(1)放射免疫分析法(radioimmunoassay,RIA)。RIA技术是使用以放射性同位素(如125I、32P、3H等)作标记的抗原或抗体,用γ-射线探测仪或液体闪烁计数器测定γ-射线或β-射线的放射性强度,来测定抗体或抗原量的技术。它包括以标记抗原为特点的放射免疫分析和以标记抗体为特点的免疫放射分析(immunoradiometricassay,IRMA)。前者以液相竞争结合法居多,既测大分子抗原又测小分子抗原;后者以固相法测大分子抗原为主。
RIA在早期建立的农药免疫分析方法中占了很大比重,建立了狄氏剂、艾氏剂、2,4-D和2,4,5-T、对硫磷和百草枯等农药的放射免疫分析法。尽管该方法灵敏度非常敏锐(RIA通常为10-9g、10-12g,甚至10-15g),应用范围广,但进行RIA需使用昂贵的计数器,也存在放射线辐射和污染等问题,因此在农药残留检测领域的应用和发展受到了一定的限制,并逐步为其他免疫分析方法所取代。
(2)酶免疫分析法(enzymeimmunoassay,EIA)。EIA是继RIA之后发展起来的一项免疫分析技术。其检测原理与放射免疫法类似,但所用的标记物为酶,它将抗原、抗体的特异性免疫反应和酶的高效催化作用有机结合起来,通过测定结合于固相的酶的活力来测定被测定物的量。用做标记物的酶有辣根过氧化物酶(horseradishperoxidase,HRP)和碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,AKP)、葡萄糖氧化酶(glucoseoxidase,GO)、脲酶(urease)等。酶标记反应的固相支持物有聚苯乙烯塑料管、膜等。目前大多数采用96孔酶标板(MTP)作为固相支持物。这种板的检测容量大,样本数量多,只需有台简单的酶标仪就可得出准确的检测数据。也有学者采用磁珠作为固相材料进行EIA研究,其原理是将高分子材料(聚苯乙烯、聚氯乙烯等)包裹到金属小颗粒(Fe2O3,Fe3O4)外面,再通过化学方法键合上氨基(-NH2)、羧基(-COOH)、羟基(-OH)等活性基团,再与抗体或抗原耦联,制成免疫性微珠。该方法的优点是微珠比表面积大,吸附能力强,能悬浮在液相中快速均匀的捕获样品中的待测物,通过外加磁场后能够实现微珠与样品液的快速分离,从而减少检测时间、提高检测灵敏度。
由于酶标试剂制备容易、稳定、价廉,酶免疫分析的灵敏度接近放射免疫技术,故近年来EIA技术发展很快,已开发了多种EIA方法。其中酶联免疫法(,ELISA)是目前农药残留检测中应用最广泛的酶免疫分析技术。
(3)荧光免疫分析法(fluorescenceimmunoassay,FIA)。FIA检测的基本原理是将抗原抗体的高度特异性与荧光的敏感可测性有机地结合,以荧光物质作为示踪剂标记抗体、抗原或半抗原分子,制备高质量的特异性荧光试剂。当抗原抗体结合物中的荧光物质受到紫外光或蓝光照射时,能够吸收光能进入激发态。当其从激发态回复基态时,能以电磁辐射形式放射出所吸收的光能,产生荧光。绘制农药浓度-荧光强度曲线,可以定性、定量检测样品中的农药残留量。
适用于抗体、抗原或半抗原分子标记的荧光素须符合要求:①应具有能与蛋白质分子形成稳定共价键的化学基团,或易转变成这类反应形式而不破坏其荧光结构;②标记后,荧光素与抗体或抗原各自的化学结构和性质均不发生改变;③荧光效率高,与蛋白质结合的需要量很少;④荧光素与蛋白质结合的过程简单、快速,游离的荧光素及其降解产物容易除去;⑤结合物在一般储存条件下性能稳定,可保存使用较长时间。
(4)化学发光免疫分析法(luminescentimmunoassay,LCIA)。LCIA又可分为化学发光免疫测定(chemiluminescentimmunoassay,CLCIA)和生物发光免疫测定(bio-luminescentImmunoassay,BLCIA)。
1976年,Shroeder首先用生物素(B)-亲和素(A)系统建立了均相化学发光免疫测定技术,尔后Halman和Velan又将其引伸到非均相体系,现已渗入到生物学研究的各个领域。其原理是以发光指示抗原与抗体的结合,当发光标记物与相应的抗体或抗原结合后,底物与酶作用,或与发光剂产生氧化还原反应,或使荧光物质(例如红荧烯等)激发,释放光能。最后用光度计测定其发光强度,进行定量分析。常用发光标记物有辣根过氧化物酶(HRP)、鲁米诺(luminol)、异鲁米诺(isoluminol)、咯粉碱(lophine)、光泽精(lucigen)、双(2、4、6-三氯苯)草酸酯、联苯三酚和6[N-(4-二氨基丁基)-N-乙基]-氨基-2,3-二氢吩嗪-1,4-二酮(ABEI)等。用上述发光标记物标记的抗体(或抗原)在一定的pH缓冲溶液中与相应的抗原(或抗体)结合时,在协同因子(例如H2O2等)的作用下发光,其发光强度与被测物的浓度成正比,故可以用于定量分析。
