上的猪肺炎支原体抗原在46 kDa处有条带,且条带粗细、明暗程度随着CCU含量的增高而增强;中试生产的7批抗原中,有3批抗原CCU和WB 2种方法测定的含量相同,两批抗原测定的含量基本相同;两批抗原测定的含量有差异,但差值在1.5~5.0倍之间。
结果表明,WB可用于猪肺炎支原体抗原含量的快速测定。
关键词:蛋白质免疫印迹;快速测定;猪肺炎支原体;抗原含量中图分类号:S 855 文献标识码:A 文章编号:1672-9692(2021)01-0014-05Rapid determination of mycoplasma hyopneumoniae antigen content by Western blotChe Qiaolin, Hu Fang, Shen Xiaohong, Dong Yanpeng, Jin Mengmeng(Jiangsu Nannong Hi-Tech Co., Ltd., Jiangsu Jiangyin 214400)Abstract: In order to establish a rapid method for the determination of mycoplasma hyopneumoniae (M. hyopneumoniae ) antigen content, a P46 monoclonal antibody was used to establish the Western blot (WB) map of M. hyopneumoniae antigen with different content, and then determined the CCU content of M. hyopneumoniae antigen originated from different batches, and compared with the result determined by WB. The results showed that a specific band with a molecular mass of 46 kDa were observed in M. hyopneumoniae (>107 CCU/mL), and the thickness and brightness of the bands increased with the CCU content. Among the seven batches of antigens produced in pilot scale, three batches had the same content determined with the CCU and WB method, and two batches had the essentially similar content. The other two batches had the different content, but the difference was between 1.5~5.0 times. The results indicated that WB could be used for rapid determination of M. hyopneumoniae antigen.Key words: Western blot; Rapid determination; Mycoplasma hyopneumoniae; Antigen content收稿日期:2020-08-28作者简介:车巧林,博士,助理研究员,研究方向为动物疫苗。
生物制品分析的常用方法生物制品分析中常用的方法包括理化分析法、电泳法、酶法、免疫法、生物检定法等。
理化分析法在前面章节已有介绍,本节主要介绍电泳法、酶法和免疫法。
三、免疫分析法动物的免疫反应分为细胞免疫和体液免疫两种。
体液免疫指在外界抗原物质的刺激下产生专一性抗体的反应。
