- 食品安全快速檢測與預(yù)警
- 孫遠(yuǎn)明等編著
- 7624字
- 2020-04-29 16:18:41
3.3 免疫檢測原理
3.3.1 抗原-抗體反應(yīng)
3.3.1.1 抗原-抗體反應(yīng)的原理
抗原-抗體反應(yīng)(antigen-antibody reaction),即抗原與抗體之間的特異性反應(yīng),可發(fā)生在體內(nèi),也可發(fā)生在體外。在進(jìn)行體外免疫學(xué)實驗時,通常是以存在于血清中的抗體為材料進(jìn)行的,所以體外免疫學(xué)反應(yīng)也稱為血清學(xué)反應(yīng)(serologic reaction)。抗原與抗體的特異性結(jié)合是以抗原決定簇和抗體分子抗原結(jié)合部位之間的直接接觸為基礎(chǔ)的,其過程以非共價鍵提供主要的結(jié)合能量,包括非極性氨基酸側(cè)鏈之間的疏水鍵、帶有不同電荷的氨基酸殘基側(cè)鏈之間的離子鍵、相反極性電子云團(tuán)之間的范德華力和不同原子間的氫鍵等,其中,最主要的是疏水鍵。
抗體(Ab)與大多數(shù)抗原(Ag)都是蛋白質(zhì)。它們?nèi)苡谒行纬傻鞍踪|(zhì)溶液,其分子表面有許多親水基團(tuán),所以抗體、抗原的水溶液是親水性膠體溶液,一般比較穩(wěn)定,不會自然沉淀。當(dāng)抗原與特異性抗體發(fā)生結(jié)合時,由于電荷減少或消失,而使它們由親水膠體變成疏水膠體,甚至形成肉眼可見的抗原-抗體復(fù)合物。抗原-抗體的結(jié)合反應(yīng)可以分為兩個階段:第一個階段是抗原與抗體的特異性結(jié)合階段,形成肉眼看不見的沉淀和凝集,這個過程很快,一般可在幾秒鐘內(nèi)完成;第二個階段為抗原與抗體間的可見反應(yīng),當(dāng)抗原與抗體特異性結(jié)合后,在適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)、溫度和pH值等作用下,可促使抗原-抗體復(fù)合物由親水膠體轉(zhuǎn)化為疏水膠體,進(jìn)而凝聚成更大的、可見的抗原-抗體復(fù)合物。
抗原-抗體的反應(yīng)過程:
3.3.1.2 抗原-抗體反應(yīng)的特點
(1)特異性 抗原-抗體反應(yīng)的最大特點是特異性。如上文所述,抗體的特異性是由抗原的特異性決定簇產(chǎn)生的,抗原-抗體反應(yīng)實際上是抗原決定簇和抗體的超變區(qū)之間的結(jié)合,由于它們兩者之間的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)型上高度互補(bǔ),所以決定了它們之間反應(yīng)的特異性。但如果兩種不同的抗原分子上有共同的或相似的抗原決定簇,就可能與彼此相應(yīng)的抗體發(fā)生結(jié)合,即交叉反應(yīng)。交叉反應(yīng)對抗原-抗體反應(yīng)試驗的結(jié)果分析有干擾作用。因此,抗原-抗體反應(yīng)使用的已知抗原或已知抗體需要鑒定和提純,以確保試驗的準(zhǔn)確性。
(2)可逆性 抗原與抗體結(jié)合成復(fù)合物后,在一定條件下又可解離為游離的抗原與抗體的特性稱為抗原-抗體結(jié)合的可逆性。抗原-抗體的結(jié)合實際上是一個動態(tài)平衡的過程,其反應(yīng)式為:
其反應(yīng)平衡常數(shù):
式中,[Ab]是抗體結(jié)合部位的濃度;[Ag]是抗原決定簇的濃度;[Ag·Ab]是二者結(jié)合物的濃度。K值可反映抗原-抗體之間的親和力。親和力高的抗體與抗原在空間構(gòu)型上非常適合,兩者結(jié)合牢固,不容易解離;反之,親和力低的抗原-抗體復(fù)合物較易解離。另外,許多環(huán)境因素如電解質(zhì)的種類與濃度、pH值和溫度等,都會影響抗原-抗體的結(jié)合。解離后的抗原或抗體均能保持原有的結(jié)構(gòu)和活性,因此可用親和色譜法來提純抗原或抗體。
