Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Молекулярная биотехнология. Учебно-методическое пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
1 Мб
Скачать
☆
Непрямой метод неконкурентного ИФА. В биохимиче­ской практике для иммуноферментного определения антител чаще всего используется непрямой, неконкурентный ИФА. В этом методе антиген фиксируется на твердой фазе, после от­мывания проводят инкубацию с раствором исследуемых ан­тител. Если произошло специфическое связывание антител, то образовавшиеся иммунные комплексы можно выявить и количественно определить при помощи ферментативной ре­акции с мечеными ферментом антивидовыми антителами (конъюгат). Для этого после очередной отмывки твердую фа­зу инкубируют раствором конъюгата, ещѐ раз отмывают и вводят в систему субстратную смесь. Активность фермента прямо пропорциональна концентрации антител в исследуе­мом образце.
Хотелось бы особо подчеркнуть, что положительный результат теста показывает только наличие в исследуемом образце (обычно сыворотке крови больного) антител (AТ), способных связываться с поверхностными антигенами (AГ), сорбированными на твердой фазе. Результат анализа может существенно зависеть от свойств самой тест-системы и от особенностей иммунного ответа больного. Тест-системы на основе моноклональных антител позволяют достигать более высокой чувствительности и избирательности. Однако чрез­мерно узкая избирательность может приводить к ложноотри­цательным результатам при некоторых особенностях иммун­ного ответа организма больного. Многое зависит от того, ка­кого рода AГ используется для сорбции на твердой фазе. Важна и степень очистки, и количество различных AГ, дос­тупных для образования иммунных комплексов.
71
Рис.10. Схема непрямого, неконкурентного ИФА.
1 – антиген адсобированный на твердой фазе; 3 – специфическое
взаимодействие антигена и анализируемых антител; 5 – взаимодействие иммунных комплексов с конъюгатом (анти-антитела меченые фермен­том); 7 – образование продуктов ферментативной реакции;
Сэндвич – ИФА с разделением компонентов . Применяет­ся для качественного и количественного определения антиге­нов. При этом избыток иммобилизованных антител смеши­вают с анализируемым раствором, а после инкубации и про­мывания добавляют антитела меченые ферментом. Обнару­живают иммунные комплексы также с помощью фермента­тивной реакции после внесения в систему субстратной смеси. Ферментативная активность иммобилизованного комплекса прямо пропорциональна содержанию антигена в исследуемом образце.
72
Сэндвич – ИФА пригоден для количественного опреде­ления веществ, содержащих много антигенных детерминант, например для антител, ревматоидных факторов, полипептид­ных гормонов, белков, бактериальных и вирусных антигенов.
Схема постановки твердофазного иммуноферментно­го анализа (тИФА).
Компоненты реакции ИФА и оборудования. Для выполнения традиционного твердофазного ИФА не-
обходимо следующее: пробы анализируемых специфических антител или антигенов, положительный и отрицательный контроли (набор сывороток, антигенов), иммуноноситель (полистироловый планшет), конъюгат (антитело или антиген, меченые ферментом), буферные растворы для разведения ан­тигена и антител, конъюгата и субстрата, ингредиенты суб­стратной смеси промывочная жидкость, стоп реагент. Авто­матические или полуавтоматические, одноканальные и мно­гоканальные пипетки и дозаторы фиксированного или пере­менного объема. Спектрофотометр.
Приготовление буферных растворов.
1. 0.01 М карбонатно-бикарбонатный буфер, рН 9,6. Смешивают 13 мл 0,2 М раствора карбоната натрия (Na2CO3) и 37 мл 0,2 М раствора бикарбоната натрия (NaHCO3). Объ­ем доводят до 1 л дистиллированной водой, для доведения рН добавляют один из маточных растворов в зависимости от ки­слотности.
