ELISA原理与分类
1. ELISA的原理
ELISA的基础是抗原或的固相化及抗原或的酶标记。结合在固相载体表面的抗原或仍保持其免疫学活性,酶标记的抗原或抗体既保留其免疫学活性,又保留酶的活性。在测定时,受检标本(测定其中的抗体或抗原)与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与液体中的其他物质分开。再加入酶标记的抗原或抗体,也通过反应而结合在固相载体上。此时固相上的酶量与标本中受检物质的量呈一定的比例。加入酶反应的底物后,底物被酶催化成为有色产物,产物的量与标本中受检物质的量直接相关,故可根据呈色的深浅进行定性或定量分析。由于酶的催化效率很高,间接地放大了免疫反应的结果,使测定方法达到很高的敏感度。
2. ELISA的类型
ELISA可用于测定抗原,也可用于测定抗体。在这种测定方法中有三个必要的:(1)固相的抗菌素原或抗体,即"免疫吸附剂"(immunosorbent);(2)酶标记的抗原或抗体,称为"结合物"(conjugate);(3)酶反应的底物。根据的来源和标本的情况以及检测的具体条件,可设计出各种不同类型的检测方法。用于临床检验的ELISA主要有以下几种类型:
2.2.1 双抗体夹心法测抗原
双抗体夹心法是检测抗原常用的方法,操作步骤如下:
1) 将特异性抗体与固相载体联结,形成固相抗体。洗涤除去未结合的抗体及杂质。
2) 加受检标本,保温反应。标本中的抗原与固相抗体结合,形成固相抗原抗体复合物。洗涤除去其他未结合物质。
3) 加酶标抗体,保温反应。固相免疫复合物上的抗原与酶标抗体结合。彻底洗涤未结合的酶标抗体。此时固相载体上带有的酶量与标本中受检抗原的量相关。
4) 加底物显色。固相上的酶催化底物成为有色产物。通过比色,测知标本中抗原的量。在临床检验中,此法适用于检验各种蛋白质等大分子抗原,例如HBsAg、HBeAg、AFP、hCG等。只要获得针对受检抗原的异性抗体,就可用于包被固相载体和制备酶结合物而建立此法。如抗体的来源为抗血清,包被和酶标用的抗体建议分别取自不同种属的动物。如应用单抗体,一般选择两个针对抗原上不同决定簇的单抗,分别用于包被固相载体和制备酶结合物。这种双位点夹心法具有很高的特异性,而且可以将受检标本和酶标抗体一起保温反应,作一步检测。
在一步法测定中,当标本中受检抗原的含量很高时,过量抗原分别和固相抗体及酶标抗体结合,而不再形成"夹心复合物"。类同于沉淀反应中抗原过剩的后带现象,此时反应后显色的吸光值(位于抗原过剩带上)与标准曲线(位于抗体过剩带上)某一抗原浓度的吸光值相同(参见1.3.2,图1-4),如按常法测读,所得结果将低于实际的含量,这种现象被称为钩状效应(hook effect),因为标准曲线到达高峰后呈钩状弯落。钩状效应严重时,反应甚至可不显色而出现假阴性结果。因此在使用一步法测定标本中含量可异常增高的物质(例如血清中HBsAg、AFP和尿液hCG等)时,应注意可测范围的最高值。用高亲和力的单抗体制备此类可削弱钩状效应。
假使在被测分子的不同位点上含有多个相同的决定簇,例如HBsAg的a决定簇,也可用针对此决定的同一单抗分别包被固相和制备酶结合物。但在HBsAg的检测中应注意亚型问题,HBsAg有adr、adw、ayr、ayw4个亚型,虽然每种亚型均有相同的a决定簇的反应性,这也是用单抗作夹心法应注意的问题。
双抗体夹心法测抗原的另一注意点是类风湿因子(RF)的干扰。RF是一种自身抗体,多为IgM型,能和多种动物IgG的Fc段结合。用作双抗体夹心法检测的血清标本中如含有RF,它可充当抗原成份,同时与固相抗体和酶标抗体结合,表现出假阳性反应。采用F(ab\')或Fab片段作酶结合物的,由于去除了Fc段,从而消除RF的干扰。双抗体夹心法ELISA是否受RF的影响,已被列为这类的一项考核指标(参见6.2)。
