酶免疫分析法

免疫分析法(immunoassay,IA)是基于抗原和抗体特征性反应的一种技术。由于疫分析试剂在免疫反应中所体现出的独特的选择性和极低的检测限,使这种分析手段在临床、生物制药和环境化学等领域得到广泛应

用。

1、酶免疫分析(EIA)

酶免疫分析是一种非放射性标记免疫分析技术,以酶标记抗原或抗体作为示踪物,由高活性的酶催化底物显色或发光,达到定量分析的目的。这种方法是对细胞融合技术的一项重要应用。因其操作简便,不需昂贵设备,不污染环境,加之酶标记物相当稳定,有效期长,应用范围广泛而受环境检验工作者青睐。最初应用的EIA技术,多采用HRP标记抗体或抗原,灵敏度不高。后来逐步发展了各种放大体系,如底物循环放大体系、酶联级放大体系、生物素-亲和素放大体系、脂质体或红细胞等作为标记物载体以包载大量标记物的放大体系,以及采用PCR技术的PCR-EIA分析,使灵敏度有很大改进。

1.1生物素-链亲和素酶免分析(biotin avidin system BAS-EIA)[1]

生物素(botin)广泛存在于动植物组织中,在生物体内是羧化酶的辅酶;亲合素又名抗生物素蛋白,与生物素具有高度的亲和性,利用这一点,以生物素和亲和素为中介,可增强抗原-抗体反应的结合提高检测方法的灵敏度。但亲和素的非特异性结合高,后又发现另一种亲合素,称之为链亲合素(Streptavin,SA),克服了亲合素非特异性结合高的缺点。免疫分析技术中,目前均采用SA供标记酶或其它示踪剂。一个完整的SA分子上的4个相同亚基,都可以和一个生物素分子结合,其Ka值达

1015L/mo1,是抗体抗原反应的10~100万倍。又加之一个抗体或抗原分子结合多个生物素分子,不改变其免疫活性。

1.2脂质体免疫分析法(liposome immunoassay,LIA)[1]

脂质体是一种生物摸拟膜,它是磷脂分子分散于水相介质中形成的密闭的双子单层或多层的囊泡。其膜内可包容上万个标记物分子,具有很高的信号放大作用。因此,将脂质体用于免疫分析是提高非放射免疫分析灵敏度的有效途径之一,由此所建立起来的方法即为脂质体免疫分析法。

1.3PCR-EIA分析[1]

PCR-EIA技术是运用PCR的高度敏感性来放大抗原抗体反应的特异性,它以一段特定的双链或单链DNA来标记抗体,用PCR扩增抗体所连接的DNA,

由PCR产物的量来反映抗原分子的量。由于PCR的高扩增能力,只需数百个抗原分子即可检测,甚至在理论上可检测到一至数个抗原分子。

1.4酶联免疫吸附测定法(ELISA)[2]

ELISA是一种主要的免疫分析方法,又可分为直接竞争法、接竞争法、双抗体夹心法和间接夹心法。直接竞争法是将抗体包被到聚苯乙烯微孔反应板上,加入酶标记农药和待测农药,酶标记农药和待测农药之间与抗体的竞争而发生结合反应。由于待测农药多,则反应后被吸附到反应板上的酶标记农药少,即吸附到酶反应板上的酶标记农药的量与待测液中农药的含量成反比。加入酶底物显色后,进行比色,可以测定待测农药含量。间接竞争法的前一部分与抗原包被直接竞争法相同,只是不用酶标记农药抗体(一抗),而是标记第一抗体,在竞争反应结束后,加入酶标一抗,发生一抗与酶标一抗的结合反应,被结合的酶标一抗的量与包被抗原结合的一抗的量的变化趋势是一致的,即被结合的酶标一抗的量与待测农药的含量成反比。此方法的优点是一个农药抗体可以结合多个酶标一抗,大大提高了方法的灵敏度。双抗体夹心法是将抗体包被固相载体,加入待测抗原使其与过量的固相抗体结合,再加入过量的酶标记相同的抗体,分离固相和游离相的化合物,加入底物,据显色程度来求出样品中抗原的含量。间接夹心法是将样品中的抗原结合于过量的固相抗体,加入过量的同种抗体(一抗),洗涤后加入酶标一抗,最后加入底物反应,据显色程度确定待测抗原的含量。

