第三章 免疫分析法

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一、概述
二、抗原
三、抗体与免疫反应
四、免疫分析方法及应用
免疫分析实际上是一种特殊的试剂分析, 特点是抗体成为分析试剂。
1、抗体的结构与功能
抗体泛指与待测分子特异性结合的蛋 白质分子,包括免疫球蛋白( immunoglobulin), 受体(receptor) 和其他结合蛋白质,主要是免疫球蛋 白,常用的是IgG分子 .
《生物药物分析》
第三章 免疫分析法
主要内容
一、概述
二、抗原
三、抗体与免疫反应
四、免疫分析方法及应用
主要内容
一、概述
二、抗原
三、抗体与免疫反应
四、免疫分析方法及应用
一、概述
免疫学是研究免疫系统的结构与功能,了 解其在免疫应答反应中对机体有益的防卫功能 和有害的病理损伤的机制,研究有效的免疫措 施,实现以防病,治病为目的的一门现代医学 学科。
免疫球蛋白的基本结构
• IgG分子基本结构是由四个肽链组成的,二条 较小的轻链和二条较大的重链,轻链与重链是 由二硫键连接形成,分为氨基端(N端),羧 基端(C端)。
抗体的基本结构
Fab:抗原结合片段 Fc:可结晶片段
IgG分子由四条多肽链构成,以二硫键相连,有三个功能区。 抗体在Fab区结合抗原分子,同时通过hi区的转动以适应不同距离的 抗原决定簇。 与抗原结合后,IgG分子构象改变,暴露出Fc上的活性位点,从而表 现出固定和激活补体以及粘结单核细胞等亲细胞反应的功能。
补体法
• 利用补体反应,通过 形成抗原-抗体-补体 复合物发射荧光
补体
标记抗 补体抗 体
时间分辨荧光免疫测定
利用具有双功能基团结构的螯合 剂,将镧系元素标记到抗体(或抗原 )上,经免疫反应形成复合物,由于 镧系元素能发出荧光,故分离除去未 结合的成分后,利用时间分辨荧光仪 即可测定荧光强度,从而推测待测物 含量。
动物免疫
• 通常的免疫动物为家兔和羊。
• 免疫的部位多采用脚掌、腹股沟淋巴结、 大腿肌肉、皮下多点、静脉。 • 免疫抗原量通常为1~10mg或50~100mg。
试血及效价测定
• 家兔的试血通常可由耳缘静脉取血,取血 量0.5ml。 • 不同稀释度的抗血清和1%的血细胞悬液 按1:1混合,37℃保温2h后观测血细胞的凝 聚情况,即可测得免疫血清的效价。
免疫分析:
利用抗原与抗体的特异性结合作用,来选择性识别和测定, 可以作为抗体或抗原的待测物.
免疫分析方法
非标记免疫分析(抗原抗体结合理化性质发生变化) 标记物 酶联免疫分析 荧光免疫分析 电化学免疫分析 化学发光免疫分析 放射免疫分析(放射污染)
免疫分析
非放射免疫分析
有无 标记免疫分析
免疫分析检测的发展
• 利用免疫吸附剂和亲和色谱得到免疫学上 专一性的抗体。
3、特异性抗体的筛选与效价测定
• 抗体的效价又称滴度,指某一物质与一定 容量的另一物质产生反应所需要的量。
• 免疫分析中,免疫血清中抗体的效价指将 血清稀释,测定与一定的抗原能发生反应 的最大稀释度,此最大稀释度即为血清的 效价。 • 常用的效价测定方法有免疫扩散法、间接 血凝法和ELISA法等。
2.抗体作为分析试剂的评价
• 抗体的特异性是无与伦比的,不需或只需 要简单的预处理。有较高的稳定性。 • 这两点奠定了分析免疫高度灵敏和高度专 一的基础。 • 此外,抗体还有一个独特的性质:每个抗 体分子有两个抗原的结合点,即多价性。 然而抗体缺乏高灵敏试剂应具备的分析信 号反差。
3、抗体的制备
2.2 药物分子的抗原性
• 1、药物分子的免疫原性 大多数的药物分子通常都是半抗原; 一些蛋白类药物、多肽类药物、激素类药物 也是完全抗原。
• 2、药物分子的抗原特异性 药物分子和蛋白质载体结合后,抗原特异性 可能会发生改变。
• 3、药物分析中,为了得到高效价的抗血 清,通常会与蛋白质载体合成人工抗原进 行试验。
• (1)常规抗血清(多克隆抗体):指人 工被动免疫后制成的多克隆抗体,是免疫 分析中的重要工具。 • 免疫原的制备、动物免疫、放血、抗血清 分离及抗血清的分析鉴定。
免疫原的制备