抗原和抗体的沉淀反应可以在体外发生,目前常被用于抗原物质的鉴定。
免疫扩散和免疫电泳法因其高度的反应专一性而成为近代生物制品不可缺少的分析技术。
常用的方法包括:免疫斑点法、免疫印迹法、免疫双扩散法和免疫电泳法。
免疫分析法(immunoassay,IA)是基于抗原和抗体特征性反应的一种技术。
由于免疫分析试剂在免疫反应中所体现出的独特的选择性和极低的检测限,使这种分析手段在临床、生物制药和环境化学等领域得到广泛应用。
各种标记技术(放射性标记、荧光标记、化学发光、酶标记等)的发展,使免疫分析的选择性更加突出。
结合免疫分析法与其他分析方法的放射免疫测定法和酶联免疫测定法因具有独特的优势,随着商品化试剂盒的普及,近年来在定量分析中的应用也越来越广泛。
(一)免疫鉴定法1. 免疫斑点法本法系以供试品与特异性抗体结合后,抗体再与酶标抗体性能特异性结合,通过酶学反应的显色,对供试品的抗原特异性进行检查。
检查方法是取硝酸纤维素膜,用EBM缓冲液浸泡15 min,将供试品、阴性对照品(可用等量的人白蛋白)及阳性对照品点在膜上,上样量应大于10ng。
室温干燥60min。
取硝酸纤维素膜,浸入封闭液(10%小牛血清的TTBS缓冲液,或其他适宜的缓冲液)封闭60 min。
弃去液体。
加入缓冲液10ml,摇动加入适量的供试品抗体(参照抗体使用说明书的稀释度稀释),室温过夜。
硝酸纤维素膜用TTBS缓冲液淋洗1次,再用TTBS缓冲液浸洗3次,每次8 min。
弃去液体,更换TTBS缓冲液10ml,摇动加入适量的生物素标记的第二抗体,室温放置40 min。
硝酸纤维素膜用TTBS缓冲液淋洗1次,再用TTBS缓冲液浸洗3次,每次8 min。
免疫学研究的现状及未来发展趋势免疫学是研究生物体免疫系统和免疫反应的学科,它对于防治疾病、促进人类健康和医学进步具有重要意义。
随着生物技术、分子生物学和计算学科的发展,免疫学研究正以更深入的水平在不断推进,未来也将面临更多的挑战和机遇。
现状:新技术与新方法的不断发展免疫学研究已经有近一个世纪的历史,但近年来,新技术和新方法的发展给免疫学带来了一些重大的变化和突破。
其中,单细胞分析技术、突变免疫图谱、CRISPR基因编辑技术、人工智能等是当前免疫学研究的重要方法和工具。
单细胞分析技术是一种可以分析单个免疫细胞特征和功能的技术,它为免疫学研究提供了全新的视角和手段。
通过单细胞测序、单细胞多参数流式细胞术等技术,科学家们可以探究免疫系统的复杂性和多样性,也可以鉴定单个免疫细胞的抗原特异性,甚至为细胞治疗提供更好的基础。
突变免疫图谱(MIP,mutation-derived immune profile)的出现则为免疫学的临床应用带来了新的前景。
MIP使用表观遗传学和基因组学技术对体液性和固定性肿瘤的突变负荷进行分析,在这个过程中,识别出的肿瘤抗原也成为了个性化癌症免疫治疗研究的主要目标。
CRISPR基因编辑技术则为免疫系统的研究提供了一种新的文化方法。
CRISPR系统可以在免疫系统分子水平上对特定基因进行编辑,因此,科学家们能够更好地理解各种因素如何影响人体的免疫反应,从而为人体的免疫系统进行精准干预。
未来:与生物技术、分子生物学和计算学科的交叉应用随着生物技术、分子生物学和计算学科的不断发展,免疫学也将会得到更加深入的研究和应用。
其中涉及持续的深度学习和大数据分析,这也是实现免疫学精准医学的关键技术之一。
生物技术方面,人们正在构建更先进的人工代谢系统、合成生物和氧化还原生物反应器,这些工具的提供有助于充分利用生物活性物质进行疾病治疗,以及开发更好更智能的疫苗和诊断方法。
与此同时,新一代测序技术和基因组学还可以用于人体免疫反应的深入分析和理解。
生化免疫质谱-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述生化免疫质谱是一种结合生化分析和免疫学技术的方法,通过质谱技术对生物样本中的代谢产物、蛋白质及其修饰以及其他生物分子进行检测和分析。
