Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Иммуноанализ
Immunoassay.svg
Иллюстрация основных компонентов иммуноанализа, который включает аналит (зеленый), антитело (черный) и детектируемую метку (желтый).
MeSHD007118

Иммуноанализа является биохимический тест , который измеряет присутствие или концентрацию в виде макромолекулы или небольшой молекулы в растворе за счет использования с антителом (обычно) или антигеном (иногда). Молекула, обнаруживаемая с помощью иммуноанализа, часто называется « аналитом » и во многих случаях является белком , хотя это могут быть другие виды молекул, разных размеров и типов, при условии, что подходящие антитела обладают необходимыми свойствами для Тесты разработаны. Аналиты в биологических жидкостях, таких как сыворотка или мочачасто измеряются с помощью иммуноанализов в медицинских и исследовательских целях. [1]

Иммуноанализы бывают разных форматов и вариаций. Иммуноанализы можно проводить в несколько этапов с добавлением реагентов, смывом или разделением в разных точках анализа. Многоступенчатые анализы часто называют иммуноанализами с разделением или гетерогенными иммуноанализами. Некоторые иммуноанализы можно проводить просто путем смешивания реагентов и образца и проведения физических измерений. Такие анализы называются гомогенными иммуноанализами или, реже, иммуноанализами без разделения.

Калибратор часто используется в иммуноанализах. Калибраторы - это растворы, о которых известно, что они содержат рассматриваемый аналит, и концентрация этого аналита обычно известна. Сравнение реакции анализа с реальным образцом с реакцией анализа, произведенной калибраторами, позволяет интерпретировать силу сигнала с точки зрения присутствия или концентрации аналита в образце.

Принцип [ править ]

Иммуноанализы основаны на способности антитела распознавать и связывать конкретную макромолекулу, которая может быть сложной смесью макромолекул. В иммунологии конкретная макромолекула, связанная антителом, называется антигеном, а область на антигене, с которой связывается антитело, называется эпитопом .

В некоторых случаях в иммуноанализе можно использовать антиген для обнаружения в растворе антител, распознающих этот антиген. Другими словами, в некоторых иммуноанализах аналит может быть антителом, а не антигеном.

Помимо связывания антитела с его антигеном, другой ключевой особенностью всех иммуноанализов является получение измеримого сигнала в ответ на связывание. Большинство, хотя и не все, иммуноанализы включают химическое связывание антител или антигенов с какой-либо детектируемой меткой. В современных иммуноанализах существует большое количество меток, которые позволяют обнаруживать их различными способами. Многие метки поддаются обнаружению, потому что они либо излучают излучение, либо вызывают изменение цвета раствора, флуоресцируют на свету, либо могут излучать свет.

История [ править ]

Розалин Сассман Ялоу и Соломон Берсон приписывают разработку первых иммуноанализов в 1950-х годах. Ялоу получила Нобелевскую премию за свою работу по иммуноанализу в 1977 году, став второй американкой, получившей эту награду. [2]

Иммуноанализы стали значительно проще в выполнении и стали более популярными, когда в конце 1960-х были продемонстрированы методы определения химически связанных ферментов с антителами. [3]

В 1983 году профессор Энтони Кэмпбелл [4] из Кардиффского университета заменил радиоактивный йод, используемый в иммуноанализе, на сложный эфир акридиния, который излучает собственный свет: хемилюминесценцию . Этот тип иммуноанализа в настоящее время используется в примерно 100 миллионах клинических тестов ежегодно во всем мире, что позволяет врачам измерять широкий спектр белков, патогенов и других молекул в образцах крови. [5]

К 2012 году индустрия коммерческого иммуноанализа заработала 17 000 000 000 долларов США и, как предполагалось, имела перспективы медленного ежегодного роста в диапазоне от 2 до 3 процентов. [6]

Ярлыки [ править ]

В иммуноанализах используются различные метки, позволяющие обнаруживать антитела и антигены. Метки обычно химически связаны или конъюгированы с желаемым антителом или антигеном.

Сэндвич-ELISA запускают на микротитровальном планшете.

Ферменты [ править ]

Возможно, одна из самых популярных этикеток для иммуноанализа - это ферменты . Иммуноанализы, в которых используются ферменты, называются иммуноферментными анализами (EIA), из которых наиболее распространенными типами являются твердофазные иммуноферментные анализы (ELISA) и метод иммуноферментного анализа (EMIT).