2. 0,01 М фосфатно – солевой буфер, рН 7,3. Смешивают
43 мл 1 М раствора фосфорнокислого калия двузамещенного (К2НРО4) и 7 мл раствора фосфорнокислого калия однозаме­щенного (КН2РО4), объем доводят до 5 л дистиллированной водой, затем добавляют 29 г хлористого натия.
73
3. Цитратный буфер. Смешивают 4,5 мл 0,1 М раствора
лимонной кислоты и 7.8 мл 0.2 М раствора фосфорнокислого натрия двузамещенного (Na2НРО4), объем доводят до 25 мл дистиллированной водой.
1. Иммобилизация антигена на носителе.
При постановке твердофазного ИФА важное значение имеет иммобилизация антигена (или антител) на твердофаз­ном носителе. При выборе носителя и метода связывания для конкретного вещества необходимо стремиться сохранить его иммунобиологические свойства, стабильность в иммобилизи­рованном состоянии. По данным зарубежной и отечественной литературы в качестве твердого носителя, при постановке ИФА, использовались самые различные вещества обладаю­щие большой адсорбционной способностью (носители на ос­нове оксида железа, сефароза, пористое стекло, поливинил­хлоридные пленки и др.). Наиболее широко в настоящее вре­мя применяются пористые носители – планшеты одноразово­го пользования из прозрачного полистирола, имеющие 96 лу­нок для внесения ингредиентов реакции. Планшеты могут быть разборные и цельные.
Адсорбция белковых антигенов на носителе основана на электростатическом взаимодействии. Связывание белковых молекул с поверхностью полистирола неспецифично и не влияет на иммунные свойства адсорбтива. Существуют также ковалентные способы иммобилизации, которые обладают ря­дом преимуществ. Для них характерно равномерное распре­деление антигена по поверхности и почти полное предотвра­щение его вымывания с поверхности носителя в свободную фазу при проведении анализа.
Оптимальные условия адсорбции, концентрация антиге­на, рН буферного раствора, время фиксации подбираются экспериментально для каждой системы индивидуально.
74
В нашей лаборатории проведены исследования по опти­мизации условий ИФА для определения микобактериальных антител. Установлено, что максимальная величина коэффи­циента специфичности отмечается при адсорбции в лунках планшет микобактериального антигена в концентрации 2 мкг/мл. Дальнейшее увеличение или уменьшение концентра­ции приводит к снижению как специфичности, так и чувстви­тельности анализа.
В большинстве случаев антиген разводится в 0,01 М карбонатно-бикарбонатном буфере с рН-9,6. Раствор антиге­на вносится в лунки планшета в объеме 100мкл. Время инку­бации составляет 12 часов при комнатной температуре или 2 часа при 370С.
В случае, когда антиген иммобилизируется на носителе методом физической адсорбции необходимо блокировать возможные "«свободные места"» в лунках, чтобы избежать адсорбцию анализируемых антител при дальнейших инкуба­циях. Неспецифическое связывание антител и конъюгата с твердой фазой является основной причиной «фоновой актив­ности» ИФА. Для этого в лунки планшета вносят не менее 200 мкл раствора бычьего сывороточного альбумина (БСА) или яичного альбумина в 0.01М фосфатно-солевом буфере с твином, рН – 7,3 (ФСБ-Т). Время инкубации 1 час при 370С. После этого раствор альбумина удаляют и лунки планшет промывают ФСБ-Т. Иммобилизованный на полистироле ан­тиген сохраняет свою активность. Срок годности иммуноло­гических планшет при температуре от 2 до 5 0С составляет до одного года, что является одним из важных условий при соз­дании наборов препаратов иммуноферментных диагностиче­ских тест – систем.