发光免疫测定具有特异性强、灵敏度高(检测限量达10-15mol/L)、快速(1~3h)、发光材料易得等优点。但其发光过程和强度常受到发光物质本身的化学结构、介质的pH、协同发光物质和金属离子杂质等影响。
(5)金免疫层析分析法(goldimmuno-chromatographyassay,GICA)。GICA检测原理是将配体(抗体或抗原)以线状包被固化于硝酸纤维素膜等微孔薄膜上,胶体金标记另以配体或其他物质并以干态固定在吸水材料上,通过毛细作用,使样品溶液在层析条上泳动,当泳动至胶体金标记物处时,如样品中含有待检受体,则发生第一步高度特异性的免疫反应,形成的免疫复合物继续泳动至线状包被区时,发生第二步高度特异性的免疫反应,形成的免疫复合物被截留在包被的线状区,通过标记的胶体金而显红色条带(检测带),而游离的标记物则越过检测带,与结合的标记物自动分离。通过检测带上颜色的有无或色泽深浅来实现定性或定量测定2。
2金标试纸条检测
GICA法具有快速(5~20min)、廉价、结果明确、无需复杂操作技巧和特殊设备、携带方便等优点。但相对于其他免疫分析方法,该方法检测灵敏度稍低,主要适合现场快速定性或半定量测定。目前该方法已被应用于医学和生物学等众多研究领域,尤其在发达国家已经得到了广泛的应用。
(6)免疫分析与仪器分析技术的联用技术。使用单一的IA技术进行农药残留分析获得的信息量少,而理化分析方法的选择性又比较差。Kramer等人将免疫分析法和液相色谱法(LC)联合起来使用,从而简化了分析方法,提高了检测效率。LC-IA的联用,将LC的高分离能力和IA的高灵敏性和高特异性融为一体。该分析法尤其适合多组分残留分析和微量分析。免疫分析与气相色谱/质谱(GC/MS)的联用可减少结构相似的农药或代谢产物分析中的交叉反应,以降低假阳性。
B. 放射免疫分析简介
fàng shè miǎn yì fēn xī
radioimmunoassay,RIA
放射免疫分析(radioimmunoassay,RIA)是以放射性核素为标记物的标记免疫分析法,用于定量测定受检标本中的抗原。最初建立的方法模式是以核素标记的抗原与受检标本中抗原竞争的测定模式,为区别于前者,称为免疫放射分析(immunoradiometricassay,IRMA)。两种方法均在医学检验中得到了广泛应用。
放射免疫分析是由Yalow和Berson于1960年创建的标记免疫分析技术。由于标记物放射性核素的检测灵敏性,本法的灵敏度高达ng甚至pg水平。简森基测定的准确性良好,ng量的回收率接近100%。本法特别适用于微量蛋白质、激素和多肽的定量测定。
放射免疫分析的基本原理是标记抗原(Ag*)和非标记抗原(Ag)对特异性抗体(Ab)的竞争结合反应。它的反应式为:
在这一反应系统中,作为试剂的标记抗原和抗体的量是固定的。抗体春局的量一般取用能结合40%~50%的标记抗原,而受检标本中的非标记抗原是变化的。根据标本中抗原量的不同,得到不同的反应结果。
假设受检标本中不含抗原时的反应条件为:
4(Ag*)+2(Ab)→2(Ag*Ab)+2(Ag*)(2)
在标本中存在抗原时,举例如下:
4(Ag*)+4(Ag)+(2Ab)→
1(Ag*Ab)+3(Ag*)+1(AgAb)+3(Ag)(3)
当标记抗原、非标记抗原和特异性抗体三者同时存在于一个反应系统时,由于标记抗原和非标记抗原对特异性抗体具有相同的结合力,因此两者相互竞争结合特异性抗体。由于标记抗原与特异性抗体的量是固定的,故标记抗原抗体复合物形成的量就随着非标记抗原的量而改变。非标记抗原量增加,相应地结合较多的抗体,从而抑制标记抗原对抗体的结合,使标记抗原抗体复合物相应减少,游离的标记抗原相应增加,亦即抗原抗体拦谨复合物中的放射性强度与受检标本中抗原的浓度呈反比(图161)。若将抗原抗体复合物与游离标记抗原分开,分别测定其放射性强度,就可算性结合态的标记抗原(B)与游离态的标记抗原(F)的比值(B/F),或算出其结合率[B/(B+F)],这与标本中的抗量呈函数关系。用一系列不同剂量的标准抗原进行反应,计算相应的B/F,可以绘制出一条剂量反应曲线(图162)。受检标本在同样条件下进行测定,计算B/F值,即可在剂量反应曲线上查出标本中抗原的含量。
图161 放射免疫分析原理示意图
图162 剂量反应曲线
