放射免疫分析课件.ppt
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1、关于放射免疫分析第1页,此课件共74页哦第一节第一节 放射免疫分析放射免疫分析 l一、基本原理:一、基本原理:放射免疫分析(放射免疫分析(radio immunoassay,RIA)是体外放射分析技是体外放射分析技术中建立最早、应用最广的一类技术,术中建立最早、应用最广的一类技术,其基本原理为竞争性抑制。即:放射性其基本原理为竞争性抑制。即:放射性标记抗原和非标记抗原(包括标准抗原标记抗原和非标记抗原(包括标准抗原或待测抗原)共同与特异性抗体发生可或待测抗原)共同与特异性抗体发生可逆性结合,如图逆性结合,如图8-1。这种竞争可用以下。这种竞争可用以下反应式来表达:反应式来表达:第2页,此课件共
2、74页哦 Ag +Ab AgAb+Ag*Ag*Ab l 式中式中Ag*代表标记抗原,代表标记抗原,Ag代表非标代表非标记抗原,记抗原,Ab代表特异性抗体,代表特异性抗体,Ag*Ab代代表标记抗原抗体复合物,表标记抗原抗体复合物,AgAb代表非标代表非标记抗原抗体复合物。记抗原抗体复合物。第3页,此课件共74页哦 当反应体系中同时存在当反应体系中同时存在Ag、Ag*和和Ab,而而Ag*的量一定、的量一定、Ab的量限定(分子数少于抗原)时,的量限定(分子数少于抗原)时,随着随着Ag的增加,的增加,Ag*Ab的量相应减少,即与的量相应减少,即与Ag(包括标准抗原或待测抗原)的量呈负相关竞包括标准抗原
3、或待测抗原)的量呈负相关竞争性抑制。当反应达到平衡后,将反应体系中争性抑制。当反应达到平衡后,将反应体系中的标记抗原抗体复合物与游离的标记抗原分离,的标记抗原抗体复合物与游离的标记抗原分离,测定其放射性。以标准抗原的浓度为横坐标,测定其放射性。以标准抗原的浓度为横坐标,以标记抗原抗体复合物的结合率(以标记抗原抗体复合物的结合率(B/T、B/F、B/B0)为纵坐标,绘制剂量效应曲线(为纵坐标,绘制剂量效应曲线(calibration curve),),也称标准曲线。也称标准曲线。第4页,此课件共74页哦试剂盒组成:试剂盒组成:(以(以T4测定为例)测定为例)1、Ag(系列标准品系列标准品),浓度
4、分别为:,浓度分别为:0、20、40、80、160、320ng/ml2、Ag*,125I-T4(红色,作为示踪剂)红色,作为示踪剂)3、Ab,抗抗T4抗体(作为结合剂)抗体(作为结合剂)4、分离剂(免疫分离剂,结合反应达到平衡、分离剂(免疫分离剂,结合反应达到平衡后将结合部分与游离部分分开)后将结合部分与游离部分分开)第5页,此课件共74页哦 0 20 40 80 160 320 0 20 40 80 160 320 待待1 1 待待2 2加样:加样:1、Ag(系列标准品及待测样品)系列标准品及待测样品)50ul/每管每管2、Ag*200ul/每管每管3、Ab 100ul/每管每管混匀,混匀,
5、37 45分钟,加分离剂离心,测定结合部分钟,加分离剂离心,测定结合部分放射性。分放射性。第6页,此课件共74页哦第7页,此课件共74页哦放射免疫分析的几种标准曲线图:放射免疫分析的几种标准曲线图:第8页,此课件共74页哦抗原抗体的结合反应遵循质量作用定律,抗原抗体的结合反应遵循质量作用定律,即:即:当反应达到平衡时,当反应达到平衡时,k1AgAb=k2AgAb。设设KA为平衡结合常数,也称亲和常数,为平衡结合常数,也称亲和常数,则有:则有:第9页,此课件共74页哦 k1和和k2分别代表结合速度常数和解离速度常数,分别代表结合速度常数和解离速度常数,Ag、Ab、AgAb分别代表游离抗原、游离抗
