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免疫学测定技术的应用与研究进展(3)

时间:2010-03-16 14:55来源: 点击:
2.3 量子点标记免疫测定技术 量子点(quantum dots, QD)又称半导体纳米微晶粒(semiconductor nanocrystal),通常是由ⅡB 和ⅥA族元素组成,目前研究较多的主要是CdX(X=S、Se、Te),粒径范围为2~20 nm。1998年美国加州伯克利大学的Alivisatos[11]和印地安纳大学的Nie等[12]所在的研究小组同时在Science上发表相应的研究成果,最早提出了量子点作为生物标记物的设想。因量子点为多电子体系,发光效力远高于单个分子,稳定性能亦高出荧光染料分子的100倍,且不同粒径量子点受同一束光激发可产生不同颜色的荧光。因此,QD具有良好的光电性能、尺寸效应和高通量应用的潜能,并将有可能取代传统染料成为新一代荧光标记物。最近,Goldman等[13]分别用不同颜色的量子点标记抗蓖麻毒素、霍乱毒素、志贺菌毒素1和葡萄球菌肠毒素B的抗体,在同一块微孔板上实现了对上述4种毒素的同时检测。尽管QD作为荧光标记物在免疫测定中的研究才刚刚起步,但结果已显示了在多种项目同时测定的优势。因此,该技术在诸如生物多组分同时测定、免疫示踪定位、细胞成像及疾病早期诊断中将有广泛的应用前景。
4.其他新型分析技术平台
4.1 微阵列免疫芯片技术:以微阵列为基础的免疫芯片技术是一种高通量、微型化和自动化的蛋白质分析方法,有别于一般的DNA芯片技术,其原理类似于ELISA的实验模式,主要是基于抗原与抗体特异性结合反应来设计的,所测目的分子仅有结构上的专一性,而无序列特异性[14]。该技术预先将基因重组蛋白或从组织细胞中分离纯化的抗原(如蛋白质、DNA或磷脂分子等)或单克隆抗体分子有序排列并固定在芯片表面制成微阵列,对背景封闭后即可与血清样本反应,捕获样品中对应的目的分子,再加入荧光素标记的第二抗体进行反应(若采用酶标记的二抗反应,则需用特异性底物/色原溶液呈色)。最后用CCD(charge-coupled device)照相技术与激光扫描系统获取阵列图像,利用专门的计算机软件进行图像处理和结果分析。该法突出的优点在于减少了被检样本和试剂的用量,可对血清样本中多种目的分子(包括自身抗体或其他微量蛋白)实施高通量的平行检测与分析。由我国自行开发研制的多肿瘤标志物蛋白芯片检测系统,采用固相单克隆抗体制作的微阵列可对12种不同的肿瘤标志物进行同时检测,其优点是可同时检测多种肿瘤标志物,提供相对全面和客观的临床信息,作为其他肿瘤诊断技术的补充[15]。用于病原体感染诊断的结核杆菌蛋白芯片则是将3种结核分枝杆菌(TB)特异性抗原(脂阿拉伯甘露糖(LAM)、分子量38000和16000的蛋白质)固定于微孔滤膜表面,利用其渗滤和浓缩作用,使抗原抗体反应在固相膜上快速进行,再以免疫金标记的抗人Ig作为二抗直接在膜上显色(紫红色斑点)。该法技术特点是可同时筛查多种TB抗原的抗体,方便、快速而又有较高的特异性和敏感性,特别是对痰涂片阴性及肺外结核病人的检出,更具有优越性[16]。用于自身抗体谱检测的芯片技术则是将各种自身抗体的靶抗原固相至载体表面(载玻片或滤膜)制成抗原分子微阵列[14,17],可用于系统性红斑狼疮(SLE)和类风湿性关节炎(RA)等自身免疫性疾病的辅助诊断。
4.2 液态芯片技术(liquid Chip) 该技术是基于流式细胞计数原理而设计的一种均相微珠免疫分析系统,分别将抗原或单克隆抗体包被至特定的微珠表面(可被一束激光识别),与样本中的抗体或抗原结合后,再与荧光素标记的第二抗体反应,由另一束激光激发测定其荧光强度值而达到定量的目的。其特点是可同时检测和定量一份样本中的多种指标,并具有极高的检测速度、测试敏感度和良好的结果特异性[18]。该技术还可根据实验目的的不同,进行测试项目的任意组合,是目前唯一得到美国FDA认证、并允许进入临床实验室应用的芯片技术。Rouquette等[19]用此技术检测了222例病人血清中9种抗核抗体(抗dsDNA、抗SSA、抗SSB、抗Sm、抗U1RNP、抗Scl-70、抗Jo-1、抗ribosome和抗centromere B抗体),敏感性为99.1%,特异性为100%,CV值小于10%,各项指标与ELISA法测定值的相关系数均在0.90~0.97之间。除此之外,该技术还可用于对各种细胞因子、小分子激素、肿瘤标志物,以及传染病和神经-内分泌系统疾病等的诸多指标进行检测。因此,任何使用微量分析系统的测试项目都有可能利用该技术得到更好的发展[18,20]。
4.3 表面增强激光离子化解吸-飞行时间质谱技术(SELDI-TOF-MS) SELDI-TOF-MS是继DNA指纹图谱后发展建立的又一指纹图谱分析技术(即蛋白表型指纹分析)。通过不同固相模式将探针分子吸附于芯片表面,在捕获样品中的目的蛋白后,通过加入能量吸收分子和接受激光束的轰击,即可使吸附在阵列芯片表面的靶蛋白离子化,在电场力作用下飞行,通过检测离子的飞行时间计算出其质量电荷比,用以分析蛋白质的分子量和相对含量[21]。美国Ciphergen Biosystems 公司利用这一技术检测了来自健康人和前列腺癌患者的血清样品,在3天时间内发现了6种潜在的前列腺癌生物学标志,显示了此技术用于疾病表型指纹分析的技术优势[14,22]。但由于该技术还存在一定程度的方法学稳定性和重复性问题,目前尚处于研究和探索阶段。
5.临床免疫测定技术的发展趋势
经典的免疫学测定技术(如凝集试验、沉淀反应、琼脂扩散和免疫电泳等)由于仅能定性或简单定量,灵敏度低,耗时费力,不能自动化。因此,逐渐被高敏感度和高特异性的现代免疫学测定方法所取代,而这些又主要是源于抗原抗体特异性结合及各种不同标记物使用的结果。特别是随着分子生物学、微纳电子学和分子组装技术等方面取得的进展,使得临床免疫测定技术正朝着一个全新的方向发展。在实验采用的抗原体系中,以往由组织、细胞裂解物提取的抗原逐渐向基因工程抗原转变,并由单一病原体蛋白向多决定簇融合蛋白转变,表达的重组抗原不含或极少含非特异性或共同抗原成分,并可为某一目的蛋白设计表达特定的多肽抗原片段;在抗体体系中,则由多克隆、单克隆抗体向基因工程抗体和双功能抗体转变,甚至采用基因重组的人源化和小型化的单链可变区(VH和VL)片段(scFv)抗体[1]。检测系统也已经和正在实现自动化、集成化和微型化(如蛋白芯片与免疫传感器的应用)。这一发展趋势将有助于实验操作的规范化和标准化,提高实验结果的准确性和重复性,并有助于实验室之间检测结果的互认。
 
参考文献(略) 

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