(3)比例性 比例性是指抗原-抗體特異性結(jié)合時,生成肉眼可見結(jié)合物的量與反應(yīng)物(抗原與抗體)濃度的關(guān)系。只有當(dāng)抗原-抗體的濃度比例適當(dāng)時,抗原-抗體才能出現(xiàn)最強(qiáng)的反應(yīng),通常表現(xiàn)為沉淀最多或吸光度最大等現(xiàn)象。抗原或抗體任何一方的濃度過高或過低都會影響它們的反應(yīng)。在恒定量的抗體中加入遞增量的抗原形成抗體復(fù)合物(沉淀)的量見圖3-1。曲線的高峰部分是抗原-抗體濃度比例最合適的范圍,稱為等價帶(zone of equivalence)。在等價帶前后分別為抗體過剩帶和抗原過剩帶。如果抗原或抗體極度過剩,則無沉淀物形成,在免疫測定中稱為帶現(xiàn)象(zone phenomenon)。抗體過量稱為前帶(prezone),抗原過量稱為后帶(postzone)。

圖3-1 抗原-抗體反應(yīng)中沉淀量與抗原、抗體的比例關(guān)系
抗原-抗體的比例性可用格子學(xué)說(lattice theory)進(jìn)行解釋。由于大多數(shù)天然抗原是多價的(即有多個抗原決定簇),而大多數(shù)抗體如IgG是二價的(即含有兩個超變區(qū),能結(jié)合兩個相同的抗原決定簇),當(dāng)抗原和相應(yīng)的抗體數(shù)量比例適當(dāng)時,抗體分子如IgG的兩個超變區(qū)可分別結(jié)合兩個相同的抗原分子,并相互交叉連接成網(wǎng)格狀復(fù)合物,從而形成肉眼可見的沉淀。而當(dāng)抗原或抗體過剩時,由于結(jié)合點不能相互飽和,所以只能形成小的沉淀或可溶性的抗原-抗體復(fù)合物。
3.3.2 免疫檢測方法
3.3.2.1 免疫檢測方法的分類
免疫檢測方法種類很多,分類方法也有很多種。根據(jù)抗原(抗體)是否有被標(biāo)記可分為標(biāo)記免疫學(xué)技術(shù)、免疫沉淀反應(yīng)和免疫凝集反應(yīng)。標(biāo)記免疫學(xué)技術(shù)(labeled immunological technique)是指抗原(抗體)被酶、同位素或熒光素等標(biāo)記(連接)后與相應(yīng)的抗體(抗原)反應(yīng),通過測定酶催化反應(yīng)生成的產(chǎn)物量、同位素的放射性強(qiáng)度或熒光素產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度來計算抗原-抗體的結(jié)合量,進(jìn)而計算出待檢測物質(zhì)(抗原或抗體)量的方法。根據(jù)標(biāo)記物的不同,標(biāo)記免疫學(xué)技術(shù)又可分為酶標(biāo)記免疫分析技術(shù)、放射標(biāo)記免疫分析技術(shù)和熒光標(biāo)記免疫分析技術(shù)等三種。免疫沉淀反應(yīng)(immunological precipitation reaction)是將可溶性抗原與相應(yīng)抗體在適量的電解質(zhì)存在條件下發(fā)生特異性結(jié)合,形成抗原-抗體復(fù)合物并出現(xiàn)肉眼可見的沉淀或混濁,在固體載體中這種沉淀表現(xiàn)為沉淀線,在液體中則常表現(xiàn)為絮狀物或使液體混濁。免疫凝集反應(yīng)(immunological agglutination reaction)是將顆粒抗原(如細(xì)菌、血紅細(xì)胞)或可溶性抗原(抗體)結(jié)合于不溶性的載體微粒上后與相應(yīng)的抗體(抗原)反應(yīng),在適當(dāng)條件下經(jīng)一定時間后凝集成肉眼可見的凝聚物。標(biāo)記免疫學(xué)技術(shù)主要用于定量免疫檢測,而凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng)則多為定性分析方法。