2、免疫分析技术在环境领域中的应用

1960,Y alow和Berson年第一次应用免疫分析技术检测血清中的胰岛素。随后,免疫分析技术迅速发展起来,但主要集中在生物化学、临床医学等领域。直到

20世纪80年代免疫分析技术对环境化学物质检测的应用才受到了重视。

1971年,Ercegovich首先提出了将免疫化学方法应用到环境领域。他建议用免疫学的筛选方法快速检测农药残留。1975年,杀虫剂、艾氏剂和狄氏剂的放射免疫分析作为免疫分析应用于环境污染物检测领域第一次报道出来。在初始阶段,研究者将注意力集中在了农药的免疫学分析中,他们做了大量的工作,所用的技术主要是放射免疫法(RIA)。1972年,V anweemen和Engavall等人建立了酶免疫测定方法(enzyme immunoassay,EIA)。1975年,Koh ler和Mil-stein利用杂交瘤技术制备出单克隆抗体(McAb)。但是由于各方面条件的限制,这两项

技术在环境检测领域中的研究应用未引起足够的重视。进入20世纪80年代, EIA首先应用到农药的检测中,1982年Huner和Wie分别报道了对硫磷和除虫脲的EIA法检测。此后,EIA和McAb被广泛应用于各个领域的环境污染物的免疫分析。

1989年,美国环境保护局、农业部食品安全检验司和美国分析化学家组织共

同制定了农药残留免疫学检验商品试剂盒评定和认可的建议准则。免疫分析得到了大多数科学团体和执法机构的认可。目前,至少有十几种商业免疫试剂盒被EPA认可。

2.1免疫分析技术在农药残留分析中的应用

免疫测定技术在环境污染物上的应用首先是在农药方面的检测。最初,大多数学者研究农药免疫分析技术的目的只是用于临床检测农药中毒病人血清、尿样和组织中的农药残留水平。后来逐渐被环境研究者重视开始用于环境领域。在环境方面

的应用最早的是美国,他们把这一方法应用于地下水和河水中除草剂的检测分析中。现在已经开发出几十种农药的免疫测定技术。

EIA技术可以用于检测水、土壤、食品中的各种农药残留,方法简便:决速前

处理程序简化(不需净化),反应既可在试管中进行,也可在微孔板上进行;若在96孔板上,每次可分析几十个样品,A可同时作出标准曲线。目前应用最多的是酶联免疫吸附(ELISA)测定法。

Seliske等[3]采用竞争ELISA法用兔抗白草枯抗体包被磁株固相检测百草枯,从各种水果和蔬菜中提取百草枯只用30 min,检出限为10 ng·L-1,平均回收率达99%,而用分光光度计法样品提取则击5 h,两种检测方法相关系数达0.994。Schlaeppi等运用直接竞争ELISA法和间接竞争ELISA法分别检测土壤中的异内甲草胺,产生的抗异内甲草胺单克隆抗体有极强特异性,与其代谢产物无交义反应,直接和间接竞争ELISA法对土壤中异内甲草胺的回收率分别为98%和89%。Brandon

等在1994年制备了一种可以与苯并咪叶类药剂(内硫多菌灵、芬苯达叶、奥芬达叶及它们的代谢物)结合的单克隆抗体,该抗体也可与甲基苯并咪Ash氨基甲酸醋(苯菌灵的一种代谢物)结合。新的半抗原5(6)-(烃基戊基硫代)- 2-苯并咪叶氨基甲

酸醋可在大鼠体内得到,这种改进了的ELISA法可以检测苯并咪叶及多种农药,检出限为1-8μgkg-1。

我国的研究者也自行开发了许多EIA检测方法:①成功地合成了对硫磷人工抗原,并在免疫的兔了体内获得高效抗血清。在此基础上,应用了ELISA法对梨、苹果中的对硫磷残留量进行检测,并以GC法验证,充分说明其具有良好的重现性。②通过化学方法,将杀虫眯偶联到载体蛋白上制成抗原,然后免疫BA LB/ C小鼠。经细胞融合、筛选、克隆等步骤,获得了抗杀虫眯的特异性抗体,并以该抗体建立了大米中杀虫眯残留量的单克隆抗体ELISA检测方法。③应用B淋巴细胞杂交瘤技术,研制出特异性强的T-2毒素的单克隆抗体,并建立了小麦T-2毒素的ELISA检测方法。[2]

农业中应用举例:酶联免疫吸附分析法测定水样中的阿特拉津