免疫学检测技术-课件.ppt
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1、免疫学检测技术免疫学检测技术一、一、免疫学检验原理免疫学检验原理抗原抗原-抗体反应:指抗原与相应抗体在体内、外发生抗体反应:指抗原与相应抗体在体内、外发生高度高度特异性结合特异性结合反应。由于实验所用的抗体存在于反应。由于实验所用的抗体存在于血清中,故又称血清学反应(血清中,故又称血清学反应(serological serological reaction)reaction)应用:应用:用已知抗原检测未知抗体;用已知抗原检测未知抗体;用已知抗体检测未知抗原:用已知抗体检测未知抗原:定性或定量检测体内各种分子;定性或定量检测体内各种分子;用已知抗体检测半抗原物质。用已知抗体检测半抗原物质。1.1
2、.特异性和交叉反应特异性和交叉反应特特异异性性:一一种种抗抗原原通通常常仅仅能能与与由它刺激所产生的抗体结合。由它刺激所产生的抗体结合。分分子子基基础础:抗抗原原表表位位与与抗抗体体分分子高变区之间空间构型的互补性子高变区之间空间构型的互补性。(一)抗原(一)抗原-抗体反应的特点抗体反应的特点交交叉叉反反应应(cross cross reactionreaction)性性:若若两两种种抗抗原原分分子子有有一一个个或或数数个个相相同同(或或相相似似)的的决决定定基基,则则针针对对一一种种抗抗原原的的抗抗血血清清可可与与另另一一种种抗抗原原发发生生反应。反应。结合价:结合价:天天然然抗抗原原分分子
3、子表表面面一一般般含含多多种种抗抗原原决决定定基基,可可与与多多个个抗抗体体分分子子结结合合,为为多多价价。单单体体形形式式的的抗抗体体分分子子有有两两个个FabFab段段,能能结结合合两两个个相相同同的的抗抗原原决决定定基基,为为两价两价。2.2.比例性比例性比例合适:比例合适:若若抗抗原原、抗抗体体的的数数量量比比例例合合适适,抗抗体体分分子子的的两两个个FabFab段段分分别别与与两两个个抗抗原原决决定定基基结结合合,相相互互交交叉叉连连接接成成网网格格状状复复合合体体,则则反反应应体体系系中中基基本本不不存存在在游游离离的的抗抗原原或或抗抗体体,此此时时形形成肉眼可见的反应物(沉淀物或
4、凝集物)。成肉眼可见的反应物(沉淀物或凝集物)。因此,确定反应体系中抗原、抗体的最适比例十分重要。因此,确定反应体系中抗原、抗体的最适比例十分重要。前带现象(前带现象(prozone)和后带现象)和后带现象(postzone)v Ab过剩和过剩和Ag过剩过剩抗原和抗体结合是否呈现可见的反应现象,抗原和抗体结合是否呈现可见的反应现象,抗原和抗体结合是否呈现可见的反应现象,抗原和抗体结合是否呈现可见的反应现象,与两者的浓度和比例密切相关与两者的浓度和比例密切相关与两者的浓度和比例密切相关与两者的浓度和比例密切相关前带现象(前带现象(prozoneprozone)和后带现象)和后带现象(postzo
5、ne)(postzone)AbAb过剩和过剩和AgAg过剩过剩网格学说网格学说(lattice theory)抗体过剩抗体过剩抗原过剩抗原过剩抗体抗体比例合适抗体抗体比例合适抗原抗原抗体抗体 抗抗原原-抗抗体体反反应应为为分分子子表表面面的的非非共共价价结结合合,结结合合虽虽稳稳定定但但可可逆逆。在在一一定定条条件件下下(如如低低pHpH、高高浓浓度度盐盐、冻冻融融等等),抗抗原原-抗抗体体复复合合物物可可被被解解离离。解解离离后后的的抗抗原原和和抗抗体体仍仍保保持持原原有有理理化化特特性性和和生生物物学活性。学活性。根根据据此此特特点点,可可借借助助亲亲和和层层析析法法纯纯化化抗抗原原或或抗