• 免疫原由质量好的抗原与佐剂制成。通常 有免疫原水剂、福氏完全佐剂和福氏不完 全佐剂。 • 水剂由无菌生理盐水将抗原制成一定浓度 的免疫原。 • 弗氏佐剂是由一定量的羊毛脂和石蜡油, 以及一定浓度的分支杆菌混合而成,经研 磨达到油包水的程度。 • 不完全福氏佐剂即不含有分支杆菌。
胃蛋白酶
巯基乙醇还原
木瓜蛋白酶
胃蛋白酶(pepsin)水解片段
• 裂解部位,铰链区H链间二硫键(C端) • 裂解片段,F(ab’)2,无Fc片段 • 与抗原结合可发生凝集反应
木瓜蛋白酶(papain)水解片段
• 裂解部位,铰链区H链间二硫键(N端) • 裂解片段,2个Fab(54KD),一个Fc(50KD) ,Fab与抗原结合,不发生凝集反应。
抗原 抗体
Ag + Ab + * Ag
AgAb + Ag
游离状态
常用的标记物:125 I和氚标记物
放射性活度(贝克,Bp) 1Bp:每秒一次核衰变 比活度(Bp/g): 每单位质量所含的放射性比活度
*Ag + *AgAb
结合状态
具体步骤
抗原抗体反应 结合的和游离的 放射性物质的分离
柱色谱法 吸附法 沉淀法 抗抗体发 微孔滤膜法 固相法
酶联免疫吸附分析法(ELISA)
基本原理 它采用抗原与抗体的特异反应将待测物 与酶连接,然后通过酶与底物产生颜色反应, 用于定量测定。 测定的对象可以是抗体也可以是抗原。 在这种测定方法中有3种必要的试剂: ① 固相的抗原或抗体(免疫吸附剂) ② 酶标记的抗原或抗体(标记物) ③ 酶作用的底物(显色剂)
什么叫免疫分析? 基于抗原和抗体的特异性反应进行检测的一种技 术手段。抗原抗体反应是指抗原与相应的抗体之 间发生的特异性结合反应。它既可以发生在体内, 也可以发生在体外。 在体内发生的抗原抗体反应为体液免疫应答的效 应作用。体外的抗原抗体结合反应主要用于抗原 或抗体的检测,用于免疫学诊断。
实验原理 双抗体夹心法
双抗体夹心法,属于非竞争结合测定。 它是检测抗原最常用ELISA,适用于检测分子中具有 至少两个抗原决定簇的多价抗原。
其基本工作原理是:利用连接于固相载体上的抗体 和酶标抗体分别与样品中被检测抗原分子上两个抗 原决定簇结合,形成固相抗体-抗原-酶标抗体免疫复 合物。复合物的形成量与待测抗原的含量成正比。 测定复合物中的酶作用于加入的底物后生成的有色 物质量(OD值),即可确定待测抗原含量。
直接法
荧光 标记抗体 抗原
• 将荧光标记的特异性 抗体(抗原)直接加 在抗原(抗体)上, 经一定的温度和时间 染色,水洗-干燥-封 片-镜检 • 操作简便、特异性高 、非特异性染色少 • 敏感性低
间接法
荧光
未标记 未知抗原 抗体
标记抗 体
• 先用已知未标记的 特异抗体(一抗) 与抗原反应,再用 标记的抗体(二抗 )与其反应,形成 抗原-抗体-抗体复 合物,水洗-干燥封镜-镜检
量比关系 前带(prezone):抗体过量 后带(postzone):抗原过量 等价带(equivalence zone):抗原抗体比例合适
主要内容
一、概述
二、抗原
三、抗体与免疫反应
四、免疫分析方法及应用
2.1 定义
• 抗原(antigen):指在机体中引起特异性免疫应答 反应的物质。 • 免疫原性(immunogenicity):被注射入动物体内后 ,使其产生循环抗体或改变免疫细胞的反应性 • 抗原特异性(antigenic specificity):具有能与特异 抗体作用的性质 • 全抗原(complete antigen) • 半抗原(hapten):只能与特异抗体作用,但不引起 机体免疫应答的分子
荧光免疫分析法(Fluorescence immunoassay, FIA)
在荧光显微镜下,可以直接观察呈现特异性荧光 的抗原抗体复合物及其存在的部位 在实际工作中,由于荧光素标记抗体检查抗原的 方法较为常用,所以一般通称为荧光抗体技术
根据实验方法分类
• • • • 直接法 间接法 补体法 其他
(2)半抗原和载体的选择原则
• 半抗原:最好含有芳香结构;应考虑抗原 抗体反应的微环境;合理利用分子类似物 之间的交叉反应。
• 载体:载体对监测系统的影响;载体效应 在免疫过程中的影响。