6、体分别代表游离抗原、游离抗体和抗原抗体复合物的浓度。假设和抗原抗体复合物的浓度。假设Ab0和和Ag0分别代表分别代表抗原、抗体的初始浓度,抗原、抗体的初始浓度,B和和F分别代表反应平衡时分别代表反应平衡时结合和游离抗原的结合和游离抗原的%,(以分数表示,以分数表示,B+F=1),),可可以推导出以推导出B的函数式,的函数式,由上式可看出是以由上式可看出是以B为函数的一元二次方程。对为函数的一元二次方程。对每一特定的每一特定的RIA系统,系统,Ab0和和KA是固定的,是固定的,*Ag0也也是固定的,所以是固定的,所以B在直角坐标上随非标记在直角坐标上随非标记 Ag0呈双曲呈双曲线走向。线走向。第
7、10页,此课件共74页哦二、基本试剂二、基本试剂(一)、抗体(一)、抗体(antibody)(1)、抗体的制备:抗体是体外放射分、抗体的制备:抗体是体外放射分析中应用最广的结合剂,是用纯化的免析中应用最广的结合剂,是用纯化的免疫原免疫动物制备而得,免疫的成败在疫原免疫动物制备而得,免疫的成败在于免疫原和动物种类以及注射途径、佐于免疫原和动物种类以及注射途径、佐剂的使用、注射剂量和时间等。剂的使用、注射剂量和时间等。第11页,此课件共74页哦 分子量超过分子量超过5000的蛋白多肽物质具的蛋白多肽物质具有较好的免疫原性,容易刺激高活度的有较好的免疫原性,容易刺激高活度的抗体形成。分子量小于抗体形
8、成。分子量小于5000的肽类物质的肽类物质免疫原性低,需要与载体蛋白结合方能免疫原性低,需要与载体蛋白结合方能引起明显的抗体形成。应该指出,动物引起明显的抗体形成。应该指出,动物对抗原的免疫反应个体差异很大,当一对抗原的免疫反应个体差异很大,当一批动物用同样的免疫原和免疫程序进行批动物用同样的免疫原和免疫程序进行免疫时,往往只有部分动物产生满意的免疫时,往往只有部分动物产生满意的反应。反应。第12页,此课件共74页哦(2)抗血清()抗血清(antiserum)的质量鉴定:的质量鉴定:评价结合剂的主要指标有滴度、特异性和评价结合剂的主要指标有滴度、特异性和亲和力。亲和力。1)滴度测定:)滴度测定
9、:测定方法是将抗血清稀释测定方法是将抗血清稀释成不同浓度,分别加入一定量的标记抗原,成不同浓度,分别加入一定量的标记抗原,在适当的反应条件下达到平衡后,分离在适当的反应条件下达到平衡后,分离B与与F,计算不同稀释度的抗血清与标记抗计算不同稀释度的抗血清与标记抗原的结合百分率,以结合百分率为纵坐标,原的结合百分率,以结合百分率为纵坐标,以抗血清稀释度为横坐标,绘制抗血清稀以抗血清稀释度为横坐标,绘制抗血清稀释曲线(如图)。释曲线(如图)。第13页,此课件共74页哦 选择结合率为选择结合率为50%时所对应的稀释度,作时所对应的稀释度,作为该结合剂的稀释度,该稀释度即为滴度。抗体为该结合剂的稀释度,
10、该稀释度即为滴度。抗体滴度越高表明抗体的质量越好。滴度越高表明抗体的质量越好。第14页,此课件共74页哦2)特异性测定:抗血清的特异性是指)特异性测定:抗血清的特异性是指抗体与待测物以外的结构类似物结合抗体与待测物以外的结构类似物结合的程度(又称交叉反应率)。的程度(又称交叉反应率)。交叉反应百分率交叉反应百分率 =Y50/Z50100%其中其中Y50为被测物结合率为被测物结合率50%时时的浓度值;的浓度值;Z50为结构类似物结合率为结构类似物结合率50%时的浓度值。干扰轻者特异性高。时的浓度值。干扰轻者特异性高。第15页,此课件共74页哦第16页,此课件共74页哦3)亲和力和亲和常数测定:亲