根據(jù)免疫分析過程的反應(yīng)狀態(tài)還可把免疫學(xué)技術(shù)分為均相免疫學(xué)方法(homogeneous immunoassay)和非均相免疫學(xué)方法(heterogeneous immunoassay)。均相免疫學(xué)方法無需將反應(yīng)后抗原-抗體復(fù)合物與游離的抗原、抗體分開,一般在較短時間內(nèi)可以得到分析結(jié)果,操作比較簡便,但是通常靈敏度較低,一般僅適合于定性分析;非均相免疫學(xué)方法抗原-抗體復(fù)合物與游離的抗原、抗體以及雜質(zhì)等物質(zhì)分開,程序比較復(fù)雜,操作時間長,但是由于去除了游離抗原、抗體分子以及一些雜質(zhì)的干擾,因此靈敏度和特異性都比較高,適合于定量分析。
3.3.2.2 常用免疫檢測技術(shù)簡介
根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)的不同可以將免疫檢測方法分為很多種,如前面所說的標(biāo)記免疫學(xué)技術(shù)、凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng)等等,這些技術(shù)還可以進(jìn)一步進(jìn)行分類。本節(jié)就這些技術(shù)中常用于食品安全檢測中的幾種進(jìn)行介紹。
(1)酶聯(lián)免疫吸附檢測
①基本原理 酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme-linked immune sorbent assay,ELISA)是在免疫酶技術(shù)(immunoenzymatic technique)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的免疫測定技術(shù)。其基本原理是抗體(抗原)與酶結(jié)合后,仍然能和相應(yīng)的抗原(抗體)發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng),將待測樣品事先吸附在固相載體表面稱為包被;加入酶標(biāo)抗體(抗原),酶標(biāo)抗體(抗原)與吸附在固相載體上的相應(yīng)的抗原(抗體)發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng),形成酶標(biāo)記的免疫復(fù)合物,不能被緩沖液洗掉;當(dāng)加入酶的底物時,底物與酶發(fā)生酶促反應(yīng)而顯色,根據(jù)顯色的程度而對標(biāo)本中抗原(抗體)進(jìn)行定性或定量的分析。由于酶的催化效率很高,間接地放大了免疫反應(yīng)的結(jié)果,使測定方法達(dá)到很高的敏感度。
②ELISA的種類 ELISA可用于測定抗原,也可用于測定抗體。在這種測定方法中有三個必要的試劑:固相的抗原或抗體,即“免疫吸附劑”(immunosorbent);酶標(biāo)記的抗原或抗體,稱為“結(jié)合物”(conjugate);酶反應(yīng)的底物。根據(jù)試劑的來源和標(biāo)本的情況以及檢測的具體條件,可設(shè)計出各種不同類型的檢測方法。ELISA常用的方法主要有以下幾種類型:
a.夾心法 有雙抗體夾心法(圖3-2)和雙抗原夾心法兩種。兩者步驟基本相同,但酶標(biāo)記物和檢測對象不同。雙抗體夾心法測抗原的操作步驟如下:

圖3-2 雙抗體夾心法測定抗原示意圖
ⅰ.將特異性抗體與固相載體聯(lián)結(jié),形成固相抗體。洗滌除去未結(jié)合的抗體及雜質(zhì)。
ⅱ.加受檢標(biāo)本,保溫反應(yīng)。標(biāo)本中的抗原與固相抗體結(jié)合,形成固相抗原-抗體復(fù)合物。洗滌除去其他未結(jié)合物質(zhì)。