标记用的核素有放射γ射线和β射线两大类。前者主要为131I、125I、57Cr和60Co;后者有14C、3H和32P。放射性核素的选择首先考虑比活性。例如125I比活性的理论值是64.38×104GBq/g(1.74×104Ci/g),有较长半衰期的14C最大比活性是166.5GBq/g(4.5Ci/g)。两者相比,1mol125I或14C结合到抗原上,125I的敏感度约比14C大3900倍。又因为125I有合适的半衰期,低能量的γ射线易于标记,因而125I是目前常用的RIA标记物。
标记125I的方法可分两大类,即直接标记法和间接标记法。
直接标记法是将125I直接结合于蛋白质侧链残基的酪氨酸上。此法优点是操作简便,为125I和蛋白质的单一步骤的结合反应,它能使较多的125I结合在蛋白质上,故标记物具有高度比放射性。但此法只能用于标记含酪氨酸的化合物。此外,含酪氨酸的残基如具有蛋白质的特异性和生物活性,则该活性易因标记而受损伤。
间接标记法(又称连接法)是以125I标记在载体上,纯化后再与蛋白质结合。由于操作较复杂,标记蛋白质的比放射性显着低于直接法。但此法可标记缺乏酪氨酸的肽类及某些蛋白质。如直接法标记引起蛋白质酪氨酸结构改变而损伤其免疫及生物活性时,也可采用间接法。它的标记反应较为温和,可以避免因蛋白质直接加入125I液引起的生物活性的丧失。下面介绍最常用的氯胺T直接标记法。
氯胺T是对甲苯磺基酰胺的N氯衍生物的钠盐,在水溶液中逐渐分解形成次氯酸,是一种氧化剂。在偏堿溶液中(pH7.5),氯胺T将125I的I-氧化为I+,I+取代蛋白质酪氨酸苯环的氢,形成二碘酪氨酸。反应式如下:
放射性碘标记率的高低与抗原(蛋白质或多肽)分子中酪氨酸的含量及分子中酪氨酸的暴露程度有关,当分子中含有较多的酪氨酸,又暴露在外时,则标记率就高。
标记方法:将纯化抗原和125I加入小试管底部,然后将新鲜配制的氯胺T快速冲入,混匀振荡数十秒~2min后加入偏重亚硫酸钠终止反应。再加入KI溶液稀释。然后在葡聚糖G柱上分离,逐管收集。分别用井型闪烁计数器测定放射性强度(脉冲数/min,cpm),前部为标记抗原峰,后部为游离125I峰。在标记抗原峰试管内加等量1%白蛋白作稳定剂,此即为标记抗原液。
1.放射性游离碘的含量用三氯醋酸(预先在受鉴定样品中加入牛血清白蛋白)将所有蛋白质沉淀,分别测定沉淀物和上清液的cpm值。一般要求游离碘在总放射性碘的5%以下。标记抗原在贮存过久后,会出现标记物的脱碘,如游离碘超过5%则应重新纯化去除这部分游离碘。
2.免疫活性标记时总有部分抗原活性损失,但应尽量避免。检查方法是用小量的标记抗原加过量的抗体,反应后分离B和F,分别测定放射性,算出BT%。此值应在80%以上,该值越大,表示抗原损伤越少。
3.放射性比度标记抗原必须有足够的放射性比度。比度或比放射性是指单位重量抗原的放射强度。标记抗原的比放射性用mCi/mg(或mCi/mmol)表示。比度越高,测定越敏感。标记抗原的比度计算是根据放射性碘的利用率(或标记率):
如:5μghGH用2mCiNa125I进行标记,标记率为40%,则
含有特异性抗体的抗血清是放射免疫分析的主要试剂,常以抗原免疫小动物诱发产生多克隆抗体而得。抗血清的质量直接影响分析的灵敏度和特异性。抗血清质量的指标主要有亲和常数、交叉反应率和滴度。
1.亲和常数亲和常数(affinityconstant)常用K值表示。它反映抗体与相应抗原的结合能力。K值的单位为mol/L,即表示1mol抗体稀释至若干L溶液中时,与相应的抗原结合率达到50%。抗血清K值越大,放射免疫分析的灵敏度、精密和准确度越佳。抗血清的K值达到109~1012mol/L才适合用于放射免疫分析。
2.交叉反应率放射免疫分析测定的物质有些具有极为类似的结构,例如甲状腺素的T3、T4,雌激素中的雌二醇、雌三醇等。针对一种抗原的抗血清往往对于其类似物会发生交叉反应。因此交叉反应率反映抗血清的特异性,交叉反应率过大将影响分析方法的准确性。交叉反应率的测定方法为用与抗血清相应抗原及其类似物用同法进行测定,观察置换零标准管50%时的量。以T3抗血清为例,置换零标准50%T3为1ng,其类似物T4则需200ng,则其交叉反应率为:1/200=0.5%。
3.滴度滴度系指将血清稀释时能与抗原发生反应的最高稀释度。它反映抗血清中有效抗体的浓度。在放射免疫分析中滴度为在无受检抗原存在时,结合50%标记抗原时抗血清的稀释度。
用放射免疫分析进行测定时分三个步骤,即抗原抗体的竞争抑制反应、B和F的分离及放射性的测量。