它在生物医学研究领域中被广泛应用,为了深入了解生物体内的生物化学变化、研究疾病的发生机制以及寻找生物标志物等方面提供了有力的工具和方法。
生化免疫质谱的原理主要是将生物样本中的目标分子(如代谢产物、蛋白质等)分离、富集和纯化,然后经过质谱仪的检测和分析,最终得到目标分子的质谱图谱和定量信息。
这种方法的核心是质谱仪的应用,它能够对分子的质量和荷质比进行高灵敏度的检测,从而实现对目标分子的定性和定量分析。
生化免疫质谱在生物医学研究中具有广泛的应用价值。
首先,它可以用于发现新的代谢产物和蛋白质修饰,揭示其在生物过程和疾病发展中的重要作用。
其次,通过比较病人与正常人的代谢和蛋白质谱图,可以寻找到潜在的生物标志物,从而实现早期疾病的诊断和治疗。
此外,生化免疫质谱还可以应用于药物代谢动力学的研究、药物毒性的评估以及个体化医疗等方面。
然而,生化免疫质谱也存在一些局限性。
首先,它对样本的预处理和分析过程要求较高,需要进行复杂的样本准备和仪器操作,因此操作技术要求高,且时间和劳动成本较高。
其次,生化免疫质谱对仪器的选择和优化也有一定的限制,不同类型的分子需要不同的质谱仪和离子源进行分析,而且仪器的灵敏度和分辨率也会影响到结果的准确性和可靠性。
未来,随着技术的不断进步和发展,生化免疫质谱在生物医学研究中的应用前景将会更加广阔。
一方面,随着新的分离、富集和纯化技术的引入和改进,样本处理的效率和准确性将会得到提高,进一步推动生化免疫质谱技术的发展。
另一方面,随着质谱仪技术的不断升级,仪器的灵敏度、分辨率和可靠性将会得到进一步的提高,为生化免疫质谱的应用提供更加强大和可靠的支持。
综上所述,生化免疫质谱是一种强大的生物分析方法,具有重要的应用价值。
质谱流式应用文章分析——人体健康监测在免疫系统中,主要成分是不同类型的免疫细胞和它们与之交流的细胞因子。
虽然血液本身不是免疫器官,但它是大多数免疫细胞在体内循环的渠道,特别是在接种疫苗等免疫刺激之后,甚至远端过程也能反映在血液样本中,因此是极佳的检测免疫状态的生物样本[1](图1)。
图1. 血液可以作为人类免疫系统质谱流式分析的窗口。
由于免疫细胞不仅是机体免疫应答功能的重要成分,还是免疫系统几乎全部免疫功能的主要执行者,所以,免疫细胞检测最能准确且全面的评估受检者的免疫状况,其中,淋巴细胞亚群的变化是免疫检测的重点[2](图2)。
系统生物学方法旨在识别给定系统的主要组件,并测量这些组件如何响应系统的扰动而变化。
使用质谱流式技术可以系统的分析机体的所有的免疫细胞亚群及其状态,进而达到健康监测的作用。
图2. 质谱流式技术分析的免疫系统常见细胞。
免疫系统具有巨大的个体与个体的多样性。
免疫力本质上是可变的,因为它由最多态性的基因控制,并由高度敏感的环境传感器塑造,这些传感器能够将免疫力推向无数的功能配置。
在现代人类中,多种免疫相关疾病反映了这种免疫状态多样性的临床后果,更好地了解导致这种变异性的原因可能有助于确定更多的精准医疗策略。
常见的遗传变异、年龄和性别等内在因素以及常见的环境暴露都会引起机体免疫系统的变化[3](图3)。
图3. 免疫多样性作为一种进化策略。
随着越来越多研究使用质谱流式技术研究各种疾病的免疫失调,也越来越需要健康个体免疫参数作为参考。
2022年有研究使用质谱流式技术(CyTOF)分析了86个健康捐献者的血液,获取了包含86个健康个体的细胞丰度和信号水平基线,以及它们在15种刺激条件下的免疫反应数据。
研究重点对12个主要免疫群体进行了门控,并探索了它们对15种刺激条件(刺激包括:GM-CSF、IFNα2、LPS、IL-6、Resiquimod (R848)、IFNγ、TNFα、IFNβ*、CD40L soluble dimer(“MegaCD40L”)、PMA and ionomycin*、IL-12、IL-4、IL-2、Gamma-inactivated vegetative Bacillus anthracis Ames、Zaïre Ebolavirus-like particles)的反应,提供了细胞特异性免疫标志物的参考范围,并突出显示了跨性别和年龄的差异[4](图4)。
