核医学：体外分析技术

Ag= * Ag , AgAb=*AgAb Ag > *Ag , *AgAb (B) *Ag(F) Ag < *Ag , *AgAb (B) *Ag (F)
Ag + *Ag + Ab
*AgAb + AgAb + *Ag
+ +
+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
B1% B2% B3% B4% B5% B6%
电化学发光反应，使三联吡啶钌和TPA在电极表面进
行电子转移，产生电化学发光，光的强度与待测抗原 的浓度成正比。
电化学发光免疫分析示意图
电化学发光免疫测定示意图
标记磁颗粒在电场中发光工作示意图
反应时相－ 发光
ECL反应
TPA在电极表面氧化 释放一个电子形成激发 态的TPA阳离子 释放出一个质子 (H +) 形成激发态的TPA自由 基 (TPA*) 钌复合物也释放一个电 子 氧化形成激发态的3价 的三联吡啶钌 接着和激发态的TPA自 由基发生化学发光反应 发射出来的光短时间内 达到 峰值
酶标记免疫分析技术
用酶分子代替放射性核素标记抗原或抗
体，进行竞争性或非竞争性免疫分析的技术。
其中应用最多的就是酶联免疫吸附分析法
（ຫໍສະໝຸດ BaiduLISA）。
是结合了抗原抗体高特异性和酶促反应 的高敏感性的检测技术。
ELISA方法是用酶分子标记抗体，进行与
IRMA相似的夹心法免疫反应，反应结束后分
离结合部分和游离部分，利用结合部分上的
体外分析技术
苏州大学附属第二医院 石怡珍
Summary
• Radioimmunoassay is a highly sensitive and specific assay method (in vitro assay) that uses the competition between radiolabeled （or unradiolabeled） and unlabeled substances in an antigen-antibody reaction to determine the concentrantion of the unlabeled substances ;It can be used to determine antibody concentrantion or to determine the concentrantion.of any substance against which specific antibody can be produced.
3.非标记标准抗原（标准品）
2.标记抗原
1）比活度和放化纯度足够高
比活度——每微克抗原 上标记放射性核素的千 贝可数（KBq/μg） 放化纯度——具有免疫 活性的标记抗原占总放 射性的百分数。 >90%
2）半衰期足够长 3）保持原有抗原的特性 大分子：125I 小分子：3H or 125I
3.非标记抗原 （标准品）
激素--激素结合球蛋白 受体--配体
放射性竞争 结合分析
放射免疫分析 (RIA)
体外放射分析
体 外 分 析 技 术
体外非放射分析
放射性非竞 争结合分析
免疫放射分析 (IRMA)
酶免疫分析 (EIA) 化学发光免疫分析 (CLIA) 荧光免疫分析 (FIA)
放射免疫分析法 (radioimmunoassay)
在实际的操作中，我们一般要设立以下几个反应管：
1．最大结合管（Bo） 标准抗原的量为0，只有标记抗原和 特异性抗体时，标记抗原与抗体充分反应后分离 B 和 F ， 所测得的B的放射性为Bo。这是没有标准抗原与之竞争时， 标记抗原和抗体的结合达最大值。 2．非特异结合管（NSB） 标记抗原除了要和特异性抗体结 合以外，还要和一些杂质蛋白或容器的管壁等结合，对我 们的分析结果产生影响。NSB管是用蒸馏水代替特异性抗 体，在相同条件下反应后测得的放射性。
待测物质浓度与检测手段
超微量 微量
-6 10 mg/mL -3 10 mg/mL
常量
临床化学分析
-0 10 g/L
-12 10
pg/mL
-9 10
ng/mL
免疫分析