6、抗体。体。3.3.可逆性可逆性4.4.阶段性阶段性抗原抗体反应可分为两个阶段抗原抗体反应可分为两个阶段抗原抗体反应可分为两个阶段抗原抗体反应可分为两个阶段 特异性结合阶段:特异性结合阶段:反应快,不可见。反应快,不可见。反应快,不可见。反应快,不可见。可见的反应阶段:可见的反应阶段:反应慢,出现凝集、沉淀和反应慢,出现凝集、沉淀和反应慢,出现凝集、沉淀和反应慢,出现凝集、沉淀和细胞溶解等现象。细胞溶解等现象。细胞溶解等现象。细胞溶解等现象。1.1.电解质电解质抗抗原原和和抗抗体体有有对对应应的的极极性性基基团团,能能相相互互吸吸附附并并由由亲亲水水性性变变为为疏疏水水性性。电电解解质质的的存存
7、在在使使抗抗原原-抗抗体体复复合合物物失失去去电电荷荷而而凝凝聚聚,出出现现可可见见反反应应,故故免疫学试验中免疫学试验中多用生理盐水稀释抗原或抗体多用生理盐水稀释抗原或抗体。(二)、抗原(二)、抗原-抗体反应的影响因素抗体反应的影响因素2.2.酸碱度酸碱度 抗原抗体反应的最适抗原抗体反应的最适pHpH是是6-86-8。3.3.温度温度最最适适温温度度为为3737。有有些些例例外外,如如冷冷凝凝集集素素在在 44左左右右与与红红细细胞胞结结合合最最好好,2020以以上上反反而而解解离。离。4.4.抗原和抗体的性质抗原和抗体的性质 抗体的特异性和亲和力是决定抗原抗体的特异性和亲和力是决定抗原-抗
8、体抗体反应的关键因素。反应的关键因素。此外,抗原理化性质、抗原决定基多寡和此外,抗原理化性质、抗原决定基多寡和种类等均可影响抗原种类等均可影响抗原-抗体反应。抗体反应。抗体分子上一个抗抗体分子上一个抗原结合点与对应的原结合点与对应的抗原决定基之间的抗原决定基之间的结合能力结合能力亲和力亲和力(affinity)根根据据抗抗原原的的性性质质、结结合合反反应应的的现现象象、参参与与反反应的成分等因素分类:应的成分等因素分类:1.凝集反应凝集反应2.沉淀反应沉淀反应3.补体参加的反应补体参加的反应4.免疫标记技术免疫标记技术(三)、免疫学检验方法(三)、免疫学检验方法反应类型反应类型实验技术实验技术
9、非非标标记记凝集反应凝集反应直接凝集试验、间接凝集试验、间接直接凝集试验、间接凝集试验、间接抑制凝集试验、协同凝集试验抑制凝集试验、协同凝集试验沉淀反应沉淀反应液相内凝集试验、凝胶内凝集试验液相内凝集试验、凝胶内凝集试验补体参与的反应补体参与的反应补体溶血试验、补体结合试验补体溶血试验、补体结合试验中和反应中和反应病毒中和试验、毒素中和试验病毒中和试验、毒素中和试验标标记记标记免疫反应标记免疫反应荧光免疫技术荧光免疫技术放射免疫技术放射免疫技术酶免疫技术酶免疫技术发光免疫技术发光免疫技术金免疫技术金免疫技术 颗粒性抗原(细菌或细胞等)与相应抗体结合,颗粒性抗原(细菌或细胞等)与相应抗体结合,在
10、一定条件下,出现肉眼可见的凝集物,称为凝集在一定条件下,出现肉眼可见的凝集物,称为凝集反应反应(agglutination)(agglutination)。用于凝集反应中的抗原称用于凝集反应中的抗原称凝集原凝集原(agglutinogen)(agglutinogen)。用于凝集反应中的抗体称用于凝集反应中的抗体称凝集素(凝集素(agglutinin)agglutinin)。凝集反应(凝集反应(Agglutination TestsAgglutination Tests)1 1 1 1直接凝集(直接凝集(directagglutination):细菌或红细胞与相应抗体直接反应,可出现细菌或细菌或