11、和力表示)亲和力和亲和常数测定:亲和力表示特定的抗原、抗体之间的结合能力,常特定的抗原、抗体之间的结合能力,常用亲和常数用亲和常数KA来表示。来表示。KA越大,表示抗越大,表示抗原、抗体之间结合能力越强,原、抗体之间结合能力越强,B/F值大,值大,方法的灵敏度高。方法的灵敏度高。随着单克隆抗体(随着单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)技术的发展,提高了技术的发展,提高了现代体外分析技术的特异性和亲和力。现代体外分析技术的特异性和亲和力。第17页,此课件共74页哦(二)、放射性标记物(二)、放射性标记物 放射性标记物是体外放射分析的测量放射性标记物是体外放射分析的测量依
12、据,常用的标记核素有依据,常用的标记核素有125I和和3H。对标记物的质量要求包括:对标记物的质量要求包括:(1)比活度()比活度(specific activity):):体外放体外放射分析法的定量范围一般在射分析法的定量范围一般在10-9-10-12mol水水平,标记物的用量应等于或小于被测物的最平,标记物的用量应等于或小于被测物的最小量,以得到较好的灵敏度。高比活度的标小量,以得到较好的灵敏度。高比活度的标记物是确保分析方法灵敏度的前提。记物是确保分析方法灵敏度的前提。第18页,此课件共74页哦(2)放化纯度()放化纯度(radiochemical purity):):一一般要求标记物的
13、放化纯度在般要求标记物的放化纯度在95%以上,若放以上,若放射性杂质过多,标准曲线的斜率降低,将会射性杂质过多,标准曲线的斜率降低,将会影响测定的灵敏度。影响测定的灵敏度。(3)免疫活性()免疫活性(immune activity):):标记物标记物在标记和储存等过程中会造成损伤,使标记在标记和储存等过程中会造成损伤,使标记抗原的免疫活性下降,与抗体发生反应的能抗原的免疫活性下降,与抗体发生反应的能力减弱,甚至丧失,因此抗原活性的检测十力减弱,甚至丧失,因此抗原活性的检测十分重要。要求标记抗原与待测抗原具有相同分重要。要求标记抗原与待测抗原具有相同的免疫活性。的免疫活性。第19页,此课件共74
14、页哦(4)稳定性()稳定性(stability):):稳定性是指标记抗原在合理储存的条件稳定性是指标记抗原在合理储存的条件下,保持其全部性能不变的程度。许多因素下,保持其全部性能不变的程度。许多因素可影响其性能的稳定性,如标记方法、标记可影响其性能的稳定性,如标记方法、标记位置、置换水平、理化环境等都可使放射性位置、置换水平、理化环境等都可使放射性核素从标记抗原的分子上脱落下来,或造成核素从标记抗原的分子上脱落下来,或造成标记分子聚合或解离,使放化纯度明显下降。标记分子聚合或解离,使放化纯度明显下降。当标记方法合理,保存条件完善时,货架期当标记方法合理,保存条件完善时,货架期可达可达1-3月。
15、月。第20页,此课件共74页哦(三)、标准品(三)、标准品(calibration standard)标准品是样品定量的基础,它的质和量的标准品是样品定量的基础,它的质和量的变化会直接影响样品的测定值。变化会直接影响样品的测定值。对标准品的要对标准品的要求包括:求包括:(1)标准品与待测物质应属同一物质;)标准品与待测物质应属同一物质;(2)在与结合剂发生反应时,应与待测配体有)在与结合剂发生反应时,应与待测配体有相等的活性和亲和力;相等的活性和亲和力;(3)高度纯化,不含影响分析的杂质;)高度纯化,不含影响分析的杂质;(4)标准品的定量一定要准确。)标准品的定量一定要准确。第21页,此课件共