双抗体夹心法适用于测定二价或二价以上的大分子抗原,但不适用于测定半抗原及小分子单价抗原,因其不能形成两位点夹心。
2.2.2 双抗原夹心法测抗体
反应模式与双抗体夹心法类似。用特异性抗原进行包被和制备酶结合物,以检测相应的抗体。与间接法测抗体的不同之处为以酶标抗原代替酶标抗抗体。此法中受检标本不需稀释,可直接用于测定,因此其敏感度相对高于间接法。乙肝标志物中抗HBs的检测常采用本法。本法关键在于酶标抗原的制备,应根据抗原结构的不同,寻找合适的标记方法。
2.2.3 间接法测抗体
间接法是检测抗体常用的方法。其原理为利用酶标记的抗抗体(抗人免疫球蛋白抗体)以检测与固相抗原结合的受检抗体,故称为间接法(见图2-3)。操作步骤如下:
1)将特异性抗原与固相载体联结,形成固相抗原。洗涤除去未结合的抗原及杂质。
2)加稀释的受检血清,保温反应。血清中的特异抗体与固相抗原结合,形成固相抗原抗体复合物。经洗涤后,固相载体上只留下特异性抗体,血清中的其他成份在洗涤过程中被洗去。
3)加酶标抗抗体。可用酶标抗人Ig以检测总抗体,但一般多用酶标抗人IgG检测IgG抗体。固相免疫复合物中的抗体与酶标抗体抗体结合,从而间接地标记上酶。洗涤后,固相载体上的酶量与标本中受检抗体的量正相关。
4)加底物显色
本法主要用于对病原体抗体的检测而进行传染病的诊断。间接法的优点是只要变换包被抗原就可利用同一酶标抗抗体建立检测相应抗体的方法。
间接法成功的关键在于抗原的纯度。虽然有时用粗提抗原包被也能取得实际有效的结果,但应尽可能予以纯化,以提高试验的特异性。特别应注意除去能与一般健康人血清发生反应的杂质,例如以E.Coli为工程酶的重组抗原,如其中含有E.Coli成份,很可能与受过E.Coli感染者血甭中的抗E.Coli抗体发生反应。抗原中也不能含有与酶标抗人Ig反应的物质,例如来自人血浆或人体组织的抗原,如不将其中的Ig去除,试验中也发生假阳性反应。另外如抗原中含有无关蛋白,也会因竟争吸附而影响包被效果。
间接法中另一种干扰因素为正常血清中所含的高浓度的非特异性。病人血清中受检的特异性IgG只占总IgG中的一小部分。IgG的吸附性很强,非特异IgG可直接吸附到固相载体上,有时也可吸附到包被抗原的表面。因此在间接法中,抗原包被后一般用无关蛋白质(例如牛血清蛋白)再包被一次,以封闭(blocking)固相上的空余间隙。另外,在检测过程中标本须先行稀释(1:40~1:200),以避免过高的阴性本底影响结果的判断。
2.2.4 竞争法测抗体
当抗原材料中的干扰物质不易除去,或不易得到足够的纯化抗原时,可用此法检测特异性抗体。其原理为标本中的抗体和一定量的酶标抗体竞争与固相抗原结合。标本中抗体量越多,结合在固相上的酶标抗体愈少,因此阳性反应呈色浅于阴性反应。如抗原为高纯度的,可直接包被固相。如抗原中会有干扰物质,直接包被不易成功,可采用捕获包被法,即先包被与固相抗原相应的抗体,然后加入抗原,形成固相抗原。洗涤除去抗原中的杂质,然后再加标本和酶标抗体进行竞争结合反应。竞争法测抗体有多种模式,可将标本和酶标抗体与固相抗原竞争结合,抗HBc ELISA一般采用此法。另一种模式为将标本与抗原一起加入到固相抗体中进行竞争结合,洗涤后再加入酶标抗体,与结合在固相上的抗原反应。抗HBe的检测一般采用此法。
2.2.5 竞争法测抗原
小分子抗原或半抗原因缺乏可作夹心法的两个以上的位点,因此不能用双抗体夹心法进行测定,可以采用竞争法模式。其原理是标本中的抗原和一定量的酶标抗原竞争与固相抗体结合。标本中抗原量含量愈多,结合在固相上的酶标抗原愈少,最后的显色也愈浅。小分子激素、药物等ELISA测定多用此法。
2.2.6 捕获包被法测抗体