11、红细胞与相应抗体直接反应,可出现细菌或红细胞凝集现象。红细胞凝集现象。2 2间接凝集间接凝集(indirectorpassiveagglutination):检测针检测针 对可溶性对可溶性AgAg的的AbAb3 3间接凝集抑制试验间接凝集抑制试验(directagglutinationinhibitiontest)4.4.协同凝集试验协同凝集试验(co-agglutinationtest)载体为金葡菌,其细胞壁蛋白载体为金葡菌,其细胞壁蛋白A A与与IgG IgG 的的FcFc结合,用结合,用于细菌、病毒的快速检测。于细菌、病毒的快速检测。妊娠免疫诊断试验妊娠免疫诊断试验 v孕妇尿中,绒毛膜促
12、性腺激素(孕妇尿中,绒毛膜促性腺激素(HCGHCG)含量明显增高。)含量明显增高。(HCGHCG是可溶性抗原是可溶性抗原 )v反之,非孕妇尿中反之,非孕妇尿中HCGHCG含量甚微,不足以消耗掉抗含量甚微,不足以消耗掉抗HCGHCG抗体。抗体。HCGHCG检测为间接凝集试验的应用检测为间接凝集试验的应用Definition:Definition:可可溶溶性性抗抗原原(血血清清蛋蛋白白、外外毒毒素素、细细菌菌滤滤液液等等)与与相相应应抗抗体体结结合合,在在一一定定条条件件下下,形形成出现肉眼可见的沉淀物的现象称为沉淀反应。成出现肉眼可见的沉淀物的现象称为沉淀反应。沉淀反应(沉淀反应(Precipi
13、tationTests)用于沉淀反应中的抗原称用于沉淀反应中的抗原称沉淀原沉淀原(precipitonogen)(precipitonogen)。用于沉淀反应中的抗体称用于沉淀反应中的抗体称沉淀素沉淀素(precipitin)precipitin)。v大多沉淀反应大多沉淀反应多用半固体琼脂凝胶作为介质多用半固体琼脂凝胶作为介质进行进行琼脂扩散琼脂扩散或或免疫扩散免疫扩散,即可溶性抗原与,即可溶性抗原与抗体在凝胶中扩散,在比例合适处相遇即形抗体在凝胶中扩散,在比例合适处相遇即形成可见的白色沉淀。成可见的白色沉淀。1 1单向免疫扩散单向免疫扩散(single immunodiffusion)(si
14、ngle immunodiffusion)2 2双向免疫扩散双向免疫扩散(double immunodiffusion)(double immunodiffusion)沉淀反应沉淀反应单向免疫扩散单向免疫扩散(Single Immunodiffusion)(Single Immunodiffusion)v是将一定量已知抗体混于琼是将一定量已知抗体混于琼脂凝胶中制琼脂板,在适当脂凝胶中制琼脂板,在适当位置打孔后将抗原加入孔中位置打孔后将抗原加入孔中扩散。抗原在扩散过程中与扩散。抗原在扩散过程中与凝胶中的抗体相遇,形成以凝胶中的抗体相遇,形成以抗原孔为中心的抗原孔为中心的沉淀环沉淀环,环,环的直径
15、与抗原含量成正比相的直径与抗原含量成正比相关。本法常用于测定血清关。本法常用于测定血清IgGIgG、IgMIgM、IgA IgA 和和 C C 3 3等的等的含量。含量。含抗体的凝胶含抗体的凝胶沉淀环沉淀环双向免疫扩散双向免疫扩散 (Double Immunodiffusion)Double Immunodiffusion)v是将抗原与抗体分别加入是将抗原与抗体分别加入琼脂凝胶的小孔中,二者琼脂凝胶的小孔中,二者自由向周围扩散并相遇,自由向周围扩散并相遇,在比例合适处形成在比例合适处形成沉淀线沉淀线。如果反应体系中含两种以如果反应体系中含两种以上的抗原抗体系统,则小上的抗原抗体系统,则小孔间可