将抗原(标准品和受检标本)、标记抗原和抗血清按顺序定量加入小试管中,在一定的温度下进行反应一定时间,使竞争抑制反应达到平衡。不同质量的抗体和不同含量的抗原对温育的温度和时间有不同的要求。如受检标本抗原含量较高,抗血清的亲和常数较大,可选择较高的温度(15~37℃)进行较短时间的温育,反之应在低温(4℃)作较长时间的温育,形成的抗原抗体复合物较为牢固。
在RIA反应中,标记抗原和特异性抗体的含量极微,形成的标记抗原抗体复合物(B)不能自行沉淀,因此需用一种合适的沉淀剂使它彻底沉淀,以完成与游离标记抗原(F)的分离。另外对小分子量的抗原也可采取吸附法使B与F分离。
1.第二抗体沉淀法这是RIA中最常用的一种沉淀方法。将产生特异性抗体(第一抗体)的动物(例如兔)的IgG免疫另一种动物(例如羊),制得羊抗兔IgG血清(第二抗体)。由于在本反应系统中采用第一、第二两种抗体,故称为双抗体法。在抗原与特异性抗体反应后加入第二抗体,形成由抗原-第一抗体-第二抗体组成的双抗体复合物。但因第一抗体浓度甚低,其复合物亦极少,无法进行离心分离,为此在分离时加入一定量的与一抗同种动物的血清或IgG,使之与第二抗体形成可见的沉淀物,与上述抗原的双抗体复合物形成共沉淀。经离心即可使含有结合态抗原(B)的沉淀物沉淀,与上清液中的游离标记抗原(F)分离。
将第二抗体结合在颗粒状的固相载体之上即成为固相第二抗体。利用固相第二抗体分离B、F,操作简便、快速。
2.聚乙二醇(PEG)沉淀法最近各种RIA反应系统逐渐采用了PEG溶液代替第二抗体作沉淀剂。PEG沉淀剂的主要优点是制备方便,沉淀完全。缺点是非常特异性结合率比用第二抗体为高,且温度高于30℃时沉淀物容易复溶。
3.PR试剂法是一种将双抗体与PEG二法相结合的方法。此法保持了两者的优点,节省了两者的用量,而且分离快速、简便。
4.活性炭吸附法小分子游离抗原或半抗原被活性炭吸附,大分子复合物留在溶液中。如在活性炭表面涂上一层葡聚糖,使它表面具有一定孔径的网眼,效果更好。在抗原与特异性抗体反应后,加入葡聚糖-活性炭。放置5~10min,使游离抗原吸附在活性炭颗粒上,离心使颗粒沉淀,上清液中含有结合的标记抗原。此法适用于测定类固醇激素,强心糖苷和各种药物,因为它们是相对非极性的,又比抗原抗体复合物小,易被活性炭吸附。
B、F分离后,即可进行放射性强度测定。测量仪器有两类,液体闪烁计数仪(β射线,如3H、32P、14C等)和晶体闪烁计数仪(β射线,如125、131I、57Cr等)。
计数单位是探测器输出的电脉冲数,单位为cpm(计数/分),也可用cps(计数/秒)表示。如果知道这个测量系统的效率,还可算出放射源的强度,即dpm(衰变/分)或dps(衰变/秒)。
每次测定均需作标准曲线图,以标准抗原的不同浓度为横坐标,以在测定中得到的相应放射性强度为纵坐标作图(图163)。放射性强度可任选B或F,亦可用计算值B/(B+F)、B/F和B/B0。标本应作双份测定,取其平均值,在制作的标准曲线图上查出相应的受检抗原浓度。
图163 放射免疫分析标准曲线示例
C. 免疫检测方法
免疫检测方法大全2017
免疫学检测技术的用途非常广泛,它们可用于有关免疫疾病的诊断、疗效评价及发病机制的研究。如对传染病、免疫增殖性疾病、免疫缺损病、超敏反应、自身免疫病、移植排斥反应肿瘤的免疫学检测,对诊断、治疗均有很大帮助。此外在医学生物学研究中对抗原性物质或细胞的定性、定量检查不仅推动了对各种免疫学现象的研究,而且扩大免疫学与医学生物许多领域的联系。本章仅介绍常用免疫学检测方法的原理,简要过程和实用意义。下面是我为大家带来的关于免疫学检测法的知识,欢迎阅读。
第一节抗原或抗体的检测
一、检测的原理
借助抗原和抗体在体外特异结合后出现的各种现象,对样品中的抗原或抗体进行定性、定量、定位的检测。
1.抗原与抗体的亲和力(affinity)抗原抗体的结合就像酶与底物的结合,激素与其受体的结合一样不是化学的反应,而是非共价键的可逆的结合。抗原决定簇和抗体分子可变区互补构型,造成两分子间有较强的亲和力。空间构型互补程度不同,抗原和抗体分子之间结合力强弱也不同。互补程度高,则亲和力强。此外,反应温度、酸碱度和离子浓度对抗原和抗体分子上各基因的解离性和电荷特性也有重要的影响,抗体与抗原决定簇之间的结合力大小可用亲合力来表示。高亲合力的抗体与抗原的结合力强,即使抗原浓度很低时也有较多的抗体结合抗原形成免疫复合物。
2.抗原或抗体外检测原理根据抗原抗体结合形成免疫复合物的性状与活性特点,对标本中的抗原或抗体进行定性、定位或定量的检测。定性和定位检测比较简单,即用已知的抗体和待检样品混合,经过一段时间,若有免疫复合物形成的现象发生,就说明待检样品中有相应的抗原存在。若无预期的现象发生,则说明样品中无相应的抗原存在。同理也可用已知的抗原检测样品中是否有相应抗体。
