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第二节 免疫放射分析法
一、原理
免疫放射分析法(immunoradiometric assay,IRMA)是用过量的放射核素标记抗体(*Ab)和限量的抗原或半抗原(Ag)结合,形成Ag*Ab复合物,测量复合物的放射性,和所加Ag的量呈正相关。如以不同量的Ag标准品求出与Ag*Ab放射性的量效关系,即可从待测样品在相同条件下测得的Ag*Ab放射性求出待测样品的量。
抗原过量抗体复合物
从原理的角度讲,IRMA的主要特点包括以下几方面:
1.IRMA属于非竞争性抗原抗体结合反应,因加入的抗体是过量的(而RIA法加入的抗体是限量的)。
2.抗原抗体复合物的放射性,与所加非标记抗原的量呈正相关(而RIA法呈负相关)。
3.因为本结合反应不存在竞争性,低剂量区没有不确定因素,因此灵敏度较高。
4.分离步骤的主要目的是把 *Ab和Ag*Ab分开。由于*Ab和Ag*Ab都含γ球蛋白,分子量也比较接近,很多在RIA中常用的分离方法都不能用,需要用特异抗体作分离剂。这在很大程度上造成了IRMA在方法学上的特殊性,即几乎全部是夹心法,也就是一个IRMA系统中需要两种抗体,它们是针对同一个抗原的不同抗原决定簇,一个抗体标记后作为探测抗体,一个抗体用作分离剂。正是这一特点,使IRMA的测定对象主要限于有两个以上抗原决定簇的肽类或蛋白质。由于Ag的量越小Ag*Ab放射性越低,所以在IRMA中NSB的高低对低剂量Ag测量的准确性影响大,很重要的一点是尽量降低NSB,以提高IRMA的灵敏度。
二、基本试剂
对IRMA试剂盒的基本要求和RIA试剂盒相同,由国家批准的生产单位提供,使用者应按说明书的要求合理使用。如果临床工作需要,使用者可以对试剂稀释度、操作步骤等进行适当改动,但对改变了的方案应作精密度、准确度、灵敏度等考核,并作详细记录。
一般试剂盒都包括三种主要试剂:标记抗体、非标记标准抗原(标准品)、分离试剂或材料,若干试剂盒还提供缓冲液及质量控制用的样品。
1.标记抗体
标记抗体必须亲和力高、特异性强。通常都由生产厂家精选后用 125I标记,可以是多克隆(polyclonal)抗体,也可以是单克隆(monoclonal)抗体。一般说首先要保证特异性,所以多数试剂盒选用单克隆抗体。对于抗体的亲和力,通常由生产厂家测定,借用RIA的Scatchard作图法,对尚未连接 125I的抗体进行鉴定,然后向用户提供数据。为了保证标记抗体的特性与未标记前一致,制备标记物的条件要温和,每一抗体分子最好仅含一个 125I原子。由于存在 125I衰变等不稳定因素,厂家应当提供试剂盒的有效期。
2.标准品或校准试剂
标准品是定量的依据,要求纯度尽量高,配制时浓度应准确,并注意保存。
3.分离试剂
包括分离材料(如固相抗体),通常也由生产厂家提供。所用抗体必须和标记抗体针对不同抗原决定簇,也可以是多克隆(polyclonal)抗体或单克隆(monoclonal)抗体。该抗体预先牢固地吸附在某种固体支持物上,待测抗原中的一个抗原决定簇和标记抗体结合,另一个抗原决定簇和固相支持物上的非标记抗体结合,便能和游离抗体分开。很多固相材料可供选用,如塑料(聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙等)试管、纤维素颗粒、凝胶颗粒(葡聚糖、琼脂糖、聚丙烯酰胺等)、多孔玻璃微球、磁性颗粒等。磁性颗粒法是将固相颗粒(如纤维素)与含铁化合物(如氧化铁)连接,再与抗体连接,此种颗粒在磁场吸引下不需离心即可与游离标记抗体分开。
三、测定方法
IRMA方法一般也包括加样、温育、分离结合和游离部分、测放射性、数据处理等五个步骤。很多方面均和RIA相似,不再一一重复。由于不是竞争结合,当然不存在经典加样法和顺序加样法之分。但是从加样顺序及所用标记试剂的不同,又分为以下几种不同方法。
1.双抗体夹心法
在实际应用时,先加抗原和固相抗体结合,再加标记抗体;有同时加抗原和标记抗体的;也有先让标记抗体与抗原结合,再加固相抗体的。由于抗原抗体的结合反应是在标记抗体过量的情况下进行,有不少IRMA的反应允许在室温下进行,可以缩短孵育时间,每一具体IRMA系统的加样顺序、孵育时间、孵育温度、分离条件(离心所需数及时间、或磁性颗粒用磁场吸引等) 通常都应按照试剂盒的说明书进行。最后形成下述双抗体夹心复合物:固相抗体—待测抗原— 125I标记抗体。
2.标记第三抗体法
这种方法是将 125I标记在第三抗体上,此法用作分析试剂的抗体不带标记,而标记的第三抗体则是针对该分析抗体的抗体,如果分析抗体是鼠的抗体,则第三抗体用兔(或羊或豚鼠) 抗鼠的抗体。所以这种抗体具有多用性,凡是分析抗体来自同一种动物的都可以用。第三抗体是在前两个抗体已经和抗原充分反应后再加入的。最后形成下述复合物。
固相抗体—待测抗原—非标记分析抗体— 125I标记非标记分析抗体的抗体
3.双标记抗体法
为了进一步提高IRMA的灵敏度,有人建立了双标记抗体法,该法要求待测抗原有三个以上抗原决定簇,与三个抗体形成三个不同结合位点的抗原抗体复合物,其中一个抗体作分离剂,另两个以 125I标记,用作分析抗体。最后形成下述复合物。
4.生物素-亲合素系统(biotin-avidin system,BAS)
BAS的引入对提高灵敏度及缩短分析时间有较明显的效果。生物素可以用来标记抗体,而且每一抗体分子可以连接几十个分子的生物素。生物素又能和 125I标记的亲合素牢固结合(Ka达10 14~10 15 L/mol),因此该系统本身的放大效应很明显。在IRMA中,用生物素标记的抗体代替 125I标记的分析抗体,充分反应后再加 125I标记的亲合素,形成下述复合物,使分析灵敏度明显提高。
固相抗体—待测抗原—生物素标记抗体— 125I标记亲合素。
四、数据处理和质控
IRMA的数据处理除数学模型外,都和RIA相仿,质控也和RIA相同,现将其数学模型作一简要叙述。可以应用的曲线拟合法有以下三种:
1.试剂盒方法
生产厂家仍推荐这种方法。但是本法缺乏理论依据,遇有突出值时影响大。此外,有些试剂盒生产厂家迄今仍推荐直线化的方法,认为在IRMA的低剂量区域是一条直线,如果仅使用厂家指定的区域,可以用直线回归法。应当指出,这只是一 种近似的方法,无论是理论上或在精密实践中都可以证实,即使是低剂量区也不是直线,对于要求高的IRMA不宜采用。
2.五参数Logistic模型
在四参数Logistic模型上加一不对称因子,由计算机通过最小二乘回归求得五个参数。不对称因子即下式中的c。本法虽适用于IRMA的多数场合,但是不对称因子是一经验参数,并非来自质量作用定律。
3.三参数质量作用定律模型
函数式如下:
式中各参数的含义与RIA的四参数质量模型相同。该模型已用稳健回归法编成应用软件,多年来已在多个IRMA系统上应用。