ⅲ.加酶標(biāo)抗體,保溫反應(yīng)。固相免疫復(fù)合物上的抗原與酶標(biāo)抗體結(jié)合。徹底洗滌未結(jié)合的酶標(biāo)抗體。此時固相載體上帶有的酶量與標(biāo)本中受檢抗原的量相關(guān)。
ⅳ.加底物顯色。固相上的酶催化底物成為有色產(chǎn)物。通過比色測定得標(biāo)本中抗原的量。
雙抗原夾心法測抗體的反應(yīng)模式與雙抗體夾心法類似,不同之處是用特異性抗原進(jìn)行包被和制備酶結(jié)合物,以檢測相應(yīng)的抗體。
b.間接法 是檢測抗體常用的方法。其原理為利用酶標(biāo)記的抗抗體(抗人免疫球蛋白抗體)以檢測與固相抗原結(jié)合的受檢抗體,故稱為間接法(圖3-3)。其操作步驟如下:

圖3-3 間接法測定抗體示意圖
ⅰ.將特異性抗原與固相載體聯(lián)結(jié),形成固相抗原。洗滌除去未結(jié)合的抗原及雜質(zhì)。
ⅱ.加稀釋的受檢血清,保溫反應(yīng)。血清中的特異抗體與固相抗原結(jié)合,形成固相抗原-抗體復(fù)合物。經(jīng)洗滌后,固相載體上只留下特異性抗體,血清中的其他成分在洗滌過程中被洗去。
ⅲ.加酶標(biāo)抗抗體。可用酶標(biāo)抗人Ig以檢測總抗體,但一般多用酶標(biāo)抗人IgG檢測IgG抗體固相免疫復(fù)合物中的抗體與酶標(biāo)二抗結(jié)合,從而間接地標(biāo)記上酶。洗滌后,固相載體上的酶量與標(biāo)本中受檢抗體的量成正相關(guān)。
ⅳ.加底物顯色。
c.競爭法 此法可用于抗原與半抗原的定量測定,也可用于測定抗體。以測定抗原為例,其操作步驟如下:
ⅰ.將特異性抗原與固相載體聯(lián)結(jié),形成固相抗原。洗滌除去未結(jié)合的抗原及雜質(zhì)。
ⅱ.加入固定量的待測抗原和特異性酶標(biāo)抗體,保溫反應(yīng),使固相抗原與待測抗原二者競爭性結(jié)合酶標(biāo)抗體,經(jīng)洗滌除去游離的抗原、抗體及抗原-抗體復(fù)合物等。結(jié)合于固相抗原上的抗體與待測抗原含量成負(fù)相關(guān),即:待測抗原濃度越高,與待測抗原結(jié)合的抗體越多,與固相抗原結(jié)合的抗體越少;待測抗原濃度越低,與待測抗原結(jié)合的抗體越少,與固相抗原結(jié)合的抗體越多。
ⅲ.加底物顯色。
d.捕獲法 在臨床檢驗中測定抗體IgM時多采用捕獲包被法。先用抗人IgM抗體包被固相,以捕獲血清標(biāo)本中的IgM(其中包括針對抗原的特異性IgM抗體和非特異性的IgM)。然后加入抗原,此抗原僅與特異性IgM相結(jié)合。繼而加酶標(biāo)記針對抗原的特異性抗體。再與底物作用,呈色即與標(biāo)本中的IgM成正相關(guān)。此法常用于病毒性感染的早期診斷,如甲型肝炎病毒(HAV)抗體的檢測。
③ELISA的技術(shù)要點
a.固相載體 用于吸附抗體與抗原,是ELISA中必不可少的工具。常用的有聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯酰胺等,目前最常用的是聚苯乙烯。聚苯乙烯板的要求:
ⅰ.具有較強(qiáng)的吸附蛋白質(zhì)的性能,且不影響蛋白質(zhì)的免疫活性;
ⅱ.空白值低,孔底透明度高;
ⅲ.不同板和同一板各孔間性能基本一致。
b.包被 將抗原(抗體)固相化的過程稱為包被(coating)。常用的聚苯乙烯酶標(biāo)反應(yīng)板的包被方法:將抗原(抗體)溶于50mmol/L pH9.6碳酸鹽緩沖液,加于酶標(biāo)反應(yīng)板孔中,4℃包被過夜或37℃包被2~6h,經(jīng)清洗后可用。包被的最適當(dāng)濃度隨載體和包被物的性質(zhì)可有很大的變化,每批材料需通過實驗與酶結(jié)合物的濃度協(xié)調(diào)選定。