对抗原或抗体进行定量检测时,以反应中加入抗原和抗体的浓度与形成免疫复物的浓度呈函数关系。
(1)根据免疫复合物产生的多少来推算样品中抗原(或抗体)的含量:在一定的反应条件下,加入的已知抗体(或抗原)的浓度一定,反应产生的免疫复合物多少与待检样品中含有相应抗原(或抗体)量成正比。也就是抗体浓度一定时,免疫复合物越多则样品中的抗原量也越多。可用实验性标准曲线推算出样品中抗原(或抗体)的含量。如免疫单向扩散试验、免疫比浊试验和酶联免疫检测等都属于这类方法。
(2)抗原或抗体效价滴定的原理:当抗原抗体复合物形成多少不能反应抗原抗体反应强弱时,就不能以检测反应强度来对抗原或抗体进行定量。在实际工作中,把浓度低的反应成分(抗原或抗体)的浓度固定,把浓度高的另一种反应成分作一系列稀释。例如用人血清作抗原免疫3只家兔,比较3只家兔产生抗体的多少,即滴定3只兔血清抗体效价,可用双向琼脂扩散法来滴定,例如将抗体浓度固定,将抗原作不同的稀释度,分别将抗原或抗体滴入琼脂的相应小孔中,观察免疫兔血清与不同稀释度的抗原出现明显沉淀浅的抗原稀释度(如甲兔的抗体效价为1/2000,而丙免的是1/8000则可比较出后者比前者产生抗体的效价要高)。也就是表示效价的稀释度越高,样品中所含待检成分越多。因人血清(抗原)和抗体(免疫兔血清)相比,浓度高,故应稀释抗原。
二、抗原或抗体检测的实用意义
1.抗体检测的意义检测抗体可用于评价人和动物免疫功能的指标。抗体用于临床治疗或实验研究时也需做纯度分析和定量测定。临床上检测病人的抗病原生物的抗体、抗过敏原的抗体、抗HLA抗原的抗体、血型抗体及各种自身抗体,对有关疾病的诊断有重要意义。
2.抗原检测的意义可做为抗原进行检测的物质可分为以下四类:
(1)各种微生物及其大分子产物:用于传染病诊断、微生物的分类及鉴定以及对菌苗、疫苗的研究。
(2)生物体内各种大分子物质:包括各种血清蛋白(如各类免疫球蛋白、补体的各种成分)、可溶性血型物质、多肽类激素、细胞因子及癌胚抗原等均可做为抗原进行检测。在对这些成分的生物学作用的研究以及各种疾病的诊断有重要意义。
(3)人和动物细胞的表面分子:包括细胞表面各种分化抗原(如CD抗原)、同种异型抗原(血型抗原或MHC抗原)、病毒相关抗原和肿瘤相关性情抗原等。检测这些抗原对各种细胞的分类、分化过程及功能研究、对各种与免疫有关的疾病的诊断及发病机制的研究,均有重要意义。
(4)各种半抗原物质:某些药物、激素和炎症介质等属于小分子的半抗原,可以分别将它们偶联到大分子的载体上,组成人工结合的完全抗原。用其免疫动物,制备出各种半抗原的抗体,应用于各种半抗原物质的检测,例如对某些病人在服用药物后进行血中药物浓度的监测。对运动员进行服用违禁药品的检测,都是应用半抗原检测的方法。
三、抗原或抗体检测的方法
由于各种检测方法中所用的抗原性状不同,出现结果的现象也不同。最广泛应用方法有下述几种:
(一)沉淀反应
可溶性抗原与抗体结合,在两者比例合适时,可形成较大的不溶性免疫复合物。在反应体系中出现不透明的沉淀物,这种抗原抗体反应称为沉淀反应(precipitation neaction)。
1.环状沉淀试验先将含抗体的未稀释的免疫血清加到直径小于0.5cm的小试管底部。将稀释的含有可溶性抗原的材料重叠于上,让抗原与抗体在两液体的界面相遇,形成白色免疫复合物沉淀环,故名为环状沉淀试验(ring precipitationtest),此法简便易行,需用材料较多是其缺点。
2.单向免疫扩散试验单向免疫扩散试验(single immunodiffusion)是在凝胶中进行的沉淀反应。将抗体混入加热溶解的琼脂中,倾注于玻片上,制成含有抗体的琼脂板,在适当位置打孔,将抗原材料加入琼脂板的小孔内,让抗原从小孔向四周的琼脂中扩散,与琼脂中的抗体相遇形成免疫复合物。当复合物体积增加到一定程度时停止扩散,出现以小孔为中心的圆形沉淀圈,沉淀圈的直径与加入的抗原浓度成正相关。本方法简便,易于观察结果,可测定抗原的灵敏度(最低浓度)约为10~20μg/ml,常用于定量测定人或动物血清IgG、IgM、IgA和C3等,其缺点是需1~2天才能看结果
3.免疫比浊法 当抗体浓度高,加入少量可溶性抗原,即可形成一些肉眼看不见的小免疫复合物,它可使通过液体的光束发生散射,随着加入抗原增多,形成的免疫复合物也增多,光散射现象也相应加强。免疫比浊法(immunonephelomytry)就是在一定的抗体浓度下,加入一定体积的样品,经过一段时间,用光散射浊度计(nephelometry)测量反应液体的浊度,来推算样品中的抗原含量。本法敏感、快速简便,可取代单向扩散法定量测定免疫球蛋白的浓度。