Therapeutic Drugs Thyroid Hormone Fertility Hormone
Allergy Cancer Markers Infectious Disease Vitamins Serum Proteins
常用的有B%，B/F，B/Bo，F/B，Bo/B 等这些反应变量都可以用作纵坐标来对应标 准抗原的浓度作标准曲线，选用的反应变量 不同，标准曲线的形状也不同。但是这些标
准曲线都是反映的反应变量对应标准抗原浓
度变化而变化的函数关系。
标准曲线 左：横座标为等份刻度； 右：横座标为对数刻度
操作基本步骤
方法学基础
结合反应
遵守可逆反应的质量作用定律：
k1, v1
[R]+[L] [RL]
k2, v2
定量手段
放射性测量技术 酶定量技术 化学发光定量技术
生物学基础
特异性结合反应： 抗原-抗体的免疫结合反应；
配基-受体的结合反应；
底物-催化酶之间的酶促反应；
结合体：
抗原--抗体
开创了医学生物学超微量分析方法
使人体内微量生物活性物质的测量成为可能
对现代医学的发展起到推动作用
• • •
1959 1960 1977
美国Yalow & Berson 英国 Ekin’s 获诺贝尔医学生物学奖
• R：放射性核素标记抗原
– 高灵敏（10 -9~ -15 g/ml） – 探测待测物上的标记信号 (标记物的放大效应) I：免疫学反应 高特异 以抗体为结合剂 B:标记抗原与非标记抗原竞争与同种抗体结 合
RIA小结
1. 灵敏度高 2. 特异性好 3. 精确的定量 4. 方法操作简便
免疫放射分析法
（immunoradiometric assay,IRMA）
Ag + *Ab
Ag-*Ab + *Ab
（B） （F）
在体外, 利用Ag与过量的*Ab的非竞争性结合反应，通过测定放射性 复合物的量来计算出Ag 量。标记抗体，抗体是过量的。
3、电化学发光免疫分析
电化学发光免疫分析（electrochemiluminescence
immunoassay， ECLIA）是以电化学发光剂三联吡啶
钌标记抗体(抗原)，以三丙胺(TPA)为电子供体，在电 场中因电子转移而发生特异性化学发光反应，它包括 电化学和化学发光两个过程。 电化学发光免疫测定是电化学发光（ECL）和免疫测定
定 义
以放射核素标记（或其他非放射性标记）的 配体(Ligand)为示踪剂，以配体和结合体的 结合反应为基础，在试管内进行的微量生物 活性物质的检测技术。
体外分析技术是结合了放射性核素的高灵 敏度和特异性结合反应的高特异性的一种超微 量分析技术，具有灵敏度高、特异性强、精密 度好、应用面广、方法简便等优点。
Ab *Ag
分离B、F B%=B/(B+F)
F%=F/(B+F)
R=B/F Ag
浓度 1 2 3 4 5 6
25
50 100 200 400 800
B%
标准曲线
B1% B2% B3% B4% B5% B6% B%
Ab *Ag
分离B、F
Ag
1
2
3
4
5
6
？
25
50 100 200 400 800
60
3.灵敏度 （sensitivity） 方法的最小可测量
6.稳定性（stability） B0%，NSB，ED25，ED50，ED75
质量控制就是使用合适的方法以检查、 表示和消除来自试剂药盒和测量体系的误差， 并使这种误差降低到某一允许水平。
具体作用有：
1．检查误差的程度，决定测定结果的取舍。 2．识别误差的来源并消除其原因。 3．改进测定方法的设计以提高质量。
高纯度 化学结构、免疫活性与被测抗原相同
B和F的分离
1.第一类
双抗体沉淀法
PEG沉淀法
Ag
Ab(2)
Ab(1)
+
可沉淀复合物
可溶性复合物
2.第二类
试管
固相第二抗体法
试管
Ab(1)
Ab(2) Ag
分离方法的要求
分离完全、快速。 不影响免疫反应的平衡，即是要求在分离过程中不使抗
原-抗体复合物解离或形成新的复合物。
在体外条件下, 利用Ag与定量的 *Ag对限量的特异性Ab的竞争结合反应，
Dr. Yalow
通过测定放射性复合物的量来计算出
Ag 量的一种超微量分析技术。
基本原理
*Ag + Ab + Ag
*Ag与Ag 免疫活性相同 *Ag＋Ag > Ab