Твин в фосфатно-солевом буфере является детергентом. Детергенты (поверхностно-активные вещества) в ИФА явля-
75
ются основным компонентом при выполнении реакции, включающимися в еѐ цикл при разбавлении специфических сывороток, конъюгата и др. и являющимися составной ча­стью отмывающей жидкости. Применение детергентов в им­муноферментном анализе должно исключать денатурацию белка, перенос заряда в водных растворах и обеспечивать снижение контакта белка с неполярной твердой фазой. При выполнении твердофазного ИФА рекомендуются неионоген­ные детергенты типа – Тритон Х-100, Твин-20, 40, 80.
2.Внесение в систему анализируемого образца
Рекомендуется работать с достаточно высокими разве­дениями титруемой сыворотки (1:50 – 1:200). Это позволяет также избежать влияния неспецифического связывания на результаты анализа. Однако диагностический титр антител устанавливается экспериментально для каждого конкретного случая.
Исследуемые образцы разводятся в ФСБ-Т и вносятся в лунки планшета в объеме не более 100 мкл. Инкубация 30 – 45 мин при 370С. По окончании инкубации лунки планшет тщательно промываются ФСБ-Т не менее 5 раз. Для промыв­ки иногда применяют 0.05% раствор детергента в физиологи­ческом растворе.
Процедура промывки является важным этапом при по­становке ИФА. Некачественная промывка может привести к неправильным результатам. В процессе промывки лунки должны быть заполнены полностью до краев, что позволяет отмыть край лунки в случае его загрязнения реагентами. Промывочный раствор должен быть полностью удален из лу­нок. Не менее важным параметром является и время подсу­шивания. Оно должно быть достаточным, чтобы лунки были полностью высушены. Как неполное высушивание, так и
76
сильное подсушивание могут привести к искаженным резуль­татам.
3. Внесение конъюгата.
После промывки и удаления влаги в каждую лунку
планшета вносят конъюгат в рабочем разведении в ФСБ-Т по 100 мкл. Планшет закрывают и инкубируют 30 мин при 370С. По окончании инкубации планшет также промывают ФСБ-Т 5 раз.
Процедура добавления в лунки планшета конъюгата требует особой тщательности и аккуратности оператора. По­скольку конъюгат часто вносится многоканальной пипеткой без смены наконечников, то может произойти занос образцов сывороток из одного ряда лунок в другой. В этом случае от­мечается увеличение «фоновой активности» планшета, что ведет к снижению чувствительности и специфичности анали­за.
Конъюгат – комплекс антитела или антигена с фермент – зависимой меткой (ФЗМ). В твердофазном ИФА более широ­ко используются ферментные конъюгаты. Особое значение в ИФА следует придавать активности конъюгата, стабильности и сроков его годности.
Применяемые для конъюгирования ферменты должны обладать:
1). высокой удельной активностью в таких пределах рН,
при которых не нарушилось бы взаимодействие антигена с антителом;
2). высокой чувствительностью и простотой определе­ния продуктов ферментативной реакции. Кроме того, конъю­гированный фермент не должен содержаться в исследуемом образце.
В качестве ферментативной метки конъюгатов в ИФА
использовались различные ферменты: щелочная фосфатаза,
77
глюкозооксидаза, галактозидаза, холинэстераза, лизоцим, ма­латдегидрогеназа и др. Основные работы в иммунофермент­ном анализе выполнены с использованием пероксидазы, вы­деленной из хрена.
Пероксидаза хрена – глобулярный белок с молекулярной
массой 40000Да. Фермент катализирует двухсубстратные ре­акции с участием перекиси водорода. На первой стадии взаи­модействие фермента с Н2О2 приводит к образованию про­межуточной окисленной формы Е1 (см. схему реакций). На второй стадии происходит одноэлектронное восстановление Е1 вторым субстратом АН2, являющимся донором водорода, с образованием второй промежуточной формы фермента Е2, которая после взаимодействия со второй молекулой донора переходит в нативный фермент.
Е + Н2О2 Е1 Е1 + АН2 Е2 + (-)АН Е2 + АН2 Е + (-)АН 2(-)АН А + АН2
Фермент обладает широкой специфичностью по второму
субстрату и способен окислять замещенные фенолы, анили­ны, о-фенилендиамин, люминол, р-аминобензой-ную кисло­ту, тетраметилбензидин и другие органические соединения.