4,双向免疫扩散试验 双免疫扩散试验(double immunodiffusion)是在琼脂板上按一定距离打数个小孔,在相邻的两孔内分别放入抗原和抗体材料。当抗原和抗体向四周凝胶中扩散,在两孔间可出现2~3条沉淀线,本法常用于抗原或抗体的定性或定量检测,或用于两种抗原材料的抗原相关性分析。
5.对流免疫电泳对流电泳(counterimmunoelectrophoresis)是一敏感快速的检测方法,即在电场作用下的双向免疫扩散。将琼脂板放入电泳槽内,使琼脂板的两孔沿着电场的方向,于负极侧的孔内加入抗原,于正极侧的孔内加入抗体,通电后,抗原带负电荷向正极泳动,抗体分子虽也带负电荷,但因分子量大,向正极的位移小,而受琼脂中电渗作用向负极移动,抗原和抗体能较快地集中在两孔之间的琼脂中形成免疫复合物的沉淀线。只需1小时左右即可观察结果。
6.免疫电泳 免疫电泳(immunoelectrophoresis)的方法分成两个步骤,即先进行电泳,再进行琼脂扩散。先将样品加入琼脂中电泳,将抗原各成分依电泳速度不同而分散开。然后在适当的位置上沿电泳方向挖一直线形槽,于槽内加入含有针对各种抗原混合抗体液,让各抗原成分与相应抗体进行双向免疫扩散,可形成多答卷沉淀线。常用此法进行血清的蛋白种类分析。对于免疫球蛋白缺损或增多的疾病的诊断或鉴别诊断有重要意义
7.免疫印迹法免疫印迹法(immunoblotting)又称为Western印迹法,用于AIDS的血清抗体检测。第一步,为电泳分离HIV抗原,在电场中根据分子量大小不同病毒抗原各成分散开。第二步,将电泳分离的蛋白质转移到硝酸纤维膜上(电印迹),然后将印迹有病毒抗原的硝酸纤维膜浸湿于病人血清中。如果病人血清中含有与一种或几种抗原相对应的抗体的话,则在该抗原印迹部位形成免疫复合物沉淀。在洗去未沉淀的抗原和抗体后,在膜上加标记的抗人免疫球蛋白的抗体,此抗体可以和病毒抗原与人抗体形成的免疫复合物发生反应,最后加入显色底物(如果抗人Ig是用酶标记的)或做放射自显影(抗人Ig用125Ⅰ标记)以显示结果
第一步:经电泳将HIV混合抗合抗原按分子量大小分离;
第二步:将已分离的抗原经电印迹转移到硝酸纤维膜上;
第三步:将待检病人血清加入覆盖于硝酸纤维膜上;
第四步:加入标记的第二抗体使之覆盖膜上;
第五步:加入显色底物(或放射自显影)显现第二抗体
(二)凝集反应
细菌、红细胞或表面带有抗原的乳胶颗粒等都是不溶性的颗粒抗原,当与相应抗体结合,抗原与抗体结合形成凝集团块,即称为凝集反应(agglutination)。
1.直接凝集 直接凝集(direct agglutination)是将细菌或红细胞与相应抗体结合产生的细菌凝集或红细胞凝集现象。可用于传染病诊断如肥达氏反应(Widal reaction)诊断伤寒病。或利用血细胞凝集现象检查血型。
2.间接凝集 间接凝集(indirect agglutination)是用可溶性抗原包被在乳胶颗粒或红细胞表面,与相应抗体混合出现的凝集现象。如用γ球蛋白包乳胶颗粒检测类风湿关节炎病人血清中的类风湿因子,用甲状腺球蛋白包被乳胶颗粒用于检测甲状腺球蛋的抗体。也可以将抗体吸附到乳胶颗粒上检查临床标本中的抗原,如细菌或真菌性脑膜炎抗体包被的乳颗粒,一旦与含有相应抗原的脑脊液混合,便可发生凝集,可进行快速诊断。故凝集反应即可测定抗原,也可测抗体,方法简便、敏感。
3.抗球蛋白试验 抗球蛋白试验(antiglobulin test,coombs test)的原理为间接凝集试验。例如应用于诊断自身免疫溶血性贫血症时,Rh+红细胞与抗Rh血清间的反应。因抗Rh抗体是IgG只有两个结合价,分子较小(不如IgM结合价多,分子大)很难直接引起Rh+红细胞凝集。如果加入抗IgG的抗体,就可帮助抗Rh的IgG的抗体凝集红细胞。也就是经抗Ig的作用提高凝集反应的'灵敏度。
(三)补体参与抗原抗体反应
这一类反应主要包括溶血反应(hemolytic assay)、补体介导的细胞毒试验(complement mediated cytotoxicuty test)及补体结合试验(complement fixation test)。
1.溶血反应 抗体与红细胞表面抗原相遇,形成红细胞-抗体复合物即可使加入反应中的补体活化,导致红细胞溶解,此方法可用于红细胞的各种抗原或相应抗体的检测,此法比凝集反应敏感。溶血反应也是用于抗体分泌细胞即空斑形成细胞(PFC)检测的原理。