IgM抗体的检测用于传染病的早期诊断中。间接法ELISA一般仅适用于检测总抗体或IgG抗体。如用抗原包被的间接法直接测定IgM抗体,因标本中一般同时存在较高浓度的IgG抗体,后者将竞争结合固相抗原而使一部份IgM抗体不能结合到固相上。因此如用抗人IgM作为二抗,间接测定IgM抗体,必须先将标本用A蛋白或抗IgG抗体处理,以除去IgG的干扰。在临床检验中测定抗体IgM时多采用捕获包被法。先用抗人IgM抗体包被固相,以捕获血清标本中的IgM(其中包括针对抗原的特异性IgM抗体和非特异性的IgM)。然后加入抗原,此抗原仅与特异性IgM相结合。继而加酶标记针对抗原的特异性抗体。再与底物作用,呈色即与标本中的IgM成正相关。此法常用于病毒性感染的早期诊断。甲型肝炎病毒(HAV)抗体的检测模式见图2-7。
类风湿因子(RF)同样能干扰捕获包被法测定IgM抗体,导致假阳性反应。因此中和IgG的间接法近来颇受青睐,用这类检测抗CMV IgGM和抗弓形虫IgM抗体已获成功。
2.2.7 ABS-ELISA法
ABS为亲和素(avidin)生物素(biotin)系统(system)的略语。亲和素是一种糖蛋白,分子量60000,每个分子由4个能和生物素结合的亚基组成。生物素为小分子化合物,分子量244。用化学方法制成的衍生物素-羟基琥珀酰亚胺酯可与蛋白质和糖等多种类型的大小分子形成生物素标记产物,标记方法颇为简便。生物素与亲和素的结合具有很强的特异性,其亲和力较抗原抗体反应大得多,两者一经结合就极为稳定。由于一个亲和素可与4个生物素分子结合,因此如把ABS与ELISA法可分为酶标记亲和素-生物素(LAB)法和桥联亲和素-生物素(ABC)法两种类型。两者均以生物素标记的抗体(或抗原)代替原ELISA系统中的酶标抗体(抗原)。在LAB中,固相生物素先与不标记的亲和素反应,然后再加酶标记的生物素以进一步提高敏感度。在早期,亲和素从蛋清中提取,这种卵亲和素为碱性糖蛋白,与聚苯乙烯载体的吸附性很强,用于ELISA中可使本底增高。从链霉菌中提取的链霉亲和素则无此缺点,在ELISA应用中有替代前者的趋势。由于ABS-ELISA较普通ELISA多用了两种,增加了操作步骤,在临床检验中ABS-ELISA应用不多。
ELISA中的试剂-免疫吸附剂
临床检验中一般采用商品盒进行测定。ELISA中有三个必要的:免疫吸附剂、结合物和酶的底物。
完整的ELISA盒包含以下各组分:
(1)已包被抗原或的固相载体(免疫吸附剂);
(2)酶标记的抗原或(结合物);
(3)酶的底物;
(4)阴性对照品和阳性对照品(定性测定中),参考标准品和控制血清(定量测定中);
(5)结合物及标本的稀释液;
(6)洗涤液;
(7)酶反应终止液。
3.1 免疫吸附剂
已包被抗原或的固相载体在低温(2~8℃)干燥的条件下一般可保存6个月。有些不完整的试盒,仅供应包被用抗原或抗体,检测人员需自行包被。以下简述固相载体和包被过程。
3.1.1 固相载体
固相载体在ELISA测定过程中作为吸附剂和容器,不参与化学反应。可作ELISA中载体的材料很多,常用的是聚苯乙烯。聚苯乙烯具有较强的吸附蛋白质的性能,抗体或蛋白质抗原吸附其上后仍保留原来的免疫学活性,加之它的价格低廉,所以被普遍采用。聚苯乙烯为塑料,可制成各种形式。
ELISA载体的形状主要有三种:微量滴定板、小珠和小试管。以微量滴定板为常用,专用于EILSA的产品称为ELISA板,国际上标准的微量滴定板为8×12的96孔式。为便于作少量标本的检测,有制成8联孔条或12联孔条的,放入座架后,大小与标准ELISA板相同。ELISA板的特点是可以同时进行大量标本的检测,并可在特制的比色计上迅速读出结果。现在已有多种自动化仪器用于微量滴定板型的ELISA检测,包括加样、洗涤、保温、比色等步骤,对操作的标准化极为有利。聚苯乙烯经射线照射后,其吸附性能特别是对免疫球蛋白的吸附性能增加,应用于双抗体夹心法可使固相上抗体量增多,但用于间接法测抗体时空白值较大。