16、74页哦四、分离技术四、分离技术 在放免分析中,当抗原、抗体反应达到平衡后,必在放免分析中,当抗原、抗体反应达到平衡后,必须将须将B与与F分离,分别测定其放射性。理想的分离技术应分离,分别测定其放射性。理想的分离技术应兼备以下几点:(兼备以下几点:(1)将)将B与与F尽可能完全分离,并且不尽可能完全分离,并且不改变最初的平衡状态;(改变最初的平衡状态;(2)B与与F的分离不易受血浆的分离不易受血浆或血清等外界因素的干扰;(或血清等外界因素的干扰;(3)分离试剂廉价易得,)分离试剂廉价易得,操作简便、分离迅速、重复性好。几种常用的分离技操作简便、分离迅速、重复性好。几种常用的分离技术介绍如下:术
17、介绍如下:(一)沉淀法(一)沉淀法(precipitation method)也称也称PEG法。溶法。溶解于水中的蛋白质,其分子周围有水化层,以此保持蛋解于水中的蛋白质,其分子周围有水化层,以此保持蛋白质在水中的稳定性,蛋白质分子吸水能力的大小取决白质在水中的稳定性,蛋白质分子吸水能力的大小取决于蛋白质分子电荷的多少。于蛋白质分子电荷的多少。第22页,此课件共74页哦 在一般在一般RIA中,反应体系中,反应体系PH值多为中性附近,接近值多为中性附近,接近蛋白质的等电点,蛋白质的等电点,球蛋白所带的电荷很少,形成水化层球蛋白所带的电荷很少,形成水化层的能力较弱,当加入适当浓度的聚乙二醇或碱金属中
18、性的能力较弱,当加入适当浓度的聚乙二醇或碱金属中性盐如硫酸胺等夺取其周围的水分子,使它失去水化层,盐如硫酸胺等夺取其周围的水分子,使它失去水化层,从而将抗体从而将抗体球蛋白(球蛋白(B)沉淀下来,与游离部分的抗原沉淀下来,与游离部分的抗原分离。这种分离方法的优点是操作简便,分离迅速,价分离。这种分离方法的优点是操作简便,分离迅速,价格低廉,但是,这种方法易受环境温度(温度高于格低廉,但是,这种方法易受环境温度(温度高于30时沉淀物容易复溶)时沉淀物容易复溶)、pH值、离子强度和蛋白质含量值、离子强度和蛋白质含量(最最终浓度达终浓度达250mg/ml以上以上)及分子量及分子量(蛋白质分子量越大,
19、用蛋白质分子量越大,用以沉淀的以沉淀的PEG浓度越小浓度越小)的影响,并且有些抗原也可能的影响,并且有些抗原也可能被同时沉淀下来,所以,非特异性结合高。被同时沉淀下来,所以,非特异性结合高。第23页,此课件共74页哦(二)双抗体法(二)双抗体法(double antibody method)在在RIA中,当抗原、抗体反应达到平衡后,中,当抗原、抗体反应达到平衡后,由于抗原抗体复合物的浓度很低,而且处于可溶由于抗原抗体复合物的浓度很低,而且处于可溶性状态,不能直接通过离心的方法加以分离。于性状态,不能直接通过离心的方法加以分离。于反应体系中加入第二抗体,形成抗原反应体系中加入第二抗体,形成抗原-
20、第一抗体第一抗体-第二抗体复合物,通过离心将第二抗体复合物,通过离心将B与与F分离开来。分离开来。双抗体法为一种特异性的分离方法,非特异双抗体法为一种特异性的分离方法,非特异性结合低,但主要缺点是分离时间长,第二性结合低,但主要缺点是分离时间长,第二抗体用量多等。抗体用量多等。第24页,此课件共74页哦AgAb1Ab2 Ag Ab1 Ab1 Ab2Ag Ab1 Ab2第25页,此课件共74页哦第26页,此课件共74页哦(三)双抗体(三)双抗体-PEG法法(double antibody-PEG method)这种方法是目前被广泛采用的一种方法,它兼顾这种方法是目前被广泛采用的一种方法,它兼顾了