*Ag-Ab + *Ag (F) (B)
Ag-Ab + Ag
3．总放射性管（T） 反应后不分离就直接测得的 放射性就是总放射性。表示标记抗原抗体复合 物和游离的标记抗原的总放射性。 4．标准管（B1~Bn） 放有不同浓度的标准抗原， 再加入相同量的标记抗原和特异抗体。一般在 反应后分离出沉淀，测定沉淀的放射性作为 B 。 5．样品管（Bx） 用同剂量的样品代替标准管中 的标准抗原，在相同条件下反应和分离，同样 取沉淀测得其放射性，就可以在绘制的标准曲 线上找到样品的浓度。
1.化学发光免疫分析 是用化学发光物质作为标记物，标记抗原 或抗体，反应以后，利用碱性条件下化学发光 物质在氧化物作用下可以发生单光子放射。检 测光子的数量就可以反映复合物的量。
常用的化学发光物质是异鲁米那和吖啶酯。
2.化学发光酶免疫分析
和ELISA相似，用碱性磷酸酶标记抗体， 经夹心法免疫反应后，带有酶的复合物作用 于特殊的底物--金刚烷，使底物发射出光子。 此法光子发射持续时间较长，可靠性比 较好。
相结合的产物，是目前最先进的标记免疫测定技术 。
在电化学发光免疫分析系统中，磁性微粒为固相载体
包被抗体(抗原)，用三联吡啶钌标记抗体(抗原)，在
反应体系内待测标本与相应的抗原 (抗体)发生免疫
反应后，形成磁性微粒包被抗体-待测抗原-三联吡啶
钌标记抗体复合物，这时将上述复合物吸入流动室， 同时引人TPA缓冲液。当磁性微粒流经电极表面时， 被安装在电极下面的电磁铁吸引住，而未结合的标记 抗体和标本被缓冲液冲走。与此同时电极加压，启动
• 加样：加样总体积要保持一致，所处的介质环境也要一致。
• 孵育：根据不同的分析对象孵育的温度和时间不同，一般是
37℃。 • 分离：选择好的分离方法分离游离抗原和抗原－抗体复合物。 • 测量：测量游离或结合物部分的放射性。 • 数据处理：绘制标准曲线和待测物浓度的计算。
基本方法
基本试剂
1.抗体
2.标记抗原
受环境因素（温度、pH值等）的影响小。 操作简便，分离剂来源丰富、价廉。
质量控制（quality
control） 4.特异性（specificity） 交叉反应率 5.可靠性（validity） 平行性试验
A C B
1.精密度（precision） 变异系数（ CV ）7%~10% 2.准确度（accuracy） 回收率=测定值/真实值×100% 90%~110%
现代医学的发展 疾病诊断的革新
可在没有任何临床症状，而病人体内发生 1. 基因表达异常； 2. 受体分布异常或受体功能改变； 3. 器官代谢异常； 4. 激素水平异常 酶、神经递质 ……等异常， 可早期发现。 体外分析和影像学的发展起了很大作用 例如 癌症的早期诊断
放射免疫分析法的创立 集中了放射性核素示踪技术的高灵敏度和免疫反 应的高特异性
酶分子的催化活性将底物转化为特定的颜色，
用分光光度计测定，颜色的深浅和酶量成正
比，而酶量又和复合物的量成正比。
常用的酶是辣根过氧化物酶，底物是四
甲基联苯胺 (TMB) ，反应后显黄色。
化学发光免疫分析技术
化学发光免疫分析技术是以化学发光物质代 替放射性核素作为示踪物的超微量分析技术。 化学发光物质在氧化剂或催化剂的作用下能 形成激发态产物，并在退激时将能量转化为 光子的物质。
B%
IRMA与RIA工作原理的主要区别
RIA 竞争性抗原抗体结合反应 采用标记抗原 三种主要反应试剂 所用抗体是限量的
*AgAb的量与待测Ag的量呈负相关
IRMA 非竞争性抗原抗体结合反应 采用标记抗体 二种主要反应试剂 所用抗体是过量的 Ag*Ab的量与待测Ag的量呈正相关 反应到达平衡快 非特异结合主要影响低剂量区 低剂量区无不确定因素
反应到达平衡慢 非特异结合主要影响高剂量区 低剂量区有不确定因素
B%
拟合的标准曲线
IRMA的标准曲线及 非特异结合曲线
拟合的NSB
B%
拟合的标准曲线
RIA的标准曲线及 非特异结合曲线
拟合的NSB
RIA
+
+
或
0
IRMA + 1
IRMA和RIA低剂量区的不确定因素示意图
1
非放射性标记免疫分析技术
酶标记免疫分析技术 化学发光免疫分析技术 时间分辨荧光免疫分析技术