В настоящее время как зарубежные, так и отечественные
фирмы выпускают различные виды конъюгатов для поста­новки ИФА, в т.ч. и пероксидазные.
Весьма ценным направлением создания конъюгатов для
ИФА является ковалентное связывание фермента с белком А, выделенного из стафилококка, который образует комплекс с Fc – фрагментом IgG различных видов животных. Этот спо­соб позволяет с помощью универсального конъюгата выявить как антитела, так и антиген.
78
Для постановки неконкурентного твердофазного ИФА необходимо использовать антивидовые конъюгаты, которые представляют собой иммуноглобулины полученные против анализируемых антител на животных – продуцентах и мече­ные ферментом.
4. Внесение субстратной смеси.
В каждую лунку планшета или стрипта (если планшет разборный) вносят по 100 мкл субстратной смеси и инкуби­руют при 370С в темноте 15 мин. Добавлением субстратной смеси определяется ферментативная активность связавшегося иммунным комплексом конъюгата. После внесения субстрат­ной смеси необходимо тщательно следить за процедурой ок­рашивания раствора в лунках. Иногда окраска начинает раз­виваться в виде полумесяца от края лунки, что может быть обусловлен трещинами между стенкой и дном лунки в кото­рые попадает конъюгат, не удалившийся в процессе отмывки.
Любая субстратная смесь, используемая в каждом кон­кретном случае, содержит специфического субстрата конъю­гированного фермента и хромоген. От качества субстрата также зависит чувствительность метода. К любому ферменту необходимо подобрать такой субстрат, который может дать полностью растворимый продукт реакции, имеющий макси­мальный коэффициент экстинкции. Хромоген – вещество способное подвергаться химическому превращению под дей­ствием продуктов ферментативной реакции и менять свою окраску. При использовании в ИФА пероксидазных конъюга­тов субстратная смесь, как правило, содержит перекись водо­рода (Н2О2) – специфического субстрата фермента. В качест­ве хромогена чаще всего используют о-фенилендиамин (ОФД) или тетраметилбензидин (ТМБ), которые легко окис­ляются в ходе ферментативной реакции и образуют окра­шенный продукт.
79
Субстратная смесь или раствор субстрата готовится не­посредственно перед употреблением. Хромоген растворяется в цитратном буфере из расчета 9 мг на 10 мл буфера и добав­ляется 0,3 мл 3% раствора Н2О2.
Для повышения чувствительности и специфичности им­муноферментных методов предлагаются и флуорогенные субстраты, при которых продукт расщепления обладает спо­собностью к флуоресценции.
5. Остановка реакции.
Реакция останавливается добавлением в лунки планшет по 50 мкл стоп-реагента, который представляет собой 2н рас­твор серной кислоты. После добавления стоп-реагента со­держимое лунок необходимо перемешать осторожным посту­киванием по краям планшета. Измерение производить через несколько минут.
6. Учет реакции.
Учет реакции может проводиться визуально или инст­рументально. Для полевых условий наиболее приемлем визу­альный учет реакции. При визуальной оценке результатов ок­раска продукта ферментативной реакции, полученная при ис­следовании анализируемого материала, сравнивается с окра­ской, полученной при анализе контроля (положительного и отрицательного) в тех же разведениях. Оценку наличия анти­гена или антител можно проводить визуально по разнице в окраске контрольных и опытных лунок планшета.
Инструментальная регистрация результатов ИФА вы­полняется фотометрически путем определения оптической плотности в лунках (ОП). ОП измеряется при длине волны 482 нм в случае использования ОФД и при длине волны 450 нм в случае использования ТМБ в качестве субстрата. Также сравниваются показатели ОП в контрольных и опытных лун­ках.
80