16、出现两条以上的沉孔间可出现两条以上的沉淀线。本法常用于抗原或淀线。本法常用于抗原或抗体的定性抗体的定性 、组成和两种、组成和两种抗原相关性分析的检测。抗原相关性分析的检测。补体结合试验补体结合试验(Complement Fixation test,CFT)Complement Fixation test,CFT)敏感性和特异性均较高,但该试验影响因素较多,敏感性和特异性均较高,但该试验影响因素较多,敏感性和特异性均较高,但该试验影响因素较多,敏感性和特异性均较高,但该试验影响因素较多,现在已有被其它新方法取代的趋势。现在已有被其它新方法取代的趋势。现在已有被其它新方法取代的趋势。现在已有被其它
17、新方法取代的趋势。补体结合试验补体结合试验(complementfixationtest,CFT)将免疫溶血作为指示系统,用以检测另一反应将免疫溶血作为指示系统,用以检测另一反应系统中抗原或抗体的传统方法。系统中抗原或抗体的传统方法。试验原理试验原理作用原理:作用原理:利用补体的溶细胞作用进行各种利用补体的溶细胞作用进行各种物理状态的抗原抗体测定物理状态的抗原抗体测定5种成分,种成分,3个系统个系统反应系统(溶菌系统):反应系统(溶菌系统):已知已知抗原抗原(或抗体)(或抗体)与待测与待测抗体抗体(或抗原)(或抗原)补体补体系统:系统:指示系统(溶血系统):指示系统(溶血系统):SRBC与相应
18、与相应溶血素溶血素。试验时常将其预先结合,成为致敏绵羊红细胞试验时常将其预先结合,成为致敏绵羊红细胞(sensitizedsheepredbloodcell,SRBCS)。溶溶菌菌系系统统反应分两步进行反应分两步进行 第一步第一步:反应系统与补体的作用反应系统与补体的作用 第二步第二步:指示系统利用剩余补体的反应指示系统利用剩余补体的反应不溶血为补体结合试验阳性,而溶血为试验阴性不溶血为补体结合试验阳性,而溶血为试验阴性已知抗原加入血清(检测抗体)已知抗原加入血清(检测抗体)加入标准量补体加入标准量补体加入包被抗体的红细胞加入包被抗体的红细胞检测红细胞溶解情况检测红细胞溶解情况AgPatien
19、tsserum AbNo AbAg 用用荧荧光光素素、酶酶、放放射射性性核核素素或或化化学学发发光光物物质质等等标标记记抗抗体体或或抗抗原原,进进行行抗抗原原-抗抗体体反反应应的的检检测测,是是目目前前应应用用最最为为广广泛泛的的免免疫疫学学检检测测技技术术。标标记记物物与与抗抗体体或或抗抗原原连连接接后后并并不不改改变变抗抗原原抗抗体体的的免免疫疫特特性性,具具有有灵灵敏敏度度高高、快快速速、可可定定性性、定定量量、定定位位等等优优点。点。免疫标记技术免疫标记技术(Immunolabelling techniqueImmunolabelling technique)用用荧荧光光素素与与抗抗体
20、体连连接接成成荧荧光光抗抗体体,再再与与待待检检标标本本中中抗抗原原反反应应,置置荧荧光光显显微微镜镜下下观观察察,抗抗原原-抗抗体体复复合合物物散散发发荧荧光光,借借此此对对抗抗原原进进行行定定性或定位。性或定位。1免疫荧光法免疫荧光法(immunofluorescence,IF)(1 1)直接荧光法:)直接荧光法:荧光素直接标记抗体,对标本进荧光素直接标记抗体,对标本进行检测。该法优点是特异性高,缺点是检查任一行检测。该法优点是特异性高,缺点是检查任一抗原均须制备相应荧光抗体。抗原均须制备相应荧光抗体。(2 2)间接荧光法:)间接荧光法:用一抗与标本中抗原结合,再用用一抗与标本中抗原结合,