Ферменты, используемые в ELISA, включают пероксидазу хрена (HRP), щелочную фосфатазу (AP) или глюкозооксидазу . Эти ферменты часто позволяют обнаруживать, поскольку они вызывают заметное изменение цвета в присутствии определенных реагентов. В некоторых случаях эти ферменты подвергаются воздействию реагентов, которые вызывают свет или хемилюминесценцию .

Радиоактивные изотопы [ править ]

Радиоактивные изотопы могут быть включены в реагенты для иммуноанализа для проведения радиоиммуноанализа (РИА). Радиоактивность, испускаемую связанными комплексами антитело-антиген, можно легко обнаружить с помощью обычных методов.

РИА были одними из первых разработанных иммуноанализов, но потеряли популярность в основном из-за сложности и потенциальных опасностей, связанных с работой с радиоактивностью. [7] [8]

Репортеры ДНК [ править ]

Новый подход к иммуноанализу включает комбинирование количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени (RT qPCR) и традиционных методов иммуноанализа. Метка, используемая в этих анализах, называемая иммуно-количественной ПЦР в реальном времени (iqPCR), представляет собой зонд ДНК . [9] [10]

Флуорогенные репортеры [ править ]

Флуорогенные репортеры, такие как фикоэритрин , используются в ряде современных иммуноанализов. [11] Белковые микрочипы - это тип иммуноанализа, в котором часто используются флуорогенные репортеры. [12]

Электрохемилюминесцентные метки [ править ]

Некоторые этикетки работают за счет электрохемилюминесценции , при которой этикетка излучает детектируемый свет в ответ на электрический ток. [13] [14]

Иммуноанализ без этикеток [ править ]

Хотя в иммуноанализах обычно используется какая-то метка, существуют определенные виды анализов, которые не полагаются на метки, а вместо этого используют методы обнаружения, которые не требуют модификации или маркировки компонентов анализа. Поверхностный плазмонный резонанс является примером метода, который может обнаруживать связывание между немеченым антителом и антигенами. [15] Другой продемонстрированный иммуноферментный анализ без меток включает измерение изменения сопротивления электрода при связывании с ним антигенов . [16]

Классификации и форматы [ править ]

В конкурентном гомогенном иммуноанализе немеченый аналит вытесняет связанный меченый аналит, который затем обнаруживается или измеряется.

Иммуноанализы можно проводить в различных форматах. Как правило, иммуноферментный анализ можно разделить на несколько категорий в зависимости от того, как он проводится. [17]

Конкурентные, гомогенные иммуноанализы [ править ]

В конкурентном гомогенном иммуноанализе немеченый аналит в образце конкурирует с меченым аналитом за связывание антитела. Затем измеряется количество меченого несвязанного аналита. Теоретически, чем больше аналита в пробе, тем больше меченого аналита вытесняется и затем измеряется; следовательно, количество меченого несвязанного аналита пропорционально количеству аналита в образце.

Двухцентровые неконкурентные иммуноанализы обычно состоят из аналита, «зажатого» между двумя антителами. ELISA часто выполняется в этом формате

Конкурентные, гетерогенные иммуноанализы [ править ]

Как и в конкурентном гомогенном иммуноанализе, немеченый аналит в пробе конкурирует с меченым аналитом за связывание антитела. В гетерогенных анализах меченый несвязанный аналит отделяется или смывается, а оставшийся меченый связанный аналит измеряется.

Одноцентровые неконкурентные иммуноанализы [ править ]

Неизвестный аналит в образце связывается с мечеными антителами. Несвязанные меченые антитела вымываются, а связанные меченые антитела измеряются. Интенсивность сигнала прямо пропорциональна количеству неизвестного аналита.

Двухцентровые неконкурентные иммуноанализы [ править ]

Аналит в неизвестном образце связывается с сайтом антитела, затем меченое антитело связывается с аналитом. Затем измеряется количество меченого антитела на участке. Он будет прямо пропорционален концентрации аналита, потому что меченое антитело не будет связываться, если аналит не присутствует в неизвестном образце. Этот тип иммуноанализа также известен как сэндвич-анализ, поскольку анализируемое вещество «зажато» между двумя антителами.