良好的ELISA板应该是吸附性能好,空白值低,孔底透明度高,各板之间、同一板各孔之间、同一板各孔之间性能相近。聚苯乙烯ELISA板由于原料的不同和制作工艺的差别,各种产品的质量差异很大,因此,每一批号的ELISA板在使用前须事先检查其性能。常用的检查方法为:以一定浓度的人IgG(一般为10ng/ml)包被ELISA板各孔,洗涤后每孔内加入适当稀释度的酶标抗人IgG抗体,保温后洗涤,加底物显色,终止酶反应后,分别测每孔溶液的吸光度。控制反应条件,使各孔读数在吸光度0.8左右。计算全部读数的平均值。所有单个读数与全部读数的均数之差,应小于10%。
与聚苯乙烯类似的塑料是聚氯乙烯。作为ELISA固相载体,聚氯乙烯的特点为质软板薄,可剪割,价廉,但光洁度不如聚苯乙烯板,孔底亦不如聚苯乙烯平整。聚氯乙烯对蛋白质的吸附性能比聚苯乙烯高,但空白值也略高。
为比较不同固相在某一ELISA测定中的优劣,可应用如下的试验:用其他免疫学测定方法选出一个典型的阳性标本和阴性标本,将它们进行一系列稀释后,在不同的固相载体上按预定的ELISA操作步骤进行测定,然后比较结果。在哪一种载体上阳性结果与阴性结果差别大,这种载体就是这一ELISA测定项目的合适的固相载体。
在ELISA中,用作固相载体的小珠一般为直径0.6cm的圆珠,表面经磨砂处理后吸附面积大大增加。ELISA板孔的吸附面积约为200mm2,小珠均为1000mm2,将近ELISA板孔的5倍。吸附面积的增大即意味着固相抗原或抗体量的增加。再者,球型小珠的表面弧度更有利于吸附的抗原决定簇或抗体结合位点的暴露面处于较佳反应状态,因此珠式ELISA的反应往往更为灵敏。小珠的另一特点是更易于使洗涤彻底,使用特殊的洗涤器,使小珠在洗涤过程中滚动淋洗,其洗涤效果远较板孔的浸泡式为好。但由于磨砂工艺的难度较大,小珠的均一性较差。
小试管作为固相载体也有较大的吸附表面,而且标本的反应量也相应增加。板式及珠式ELISA的标本量一般为100-200ul,而小试管可根据需要加大反应体积,标本反应量的增加有助于试验敏感性的提高。小试管还可以当作比色杯,最后直接放入分光光度计中比色。
也有应用聚苯乙烯胶乳或其他材料制成的微粒作为ELISA固相载体的。其优点是表面积极大,反应在悬液中进行,其速率与液相反应近似。以含铁的磁性微粒作为ELISA固相载体,反应后用磁铁的吸引进行分离,洗涤方便,盒一般均配以特殊仪器。
3.1.2 包被的方式
将抗原或抗体固定在过程称为包被(coating)。换言之,包被即是抗原或抗体结合到固相载体表面的过程。蛋白质与聚苯乙烯固相载体是通过物理吸附结合的,靠的是蛋白质分子结构上的疏水基团与固相载体表面的疏水基团间的作用于。这种物理吸附是非特异性的,受蛋白质的分子量、等电点、浓度等的影响。载体对不同蛋白质的吸附能力是不相同的,大分子蛋白质较小分子蛋白质通常含有更多的疏水基团,故更易吸附到固相载体表面。IgG对聚苯乙烯等固相具有较强的吸附力,其联结多发生在Fc段上,抗体结合点暴露于外,因此抗体的包被一般均采用直接吸附法。蛋白质抗原大多也可采用与抗体相似的方法包被。当抗原决定簇存在于或邻近于疏水区域时,抗原与固相载体的直接吸附可使抗原决定簇不能充分暴露,在这种情况下,直接包被效果不佳,可以采用间接的捕获包被法,即先将针对该抗原的特异抗体作预包被,其后通过抗原抗体反应使抗原固相化。此间接结合在固相上的抗原远离载体表面,其抗原决定簇也得以充分暴露。间接包被的抗原经固相抗体的亲和层析作用,包被在固相上的抗原纯度大大提高,因此含杂质较多的抗原也可采用捕获包被法(见2.2.4),试验的特异性、敏感性均由此得以改善,重复性亦佳。