21、再用荧光素标记的二抗进行检测。该法优点是敏感度荧光素标记的二抗进行检测。该法优点是敏感度比直接法高,制备一种荧光素标记的二抗即可用比直接法高,制备一种荧光素标记的二抗即可用于多种抗原的检测于多种抗原的检测,但非特异性反应亦增强。但非特异性反应亦增强。免疫荧光法分类免疫荧光法分类免疫荧光法图示免疫荧光法图示此此法法将将抗抗原原-抗抗体体反反应应的的特特异异性性与与酶酶催催化化作作用用的的高高效效性性相相结结合合,借借助助酶酶作作用用于于底底物物的的显显色色反反应应判判定定结结果果。应应用用酶酶标标测测定定仪仪测测定定光光密密度度(ODOD)值值可反映抗原含量,灵敏度达可反映抗原含量,灵敏度达ng
22、/mlng/ml甚至甚至pg/mlpg/ml水平。水平。常常见见的的标标记记物物为为:辣辣根根过过氧氧化化物物酶酶(HRPHRP)和和碱碱性磷酸酶(性磷酸酶(APAP)酶免疫测定酶免疫测定(enzyme immunoassay,EIA)常用的方法如下:常用的方法如下:(1 1)酶联免疫吸附试验)酶联免疫吸附试验 (enzyme linked (enzyme linked immunosorbent assayimmunosorbent assay,ELISA)ELISA)1 1 1 1)ELISAELISAELISAELISA是酶免疫测定中应用最广的技术,用于是酶免疫测定中应用最广的技术,用于
23、测定测定可溶性抗原或抗体。可溶性抗原或抗体。优点:灵优点:灵敏度高、操作简便、稳定性强,可敏度高、操作简便、稳定性强,可自动化检测,从而被广泛用于检测多种病原自动化检测,从而被广泛用于检测多种病原体抗原或抗体、血液及其他体液中微量蛋白体抗原或抗体、血液及其他体液中微量蛋白成分、细胞因子等。成分、细胞因子等。分类:(1 1)放射免疫分析法)放射免疫分析法(radioimmunoassay,RIA)(radioimmunoassay,RIA)(2 2)免疫放射分析法()免疫放射分析法(immunoradiometric assay,immunoradiometric assay,IRMA IRMA
24、)3放射免疫技术放射免疫技术 乃乃用用放放射射性性核核素素标标记记抗抗原原或或抗抗体体进进行行免免疫疫学学检检测测。该该法法兼兼有有放放射射性性核核素素的的高高灵灵敏敏度度和和抗抗原原-抗抗体体反反应应的的特特异异性性,检检测测灵灵敏敏度度达达pgpg水水平平。常常用用于于标标记记的的放放射射性性核核素素为为125125I I和和131131I I,分分为为液液相相和和固固相两种方法。相两种方法。该该法法常常用用于于测测定定微微量量物物质质,如如胰胰岛岛素素、生生长长激激素素、甲甲状状腺腺素素、孕孕酮酮等等激激素素,吗吗啡啡、地地高高辛辛、IgEIgE等。等。放射免疫分析法放射免疫分析法(ra
25、dioimmunoassay,RIA)属于非竞争性放射性配体结合分析技术。他与属于非竞争性放射性配体结合分析技术。他与RIARIA为代表的竞争性放射性配体分析技术的区别主要为代表的竞争性放射性配体分析技术的区别主要有两点:一,放射性核素标记的是抗体而不是抗原,有两点:一,放射性核素标记的是抗体而不是抗原,其二是采用过量抗体而不是限量抗体。其二是采用过量抗体而不是限量抗体。RIMARIMA与与RIARIA相相比较,提高了检测的灵敏度并使检测范围增宽,特比较,提高了检测的灵敏度并使检测范围增宽,特异性和精确度进一步提高。异性和精确度进一步提高。免疫放射分析法免疫放射分析法(immunoradiom
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