c.封閉 繼包被之后用高濃度的無關(guān)蛋白質(zhì)溶液再包被的過程是封閉(blocking)。抗原或抗體包被時所用的濃度較低,吸收后固相載體表面尚有未被占據(jù)的空隙,封閉就是讓大量不相關(guān)的蛋白質(zhì)充填這些空隙,從而排斥在ELISA其后的步驟中干擾物質(zhì)的再吸附。封閉的步驟與包被相類似。最常用的封閉劑是0.05%~0.5%牛血清白蛋白,也有用10%小牛血清或1%明膠作為封閉劑的。脫脂奶粉也是一種良好的封閉劑,其最大的特點是價廉,可以高濃度使用(5%)。
d.最佳工作濃度的選定 ELISA反應(yīng)試劑多,其工作濃度不同對結(jié)果影響較大。因此,必須對包被抗原(抗體)和酶標(biāo)抗體(抗原)進(jìn)行最佳工作濃度的滴定和選擇,以達(dá)到最佳的測定條件。
(2)膠體金免疫色譜 膠體金免疫技術(shù)是指以膠體金為標(biāo)記物,應(yīng)用于抗原-抗體反應(yīng)的一種新型標(biāo)記免疫檢測技術(shù)。這里的膠體金(colloidal gold)即金的水溶液,它有一般膠體溶液的特性。膠體金溶液的制備是利用凝聚法,主要是通過還原法,即在氯金酸溶液中加入還原劑如過氧化氫、磷、甲醛、苯肼等,使之聚合成為特定大小的金顆粒,形成帶負(fù)電的疏水膠溶液。因為膠體金離子的表面具有吸附蛋白質(zhì)的能力,故可以通過非共價鍵的形式吸附蛋白質(zhì)抗原或抗體,實現(xiàn)對抗原或抗體的標(biāo)記。金膠體還具有高電子高密度的特性,可在顯微鏡下觀察到黑褐色顆粒,當(dāng)這些標(biāo)記物在相應(yīng)的配體處大量聚集時,肉眼可見紅色或粉紅色斑點,因而常被用于定性或半定量的快速免疫檢測中。
膠體金免疫色譜技術(shù)(colloidal gold immunochromatography assay,GICA)則是一種將膠體金標(biāo)記技術(shù)、免疫檢測技術(shù)和色譜分離技術(shù)等多種方法有機(jī)結(jié)合起來的固相標(biāo)記免疫檢測技術(shù)。其基本原理是以條狀纖維色譜材料作為固相,將與待測物(抗原或抗體)相對應(yīng)的抗體(抗原)固定于膜的其中一個區(qū)域(檢測帶),將膠體金標(biāo)記物吸附于纖維的金標(biāo)墊上,其一邊與樣品墊相連,一邊與檢測帶相連(圖3-4)。檢測時,將待測樣品加于樣品墊上后,樣品由于毛細(xì)管擴(kuò)散作用向前移動,首先經(jīng)過金標(biāo)墊并水化干燥的膠體金標(biāo)記物。樣品中的待測物與被膠體金標(biāo)記的抗體(抗原)發(fā)生特異性結(jié)合后,繼續(xù)向前移動到達(dá)檢測帶,此時被間接標(biāo)記的待測物再次與檢測帶上的抗體(抗原)發(fā)生特異性結(jié)合,從而使免疫復(fù)合物被富集或截留在檢測帶上,通過可目測的膠體金而得到直觀的試驗現(xiàn)象(顯色)。

圖3-4 雙抗體夾心法檢測AIV示意圖(張繼樂,2011)
膠體金免疫色譜技術(shù)的反應(yīng)模式一般有三種,包括夾心法、間接法和競爭抑制法。監(jiān)測未知抗原常采用雙抗體夾心法和競爭抑制法,監(jiān)測未知抗體采用雙抗原夾心法和間接法。下面以雙抗體夾心法測抗原為例說明其反應(yīng)原理。此方法是在纖維膜上包被待測物相應(yīng)的抗體,同時用膠體金標(biāo)記相應(yīng)抗體。如果樣品為陽性,則樣品中的抗原先和被膠體金標(biāo)記的抗體免疫結(jié)合,到達(dá)檢測線位置時,復(fù)合物又和固定在纖維膜上的抗體免疫結(jié)合,檢測線形成可見的紅色線。多余的金標(biāo)記抗體繼續(xù)進(jìn)行色譜分離到檢測線后的控制線,與相應(yīng)的兔抗鼠二抗結(jié)合,控制線形成可見的紅色線。如果樣品為陰性,只有控制線形成可見的紅色線。當(dāng)檢測線與控制線均不出現(xiàn)紅色時,說明試紙條失敗。