(3)合成抗原的测定
• 定性测定方法:光谱分析、热力学分析
• 定量测定方法:相对含量测定;绝对含量 测定。
主要内容
(2)单克隆抗体
• 单克隆抗体是建立在经细胞融合而获得的 杂交瘤细胞基础上的。所获得的抗体具有 均一的特异性。 • 高度均质性的特异性抗体,由一个识别单 一抗原表位的B细胞克隆所分泌。一般来 自杂交瘤细胞
• 细胞培养法 & 接种动物体内生产法
制备步骤
2、抗体的Hale Waihona Puke Baidu化
• 利用化学方法提纯或浓缩某一类的免疫球 蛋白。
主要内容
一、概述
二、抗原
三、抗体与免疫反应
四、免疫分析方法及应用
四、免疫分析方法及其应用
放射免疫分析法(RIA)
荧光免疫分析法(FIA) 克隆酶给予体免疫分析法(CEDIA) 酶联免疫吸附分析法(ELISA)
放射免疫分析法(radioimmunoassay, RIA)
• 1968年Miles和Hales建立了免疫放射分析方法,利用标记抗体作 示踪剂,在反应系统中加入过量的抗体,故其灵敏度比放射免疫 分析法明显提高,而且标准曲线的测量范围也明显扩大。
空间构型的互补性
可逆性
可逆性:抗原与相应抗体结合成复合物后,在一定条
件下又可解离为游离抗原与抗体,解离后的抗原或抗 体均能保持原有的结构和活性。
影响因素:
抗体对相应抗原的亲合力--亲合力越高,结合越 牢固,越不易解离 环境因素对复合物的影响-pH、离子强度
比例性和 反应阶段性
比例性:抗原与抗体发生可见反应需遵循一定的
• 由于特异性单克隆抗体用于免疫放射分析,使本法得到了更快的 发展。近年来,基因工程抗体和抗原应用于本技术,使得免疫放 射分析法更加完善。
• 放射免疫分析(radioimmunoassay,RIA)是体外放射分析技术 中建立最早、应用最广的一类竞争性体外放射分析技术.
基本原理
基本原理:放射性标记抗原与非标记抗原(包括标准抗 原或待测抗原)与有限量的特异性抗体发生可逆性竞争 结合 ,这种竞争可用以下反应式来表示:
放射性活度的测定
求出结合率,绘制标准曲线(剂量反应曲线)
荧光免疫分析法(Fluorescence immunoassay, FIA)
免疫荧光技术是将抗原抗体反应的特异性和 敏感性与显微示踪的精确性相结合的一项技术 以荧光素作为标记物,与已知的抗体或抗原结合 、但不影响其免疫学特性。然后将荧光素标记的 抗体作为标准试剂,用于检测和鉴定未知的抗原
在药物分析中,免疫分析法的 应用主要集中在以下几方面:
(1) 在实验药物动力学和临床药物学中,测定生物利用度 和药物代谢动力学参数等生物药剂学中的重要数据,以 便了解药物在体内的吸收、分解、代谢和排泄情况; (2) 在药物的临床检测中,对治疗指数小、超过安全剂量 易发生严重不良反应或最佳治疗浓度和毒性反应浓度有 交叉的药物血液浓度进行监测; (3) 在药物生产中,从发酵液或细胞培养液中快速测定有 效组分的含量,以实现对生产过程的在线监测; (4) 对药品中是否存在特定的微量有害杂质进行评价。
• 常用载体:牛血清白蛋白(BSA)、卵清 白蛋白(OA)、破伤风类毒素(TT)、 钥孔蛋白(KLH)等。
(1)半抗原和载体结合的化学反应
• 多肽类激素:活化蛋白质或多肽的游离羧基形成肽键 ;与蛋白质或多肽的游离羧基缩合形成肽键 • 甾体:通过含游离羧基的甾体衍生物与载体蛋白相连
• 抗生素:ß -内酰胺环在偏碱性条件下可以与蛋白质的 自由氨基以酰胺键的形式共价结合;氨基糖苷类抗生 素用碳化二亚胺为连接剂实现药物和载体蛋白的连接
放射免疫检测(兴起于20世纪70年代)
酶联免疫检测(兴起于20世纪80年代, 各临床机构普遍使用);
以化学发光为代表的光生物学标记及免 疫检测技术(20世纪90年代开始推广使 用,产品步入成长期)三个阶段。
免疫分析法的特点 特点
特异性
可逆性
比例性 反应阶段性
特异性
特异性:抗原与抗体结合反应的专一性 分子基础:抗原表位与抗体分子高变区之间
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