21、双抗体法和了双抗体法和PEG法各自的优点,克服了双抗法分离法各自的优点,克服了双抗法分离时间长和沉淀法非特异性结合高的缺点,并且使第二抗时间长和沉淀法非特异性结合高的缺点,并且使第二抗体和体和PEG的用量大为减少,在常温加入分离剂后,无需的用量大为减少,在常温加入分离剂后,无需温育,直接离心,可获得满意的结果。温育,直接离心,可获得满意的结果。(四)吸附分离法(四)吸附分离法(adsorptive separation method)应用经过特殊处理的吸附剂,将游离的小分子抗原应用经过特殊处理的吸附剂,将游离的小分子抗原或半抗原吸附,经过离心,随着吸附剂的沉淀,将或半抗原吸附,经过离心,随着吸
22、附剂的沉淀,将F沉沉淀下来,而抗原淀下来,而抗原-抗体复合物分子大,不被吸附,仍保留抗体复合物分子大,不被吸附,仍保留在溶液中,从而将在溶液中,从而将B与与F分离开。常用的吸附剂有葡聚糖分离开。常用的吸附剂有葡聚糖包被的活性炭(包被的活性炭(DCC),),离子交换树脂等。离子交换树脂等。第27页,此课件共74页哦(五)固相分离法(五)固相分离法 这种分离法是将抗原或抗体通过特殊技术联结在固这种分离法是将抗原或抗体通过特殊技术联结在固相载体上,免疫反应在固相载体上完成,达到平衡后形相载体上,免疫反应在固相载体上完成,达到平衡后形成固相的抗原成固相的抗原-抗体复合物,可与游离部分分离。固相分抗体复
23、合物,可与游离部分分离。固相分离技术的方法较多,比如,试管固相法:将抗体离技术的方法较多,比如,试管固相法:将抗体IgG直直接包被于试管底部,使用时将非标记抗原和标记抗原接包被于试管底部,使用时将非标记抗原和标记抗原加入试管,抗原与包被在管底的抗体结合达到平衡後,加入试管,抗原与包被在管底的抗体结合达到平衡後,弃去上清(弃去上清(F),),洗涤后测定反应管(洗涤后测定反应管(B)的放射性即的放射性即可。固相分离技术的主要优点是操作简便、迅速,分可。固相分离技术的主要优点是操作简便、迅速,分离效果好,非特异性结合低,是一种比较有前途的分离效果好,非特异性结合低,是一种比较有前途的分离方法。离方法
24、。第28页,此课件共74页哦(六)磁化分离技术(六)磁化分离技术(magnetizing separation technique)磁化分离法是将磁化材料引入磁化分离法是将磁化材料引入RIA体系,当体系,当反应达到平衡后,借助磁力将反应达到平衡后,借助磁力将B与与F分离,从而省去分离,从而省去了离心的步骤。了离心的步骤。(七)微孔滤膜法(七)微孔滤膜法(millipore filter method)微孔滤膜法通常采用醋酸纤维素滤膜或玻璃微孔滤膜法通常采用醋酸纤维素滤膜或玻璃纤维素滤膜,在放免反应达到平衡后,将反应纤维素滤膜,在放免反应达到平衡后,将反应液加入装有微孔滤膜的滤器上,抗原抗体复合
25、液加入装有微孔滤膜的滤器上,抗原抗体复合物保留在滤膜上,游离部分被滤掉。物保留在滤膜上,游离部分被滤掉。第29页,此课件共74页哦五、数据处理(标准曲线拟合)五、数据处理(标准曲线拟合)RIA的数据处理是以标准品的检测结果为依据,的数据处理是以标准品的检测结果为依据,拟合出标准曲线,再通过标准曲线求出待测样品的浓拟合出标准曲线,再通过标准曲线求出待测样品的浓度值,标准曲线是衡量样品的客观尺度。标准曲线的度值,标准曲线是衡量样品的客观尺度。标准曲线的拟合方式要慎重选择,使它能够真实的反应测量的结拟合方式要慎重选择,使它能够真实的反应测量的结果,减少人为因素的引入。目前常用的方式为数学模果,减少人
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