目前,膠體金免疫色譜技術(shù)主要應(yīng)用于妊娠檢測、病原體抗原或抗體檢測、疾病相關(guān)蛋白檢測以及動物疫病診斷中。該技術(shù)擁有簡便、快速、特異、靈敏等優(yōu)點,具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。
(3)熒光偏振免疫檢測 熒光免疫技術(shù)是以熒光物質(zhì)標(biāo)記的特異性抗體或抗原作為標(biāo)準(zhǔn)試劑,用于相應(yīng)抗原或抗體的分析鑒定和定量測定,是將抗原-抗體反應(yīng)的特異性與熒光物質(zhì)測定的敏感性和直觀性結(jié)合起來的一種免疫分析技術(shù)。
熒光偏振免疫測定(fluorescence polarization immunoassay,F(xiàn)PIA)是熒光免疫技術(shù)的其中一類。它是一種均相競爭熒光免疫分析法。其基本原理如下:熒光素經(jīng)偏振光照射后會躍入激發(fā)態(tài),在回復(fù)至基態(tài)后可釋放光子,經(jīng)偏振儀形成偏振熒光。熒光偏振強(qiáng)度與熒光分子的大小成正比,與熒光物質(zhì)受激發(fā)時分子轉(zhuǎn)動速度成反比(圖3-5)。如熒光標(biāo)記的抗原由于分子量小,在溶液中的轉(zhuǎn)動速度快,熒光偏振強(qiáng)度小;當(dāng)熒光標(biāo)記抗原與特異性抗體結(jié)合后,其免疫復(fù)合物分子量大,在溶液中轉(zhuǎn)動速度變慢,熒光偏振強(qiáng)度就變大。FPIA就是利用檢測熒光標(biāo)記抗原在結(jié)合特異性抗體前后熒光偏振強(qiáng)度的變化,用競爭性方法間接測定溶液中小分子的含量。

圖3-5 熒光偏振原理示意圖(朱廣華等,2004)
例如運(yùn)用FPIA法檢測藥物濃度時,首先用異硫氰酸熒光素對小分子藥物進(jìn)行標(biāo)記,然后將熒光素標(biāo)記的小分子藥物、可能含有待測藥物的樣品溶液以及該小分子藥物的特異性抗體混合。若樣品溶液中待測未標(biāo)記的小分子藥物濃度低,則標(biāo)記的藥物分子與抗體結(jié)合的就多,由于抗體分子體積大,所形成的熒光素標(biāo)記的藥物分子與抗體的結(jié)合物體積亦大,旋轉(zhuǎn)慢,熒光偏振值高;若樣品溶液中小分子藥物濃度高,其將會與標(biāo)記的藥物分子競爭與抗體結(jié)合,以游離形式存在的標(biāo)記藥物增多,則熒光偏振強(qiáng)度就小。利用這一原理,用標(biāo)記藥物的濃度與對應(yīng)的熒光偏振值做工作曲線,便可進(jìn)行定量分析。另外,F(xiàn)PIA方法不僅能檢測抗原,也能對抗體進(jìn)行檢測。
FPIA是均相的競爭免疫分析方法,反應(yīng)系統(tǒng)完全在溶液中,不需要分離結(jié)合的和未結(jié)合的抗體。實驗過程非常簡單,僅僅是將抗體、熒光標(biāo)記抗原和抗原(即被測藥物)加入到反應(yīng)杯中,經(jīng)過幾分鐘甚至是幾秒鐘的溫育便可直接測量,可很快得到被測藥物的濃度。這是FPIA區(qū)別于其他免疫分析方法的最大優(yōu)勢。
(4)放射免疫檢測 放射免疫分析(radio immunoassay,RIA)是以放射性核素為標(biāo)記物的標(biāo)記免疫分析法。由于標(biāo)記物放射性核素的檢測靈敏度高,本法的靈敏度可高達(dá)ng甚至pg水平,因此常用于測定受檢樣品中的微量物質(zhì),是靈敏度最高的微量檢測技術(shù)。