2.补体介导的细胞毒试验各种有核细胞与针对其表面抗原的抗体相遇,所形成的免疫复合物能活化反应中的补体,引起细胞膜穿孔,在一定时间内,细胞仍能维持一定的形态不破碎,加入水溶性染如伊红Y(eosin Y)或台盼蓝(trypan blue)后,染料即可进入被活化补体穿孔的细胞,不带相应抗原细胞膜保持完整的活细胞不着色。此方法可用于带各种抗原的细胞的检测,如进行细胞MHC抗原的鉴定,和进行淋巴细胞中T细胞总数或其亚类的计数。在一些免疫学实验中也可用这种方法,根据需要特异地消除带某种抗原的细胞。
3.补体结合试验当抗原(可溶性或颗粒性)与相应抗体结合,由于浓度低不出现可见反应时,应用补体结合试验可检出此抗原抗体反应,它比凝集反应或沉淀反应灵敏度高。本法包括两个抗原抗体系统。一为检测系统由待检样品与已知抗原(或抗体)组成;另一为指示系统,由绵羊红细胞(SRBC)和抗SRBC组成。另加入作为补体的新鲜豚鼠血清。试验时试管中先加入检测系统和补体,混合经37℃30分钟使抗原、抗体、补体形成复合物,再加入指示系统,如出现溶血现象,说明检测系统中没有相对应的抗原抗体,补体是游离的指示系统的SRBC和抗体结合而出现溶血,即为反应阴性。如不出现溶血,表明检测系统中有抗原抗体复合物并结合补体,则指示系统无多余的补体作用而没有溶血现象,即为阳性。
在敏感的抗原、抗体检测方法(如酶标方法)出现之前补体结合试验曾广泛用于检测各种细菌、病毒或螺旋体(如梅毒)的抗原或抗体,由于本试验影响因素多,结果不稳定现已被新检测方法所代替。
四、用标记抗体或抗原进行的抗原、抗体反应
用荧光素、同位素或酶标记抗体或抗原,用于抗原或抗体检测是目前广泛应用的敏感、可靠的方法。上述三种常用的标记物与抗原或抗体化学连接之后不改变后者的免疫特性。本方法可用于定性、定量或定位检测。
1.免疫荧光技术免疫荧光技术(immunofluorescence techni)是用化学方法使荧光素标记的抗体(或抗原)与组织或细胞中的相应抗原(或抗体)结合,进行定性定位检查抗原或抗体的方法。
(1)直接荧光法:把荧光抗体加到待检的细胞悬液,细胞涂片或组织切片上进行染色,经抗原抗体反应后,洗去未结合的荧光抗体,将待检标本在荧光显微镜下观察,有荧光的部位即有相应抗原存在,此法可用于病毒感染细胞、带某种特异抗原的细胞(如T细胞和B细胞)或病原菌的检查,也可用于组织中沉着的免疫复合物的检查。本法的缺点是检查多种抗原,就需分别制备相应的多种标记抗体。
(2)间接荧光法:可克服直接法需制备多种荧光抗体的复杂操作。将组织或细胞上的抗原直接与相应抗体(不标记荧光)结合,此为第一抗体,再把能与第一抗体特异结合的荧光标记的抗免疫球蛋白抗体加入,此为荧光标记的第二抗体,观察结果与直接法相同。间接法比直接法敏感性高,如果用于检查抗原的第一抗体是人或动物的只需制备一种抗人或动物的免疫球蛋白荧光抗体
免疫荧光技术在传染病诊断上有广泛的用途,如在细菌、病毒、螺旋体感染的疾病,检查抗原或抗体,如查出IgM抗体,可做为近期接触抗原的标志,所以使用荧光标记抗IgM可诊断近期感染。除微生物学方面的应用外,还可利用单克隆抗体鉴定淋巴细胞的亚类。使用流式细胞仪(fluorescene-activated cell sorting,FACS),能自动检测细胞的大小、荧光强度。针对细胞表面不同抗原,可以使用两种不同的荧光染料,如用异硫氰荧光素(FITC)发黄绿荧光,用罗丹明(TMRITC)发红色荧光。由于荧光颜色不同标记两种不同的抗体,对同一细胞进行双标记染色。对淋巴细胞亚类鉴定起着巨大推动作用。应用间接荧光法也用于自身免疫病的抗核抗体检查。
2.放射免疫分析法 放射免疫分析法(radioimmunoassay RIA)应用竞争性结合的原理,应作放射性同素标记抗原(或抗体)与相应抗体(或抗原)结合,通过测定抗原抗体结合物的放射活性判断结果,本方法可进行超微量分析,敏感性高,可用于测定抗原、抗体、抗原抗体复合物。本法常用的同位素有125Ⅰ和131Ⅰ。
放射免疫分析常用的有液相法和固相法两种:
(1)液相法:将待检标本(例如含胰岛素抗原)与定时的同位素标记的胰岛素(抗原)和定时的抗胰岛素抗体混合,经一定作用时间后,分离收集抗原抗体复合物及游离的抗原,测定这两部分的放射活性,计算结合率。在反应系统中,待检标本的胰岛素抗原与同位素标记的胰岛素竞争夺战性与胰岛素抗体结合。非标记的抗原越多,标记抗原与抗体形成的复合物越少。非标记抗原含量与标记抗原抗体复合物的量呈一定的函数关系。预先用标准的非标记抗原作成标准曲线后,即可查出待检标本中胰岛素的含量