Примеры [ править ]

Клинические испытания [ править ]

Широкий спектр медицинских тестов представляет собой иммуноанализ, в данном контексте называемый иммунодиагностикой. Многие домашние тесты на беременность представляют собой иммуноанализы, которые определяют маркер беременности хорионический гонадотропин человека . [18] [19] Другие клинические иммуноанализы включают тесты, которые измеряют уровни CK-MB для оценки сердечных заболеваний, инсулина для оценки гипогликемии , простатспецифического антигена для выявления рака простаты , а некоторые также используются для обнаружения и / или количественного измерения некоторых фармацевтических соединений (подробнее см. метод иммуноферментного анализа ). [20]

Спортивный антидопинговый анализ [ править ]

Иммуноанализы используются в спортивных антидопинговых лабораториях для тестирования образцов крови спортсменов на запрещенный рекомбинантный гормон роста человека (rhGH, rGH, hGH, GH). [21]

Исследование [ править ]

Фотоакустический иммуноанализ [ править ]

Фотоакустический иммуноанализ измеряет низкочастотные акустические сигналы, генерируемые метками металлических наночастиц. Освещенные модулированным светом на длине волны плазмонного резонанса, наночастицы генерируют сильный акустический сигнал, который можно измерить с помощью микрофона. [22] Фотоакустический иммуноанализ может быть применен к тестам на боковой поток, в которых используются коллоидные наночастицы. [23]

См. Также [ править ]

  • ELISA
  • МЕЛИСА
  • CEDIA
  • Иммуноскрининг
  • Тест бокового потока
  • Магнитный иммуноферментный анализ
  • Радиоиммуноанализ
  • Иммуноферментный анализ оптического волокна (SOFIA)
  • Иммуноферментный анализ на CD / DVD
  • Агглютинация-ПЦР

Ссылки [ править ]