放射性核素是指原子核能自發(fā)地產(chǎn)生成分或能級的改變,然后變成另一種核素,變化時伴有射線的發(fā)射。放射性核素依衰變方式分為α、β、γ三種,用于放射性標(biāo)記的有β、γ兩類;目前常用的是γ型放射性核素,如125I、131I等,以125I最常用。標(biāo)記125I的方法可分為兩大類,即直接標(biāo)記法和間接標(biāo)記法。直接標(biāo)記法是將125I直接結(jié)合在蛋白質(zhì)側(cè)鏈的酪氨酸殘基苯環(huán)上,形成單碘酪氨酸或雙碘酪氨酸,操作簡便,結(jié)合效率高,但只能標(biāo)記含酪氨酸的化合物;間接標(biāo)記法則是將放射性碘連接到一個小分子載體上,再將這個小分子載體與蛋白質(zhì)結(jié)合。
放射免疫測定法可分為兩大類,即液相放射免疫測定和固相放射免疫測定。
液相放射性免疫測定屬于非均相競爭性標(biāo)記免疫檢測,其基本原理是用放射性核素標(biāo)記抗原(Ag*),使其與待測標(biāo)本中的抗原(Ag)競爭結(jié)合有限量的特異性抗體(Ab),并形成可溶性的抗原-抗體復(fù)合物Ag-Ab和Ag*-Ab,直到達(dá)到平衡。由于標(biāo)記抗原與特異性抗體的量是固定的,故 Ag*-Ab形成的量就隨著待測抗原的量而改變。待測抗原量增加,相應(yīng)結(jié)合的抗體多,從而抑制標(biāo)記抗原對抗體的結(jié)合,使Ag*-Ab相應(yīng)減少,游離的標(biāo)記抗原相應(yīng)增加,即抗原-抗體復(fù)合物中的放射性強(qiáng)度與受檢標(biāo)本中抗原的濃度呈反比。反應(yīng)平衡后,向反應(yīng)體系中加入沉淀劑聚乙二醇,使Ag*-Ab復(fù)合物完全沉淀,以完成與游離標(biāo)記抗原的分離。分離后分別測出結(jié)合態(tài)標(biāo)記抗原(B)與游離態(tài)標(biāo)記抗原(F)的放射性強(qiáng)度(脈沖數(shù)),即可計算出B/F值。用一系列不同劑量的標(biāo)準(zhǔn)抗原進(jìn)行反應(yīng),計算相應(yīng)的B/F值,可以繪制出一條劑量-反應(yīng)曲線。受檢標(biāo)本在同樣條件下進(jìn)行測定,計算B/F值,即可在劑量-反應(yīng)曲線上查出標(biāo)本中抗原的含量。
固相放射免疫測定是將抗體吸附在固相載體上的免疫檢測方法,分競爭性和非競爭性。競爭性分為單層競爭法、多層競爭法,非競爭性又分為單層非競爭法和多層非競爭法。
①單層競爭法 預(yù)先將抗體連接在載體上,加入標(biāo)記抗原(Ag*)和待測抗原(Ag)時,二者競爭與固相載體上的抗體結(jié)合。若固相抗體和Ag*的量不變,則加入的Ag量越多,B/F值越小。根據(jù)這種函數(shù)關(guān)系,則可作出標(biāo)準(zhǔn)曲線。
②雙層競爭法 先將抗原與載體結(jié)合,然后加入抗體與抗原結(jié)合,載體上的放射量與待測濃度成反比。此法較繁雜,有時重復(fù)性差。
③單層非競爭法 先將待測物與固相載體結(jié)合,然后加入過量相對應(yīng)的標(biāo)記物,經(jīng)反應(yīng)后,洗去游離標(biāo)記物測放射量,即可算出待測物濃度。本法可用于測抗原、抗體,方法簡單,但干擾因素較多。
④雙層非競爭法 預(yù)先制備固相抗體,加入待測抗原使之結(jié)合成固相抗體-抗原復(fù)合物,然后加入過量的標(biāo)記抗體,與上述復(fù)合物形成抗體-抗原-標(biāo)記抗體復(fù)合物,洗去游離抗體,測放射量,便可測算出待測物的濃度(圖3-6)。此法與ELISA的雙抗體夾心法相似。

圖3-6 雙層非競爭法放射性免疫檢測示意圖(陶義訓(xùn),2002)
放射免疫檢測技術(shù)對所測樣品的前處理要求簡單,多數(shù)樣品可直接用于測試。目前,研制成功了許多檢測試劑。運(yùn)用這一技術(shù)開展了對食品農(nóng)藥殘留的生物技術(shù)檢測研究,對水產(chǎn)品、肉類產(chǎn)品、果蔬產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留量進(jìn)行監(jiān)測。