血清免疫电泳结果解读
血清免疫电泳是一种常用的实验室检查方法,用于分析血清中各种蛋白质的分子量和分布情况,包括白蛋白、α1球蛋白、α2球蛋白、β球蛋白和γ球蛋白等。
通过血清免疫电泳,可以了解患者血清中各种蛋白质的异常情况,从而协助诊断某些疾病。
以下是血清免疫电泳结果的解读:
1. 正常结果:正常血清蛋白电泳图谱中,可以看到明显的白蛋白、α1球蛋白、α2球蛋白、β球蛋白和γ球蛋白区带,各区带比例正常。
这表明血清中各种蛋白质的含量和分布处于正常状态。
2. 异常结果:如果血清免疫电泳结果出现异常,可能是由于某些疾病或病理状态导致。
例如,如果γ球蛋白区带显著增强,而其他区带减弱,可能是多发性骨髓瘤、巨球蛋白血症等免疫性疾病所致;如果α1球蛋白区带增强,可能是慢性炎症、肝病等;如果α2球蛋白区带增强,可能是恶性肿瘤、肝病等;如果β球蛋白区带增强,可能是急性炎症、自身免疫性疾病等。
需要注意的是,血清免疫电泳结果异常并不一定意味着患有某种疾病,还需要结合其他检查结果和临床表现进行综合分析。
此外,血清免疫电泳结果也会受到实验条件和操作方法的影响,因此解读结果时需要结合具体情况进行分析。
免疫图谱(Immune repertorie,IR)
指基于分子免疫学和高通量测序技术等前沿生物科技,高效可靠的为健康人、各类病患以及实验生物构建的免疫图谱数据库。
免疫图谱分析技术(Immune repertorie sequencing,IR-Seq)
指使用世界领先的生物信息学算法对免疫图谱数据库进行数据分析深度学习,用于对白血病和淋巴瘤的早期诊断、治疗效果评估以及复发追踪,也可为个体做免疫力评估。
免疫介绍
免疫力是人体自身的防御机制,是人体识别和消灭外来侵入的任何异物(病毒、细菌等),处理衰老、损伤、死亡、变性的自身细胞,以及识别和处理体内突变细胞和病毒感染细胞的能力,是人体识别和排除“异己”的生理反应。
免疫是一个内外防御体系的平衡:
对外要抗击感染,对外太强则为炎症,太弱则有慢性感染;
对内要监视突变,对内太强则产生自身免疫,太弱则产生癌变。
感染和癌症都是细胞的过量增生免疫调控不足导致的,而自身免疫和炎症则是过度的免疫反应产生了不必要的细胞损伤。
人体的免疫力是依靠免疫系统来维护的,免疫系统是人体与生俱来拥有的世界上最好的医生。
免疫系统(Immune system)
是机体执行免疫应答及免疫功能的重要系统。
由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。
免疫系统具有识别和排除抗原性异物、与机体其他系统相互协调.共同维持机体内环境稳定和生理平衡的功能。
淋巴细胞(lymphocyte)
是白细胞的一种,是体积最小的白细胞,由淋巴器官产生,是机体免疫应答功能的重要细胞成分。
淋巴细胞是一类具有免疫识别功能的细胞系,按其发生迁移、表面分子和功能的不同,可分为T淋巴细胞(T细胞)、B淋巴细胞(B细胞)和自然杀伤(NK)细胞。
T细胞和B细胞都是抗原特异性淋巴细胞,它们的最初来源是相同的,都来自造血组织。
T细胞随血循环到胸腺,在胸腺激素等的作用下成熟,而B细胞在骨髓中分化成熟。
当受抗原刺激后,T淋巴细胞即转化为淋巴母细胞,再分化为致敏T淋巴细胞,参与细胞免疫,其免疫功能主要是抗胞内感染、瘤细胞与异体细胞等;而B 淋巴细胞是先转化为浆母细胞,再分化为浆细胞,产生并分泌免疫球蛋白(抗体),参与体液免疫,其功能是产生抗体,提呈抗原,以及分泌细胞内因子参与免疫调节;NK细胞不依赖抗原刺激而自发地发挥细胞毒效应,具有杀伤靶细胞的作用。
当机体收到外源性入侵时,免疫系统会召集所有免疫细胞亚群通过产生免疫反应与病原体进行对抗,由于病原体存在着多种多样的差异,因为相应产生的免疫反应和每个阶段内涉及的细胞类型也有所不同。