  1. ^ Йетисен АК (2013). «Микрожидкостные стационарные диагностические приборы на бумажной основе». Лаборатория на чипе . 13 (12): 2210–2251. DOI : 10.1039 / C3LC50169H . PMID  23652632 .
  2. ^ Rall JE. Соломон А. Берсон . В «Биографических воспоминаниях». Национальная академия наук 1990; 59: 54-71. ISBN 0-309-04198-8 . Полный текст . 
  3. ^ Lequin R (2005). «Иммуноферментный анализ (EIA) / иммуноферментный анализ (ELISA)» . Clin. Chem . 51 (12): 2415–8. DOI : 10,1373 / clinchem.2005.051532 . PMID 16179424 . 
  4. ↑ Профессор Энтони Кэмпбелл - доктор философии , Кардиффский университет , получено 29 декабря 2012 г.
  5. ^ "NPS Focus" , создатели радуги , Королевское химическое общество (RSC), 2003 г. , получено 29 декабря 2012 г.
  6. ^ Карлсон, Брюс (15 февраля 2014 г.). «Использование возможностей иммунологического анализа» . Gen. Eng. Biotechnol. Новости . 34 (4). С. 12–13.
  7. ^ Сьюзен Дж. Ландерс (3 апреля 2006 г.). «Тест ELISA отмечает 35 лет ответов на медицинские вопросы» . Американские медицинские новости . Проверено 9 декабря 2012 года .
  8. ^ "Розалин Сассман Ялоу" . America.gov. 27 апреля 2008 . Проверено 26 июня 2010 года .
  9. ^ Райкович; Эль-Муалидж (2006). «Иммуно-количественная ПЦР в реальном времени для обнаружения и количественного определения энтеротоксина B Staphylococcus aureus в пищевых продуктах» . Прикладная и экологическая микробиология . 72 (10): 6593–9. DOI : 10,1128 / AEM.03068-05 . PMC 1610299 . PMID 17021210 .  
  10. ^ Гоффлот; Эль (2004). «Иммуно-количественная полимеразная цепная реакция для обнаружения и количественного определения прионного белка». Журнал иммуноанализа и иммунохимии . 25 (3): 241–58. DOI : 10.1081 / ИПИ-200028044 . PMID 15461386 . S2CID 37548553 .  
  11. ^ «Технология Luminex xMAP» . Корпорация Миллипор . Проверено 13 декабря 2012 года .
  12. ^ Чаттерджи; Ситараман (2008). «Белковые микрочипы по запросу: новая система белковых микрочипов» . PLOS ONE . 3 (9): e3265. Bibcode : 2008PLoSO ... 3.3265C . DOI : 10.1371 / journal.pone.0003265 . PMC 2533396 . PMID 18813342 .  
  13. ^ Занут, А .; Fiorani, A .; Canola, S .; Сайто, Т .; Ziebart, N .; Рапино, С .; Rebeccani, S .; Barbon, A .; Irie, T .; Josel, H .; Negri, F .; Marcaccio, M .; Windfuhr, M .; Имаи, К .; Валенти, G .; Паолуччи, Ф. (2020). «Понимание механизма электрохемилюминесценции сореагента, способствующего повышению биоаналитических характеристик» . Nat. Commun . 11 (1): 2668. DOI : 10.1038 / s41467-020-16476-2 . PMC 7260178 . PMID 32472057 .  
  14. ^ Forster RJ, Bertoncello P, Киз TE (2009). «Электрогенерированная хемилюминесценция». Ежегодный обзор аналитической химии . 2 : 359–85. Bibcode : 2009ARAC .... 2..359F . DOI : 10,1146 / annurev-anchem-060908-155305 . PMID 20636067 . 
  15. ^ JB Гонсалес-Диас; и другие. (2008). «Плазмонные наносэндвичи Au / Co / Au с повышенной магнитооптической активностью». Маленький . 4 (2): 202–5. DOI : 10.1002 / smll.200700594 . ЛВП : 10261/17402 . PMID 18196506 . 
  16. ^ Георгиос Цекенис (2008). «Иммуносенсорный анализ без использования меток для основного белка миелина на основе протокола импеданса переменного тока». Аналитическая химия . 80 (6): 2058–62. DOI : 10.1021 / ac702070e . PMID 18260654 . 
  17. ^ Голдис, Эва (2009-08-24). Применение флуоресценции в биотехнологии и науках о жизни . Вили-Блэквелл . п. 311. ISBN. 978-0470083703. Проверено 11 декабря 2012 года .
  18. ^ «ELISA для домашнего теста на беременность» . Проверено 11 декабря 2012 года .
  19. ^ Батлер, SA (2001). «Выявление ранних форм хорионического гонадотропина человека при беременности с помощью домашних тестовых приборов» . Клиническая химия . 47 (12): 2131–6. DOI : 10.1093 / clinchem / 47.12.2131 . PMID 11719477 . 
  20. ^ Twyman, SA (2001). «Иммуноанализы, приложения: Clinica» (PDF) . Энциклопедия аналитической науки . 4 : 317–324. Архивировано из оригинального (PDF) 24 марта 2012 года . Проверено 11 декабря 2012 года .
  21. ^ Цивоу М; Kioukia-Fougia N; Lyris E; Aggelis Y; Fragkaki A; Kiousi X; Симицек Ph; Dimopoulou H; Леонтиу И.П.; Stamou M; Спиридаки MH; Георгакопулос C (2006). «Обзор анализа допинг-контроля во время Олимпийских игр 2004 года в Афинах, Греция». Analytica Chimica Acta . 555 : 1–13. DOI : 10.1016 / j.aca.2005.08.068 .
  22. Перейти ↑ Zhao Y, Cao M, McClelland JF, Lu M (2016). «Фотоакустический иммуноанализ для обнаружения биомаркеров». Биосенсоры и биоэлектроника . 85 : 261–66. DOI : 10.1016 / j.bios.2016.05.028 . PMID 27183276 . 
  23. ↑ Zhao Y, Huang Y, Zhao X, McClelland JF, Lu M (2016). «Фотоакустический анализ на основе наночастиц для высокочувствительного анализа бокового потока». Наноразмер . 8 (46): 19204–19210. DOI : 10.1039 / C6NR05312B . PMID 27834971 . 

Внешние ссылки [ править ]

«Справочник по иммуноанализу», 3-е издание, Дэвид Уайлд, ред., Эльзевир, 2008 г.

  • Иммуноферментный анализ по медицинским предметным рубрикам Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
  • Главы 5 и 6 книги Сьюзан Р. Миккельсен «Биоаналитическая химия»