(2)固相法:将抗原或抗体吸附到固相载体表面,然后加待检标本,最后加标记抗体。测定固相载体的放射活性,常用的固相载体有溴化氰(CNBr)海豹化的纸片或聚苯乙烯小管
放射免疫分析法应用范围广泛,包括多种激素(胰岛素、生长激素、甲状腺素等)维生素、药物、IgE等。
3.酶联免疫分析法 酶联免疫分析法(enzyme immunoassay,EIA)是当前应用最广泛的免疫检测方法。本法将抗原抗体反应的特异性与酶对底物高效催化作用结合起来,根据酶作用底物后显色,以颜色变化判断试验结果,可经酶标测定仪作定量分析,敏感度可达ng水平。常用于标记的酶有辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase)、碱性磷酶(alkaline phosphatase)等。它们与抗体结合不影响抗体活性。这些酶具有一定的稳定性,制成酶标抗体可保存较长时间。目前常用的方法有酶标免疫组化法和酶联免疫吸附法。前者测定细胞表面抗原或组织内的抗原;后者主要测定可溶性抗原或抗体。本法既没有放射性污染又不需昂贵的测试仪器,所以较放射免疫分析法更易推广。
(1)酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA):是与上述固相RIA相似的原理,将抗原或抗体吸附在固相载体表面。使抗原抗体反应在固相载体表面进行政区。可用间接法、双抗体夹心法或竞争法测定抗原或抗体。
(2)夹心法(sandwich assay):将已知的特异抗体包装在固相载体(塑料板凹孔或纸片上),加入待检标本,标本中的抗原即可与载体上的抗原结合,洗去未结合的材料后加入该抗原的酶标记抗体,洗去未结合的酶标抗体,加底物显色,用酶免疫检测仪测量颜色的光密度,可定量测定抗原。
间接法(indirecr ELISA)常用于检查特异抗体。先将已知特异抗原包被固相载体,加入待检标本(可能含有相应抗体),再加入酶标抗Ig的抗全(即第二抗体),经加底物显色后,根据颜色的光密度计算出标本中抗体的含量。
(3)BAS-ELISA:近年来对酶免设分析法的改进是使用生物素-亲合素-过氧化物酶复合物作为指示剂,组成一新的生物放大系统进一步提高检测的敏感度。可用来检测多种抗原抗体系统如细菌、病毒、肿瘤细胞表面抗原等。一个亲合素(avidin)分子可以结合4个生物素分子(biotin)。结合非常稳定。亲合素和生物素都可与抗全、酶、荧光素等分子结合,而不影响后者的生物活性。一个抗体分子可偶联90个生物素分子,通过生物素又可连接多个亲合素。因此大提高检测的敏感度。目前应用生物-酶标亲合素系统(biotinavidin system- ELISA,BAS-ELISA),它是通过生物素标记抗体连接免疫反应系统,同时借助生物素化酶或酶标亲合素引入酶与底物反应系统。
;D. 放射免疫分析法的简介
Radioimmunoassay RIA
利用同位素标记的与未标记的抗原同抗体发生竞争性抑制反应的放射性同位素体外微量分析方法。又称竞争性饱和分析法。1960年美国化学家R.S.耶洛和S.A.贝尔森提出此法,耶洛因此于1977年获得诺贝尔生理学或医学奖。
耶洛1921年生于纽约。父母都是犹太人,她从小酷爱自然科学。在大学里,她热衷于物理学,却致力于医学研究,她工作于纽约市布隆克斯区退伍军人医院,致力于“胜太荷尔蒙的放射免疫分析”。居里夫人自传和核子物理学家美籍意大利人费米的讲演,对她后来的事业产生了很大的影响。她渴望从事科学研究工作。然而,当时的美国,哪个大学也不同意将一笔物理学奖金给一个女人。她主动给一位杰出的化学家当非全日制秘书。由于工作出色,几个月后,伊利诺依大学给了她一份奖学金,并给了她一个助理研究员的位置。从1941年到1945年,她把主要精力都用在三项活动上:教学、钻研高深课题和准备核物理博士论文。她于1945年获得博士学位。从1945年起,她边授课,边研究,边着书立说,并在勃隆克斯医院筹备和开发新的放射性同位素应用工作。
早在得奖的二十多年,耶洛便在一个偶然的机会里,发现猪胰脏的胰岛素可用来治疗糖尿病,可以使病人产生抗体。这种发现与当时的治疗理论不太合适。因为治疗药物能引起抗体是不可思议的事,因此其发现并不为当时的人所接受。然而,这个发现却引导近代内分泌学的研究进入了新的境界,更由此而推展,使得已往不易测定的身体中的物质得以测定。这个方法就是放射免疫测定法,又叫放射免疫测定法(radioimmunoassav,简称RIA)。80年代初,应用此法测定的生物活性物质已达300种以上。