B和T淋巴细胞是获得性免疫系统
中重要的两类细胞。
其中,B细胞在早期发育过程中表达细胞表面抗原受体BCR,在抗原和辅助因子刺激后表达成抗体分泌到细胞外;T细胞表达细胞表面抗原受体TCR。
在B或T淋巴细胞早期发育过程中,由基因重组产生的BCR/抗体和TCR 的多样性是建立正常免疫功能的基础。
正常情况下,每个B或者T 细胞只表达一种BCR或者TCR,因此BCR或TCR多样性越丰富则说明B或T 细胞种类越多。
但是,在各种疾病中,BCR/抗体和TCR的多样性可能被破坏。
TCR中V(D)J基因区域的随机重排,导致了T细胞种类的复杂多样化,这种多样化使T细胞在识别和杀伤特异外源性抗原时更为快速、准确和有效。
TCR的基因由可变区(V),多变区(D),结合区(J)和恒定区(C)四部分基因片段组成,形成互补决定区(complementarities determining region,CDR)和间隔的4个骨架区(framework region,FR)。
在T细胞发育过程中CDR1,CDR2和FR区域相对保守,CDR3区由V,D 和J进行重排而形成具有功能的TCR编码基因。
由于V(65~100种),D(2种),J(13种)基因片段本身具有多样性。
此外,由于在重排的过程中,在VD及DJ的链接区经常有非模板的核苷酸的随机插入或删除,进一步增加了CDR3区的多样性,使TCR得表达多样性高达1016种,以识别各种不同的抗原。
BCR的H链由65~100种可变区(VH),25种多变区(DH),6种结合区(JH)和恒定区(CH)四部分基因片段组成,L链由可变区(VH),结合区(JH)和恒定区(CH)三部分基因片段组成。
B细胞发育过程中,在重组酶(RAG1,RAG2)作用下,形成1011种BCR。
同时,由其形成互补决定区CDR1,CDR2和CDR3区氨基酸序列的多样性。
特别是编码CDR3的基因,由于基因位于轻链V,J或重链V,D,J片段的连接处,可以通过V(D)J的重排和(或)两个基因片
段的链接间丢失或插入数个核苷酸,显著增加了BCR的多样性,而形成具有功能的BCR编码基因。
此外,在BCR各基因片段重排完成或抗原刺激后,体细胞高频突变也会造成BCR的多样性。
如何判断一个人的免疫状态?
目前市场上用来分析免疫功能的主要方法是利用细胞计数的方法分析外周血中白细胞的数量,白细胞数目的增高表明体内存在炎症反应。
也可以进一步利用流式细胞分析以及PCR技术分析外周血中白细胞各个亚群的数目和相对比例。
但对于各种血液细胞肿瘤来说,因为缺乏明确的细胞表面生物标志物,很难发现早期的血液细胞肿瘤。
利用目前的常规检测手段,只有当恶性增生的淋巴细胞超过一定的比例(>5%)才能检测到。
免疫图谱分析技术以T/B淋巴细胞为研究目标,以5’RACE技术目的性扩增B细胞受体(BCR)或T细胞受体(TCR)多样性的互补决定区(CDR区),并结合高通量基因测序的方法来全面分析和评估免疫图谱。
此方法可以检测到每104外周血淋巴细胞中含有1个B或者T细胞白血病和淋巴瘤细胞,比常规的流式细胞分析灵感500倍,比常规的PCR方法灵敏100倍以上,而且可以准确计算肿瘤细胞在外周血中所占的比例。
免疫图谱分析技术优势:
采用PCR技术扩增外周血中淋巴细胞含有的基因,所学血液样本少。
同时样本后续处理简便,不需要进行不准确的人孔血细胞观察技术,也不需要操作复杂的免疫标记和流式分析。
对于骨髓瘤检验,因为只需要采取外周血,不需要实施骨髓穿刺,可以减少对病人身体的损伤,具有积极的意义。
和目前普遍应用的,采用分离血液淋巴细胞进行直接观察和流式分析的常规检查的对比如下:
利用高通量测序技术分析免疫球蛋白基因和TCR基因多样性的研究及其在临床上的应用在美国也是刚刚开始。
目前,该技术已经在追踪儿童急性白血病治疗效果和复发中取得了良好的效果。
现在国内也有部分团队将这一国际领先的免疫图谱分析方法用于国内对白血病和淋巴瘤的早期诊断、治疗效果评估以及复发追踪。