间接包被的另一优点是抗原用量少,仅为直接包被的1/10乃至于/100。不易吸附在聚苯乙烯载体上的非蛋白质抗原可采用特殊的包被方式。例如,在检测抗DNA抗体时,需用DNA作为包被抗原,而普遍的固相载体一般不能直接与核酸结合。可将聚苯乙烯板先经紫外线照射(例如30W紫外灯,75cm照射12小时),以增加其吸附性能。固相载体先用碱性蛋白质,如聚赖氨酸、鱼精蛋白等作预包被,也可提高核酸的结合力。也可用亲和素生物素系统作间接包被,即用亲和素先包被载体,然后加入生物素化的DNA,这种包被方法均匀、牢固,已扩大应用于各种抗原物质的定量测定。
脂类物质无法与固相载体结合,可将其在有机溶剂(例如乙醇)中溶解后加入ELISA板孔中,开盖置冰箱过夜或冷风吹干,待酒精挥发后,让脂质自然干固在固相表面。抗心磷脂抗体的ELISA一般采用这种包被方式。
3.1.3 包被用抗原
用于包被固相载体的抗原按其来源不同可分为天然抗原、重组抗原和合成多肽抗原三大类。天然抗原可取自动物组织、微生物培养物等,须经提取纯化才能作包被用。如HBsAg可以从携带者的血清中提取,一般的细菌和病毒抗原可以从其培养物中提取,蛋白成份抗原可从富含此抗原的材料中提取等(例如AFP从脐带血或胎肝中提取)。重组抗原是抗原基因在质粒体中表达的蛋白质抗原,多以大肠杆菌或菌为质粒体。重组抗原的优点是除工程菌成份外,其他杂质少,而且无传染性,但纯化技术难度较大。以大肠杆菌为质粒体的重组抗原如不能充分除大肠杆菌成份,用于ELISA,在反应中可出现假阳性,因不少受检者受大肠杆菌感染而在血清中存在抗大肠杆菌抗体。重组抗原的另一特点是能用基因工程制备某些无法从天然材料中分离的抗原物质。例如丙型肝炎病毒(HCV)尚不能培养成功,而且丙肝病人血清中HCV抗原含量极微。目前检测抗HCV ELISA中所用包被抗原大多为根据HCV的基因表达而制备的重组抗原。在传染病诊断中,不少重组抗原如HBsAg、HBeAg和HIV抗原等均在ELISA中取得应用。合成多肽抗原是根据蛋白质抗原分子的某一抗原决定簇的氨基酸序列人工合成的多肽片段。多肽抗原一般只含有一个抗原决定簇,纯度高,特异性也高,但由于分子量太小,往往难于直接吸附于固相上。多肽抗原的包被一般需先使其与无关蛋白质如牛血清白蛋白质(BSA)等偶联,借助于偶联物与固相载体的吸附,间接地结合到固相载体表面。应用多肽抗原的另一注意点为他仅能检测与其相应的抗体。一种蛋白质抗原往往含有多个不同的能引起抗体产生的决定簇,因此在受检血清中的其他抗体就不能与该多肽抗原发生反应。另外,某些微生物发生变异时往往发生抗原结构变化,在这种情况下,用个别多肽抗原进行包被可引起其他抗体的漏检。
3.1.4 包被用抗体
包被固相载体的抗体应具有高亲和力和高特异性,可取材于抗血清或含单抗体的腹水或培养液。如免疫用抗原中含有杂质(即便是极微量的),在抗血清中将出现杂抗体,必须除去(可用吸收法)后才能用于ELISA,以保证试验的特异性。抗血清不能直接用于包被,应先提取IgG,通常采用硫酸铵盐析和Sephadex凝胶过滤法。一般经硫酸铵盐析粗提的IgG已可用于包被,高度纯化的IgG性质不稳定。如需用高亲和力的抗体包被以提高试验的敏感性,则可采用亲和层析法以除去抗血清中含量较多的非特异性IgG。腹水中单抗的浓度较高,特异性亦较强,因此不需要作吸收和亲和层析处理,一般可将腹水作适当稀释后直接包被,必要时也可用纯化的IgG。应用单抗包被时应注意,一种单抗仅针对一种抗原决定簇,在某些情况下,用多种单抗混合包被,可取得更好的效果。
3.1.5 包被的条件
包被用抗原或抗体的浓度,包被的温度和时间,包被液的pH等应根据试验的特点和材料的性质而选定。抗体和蛋白质抗原一般采用pH9.6的碳酸盐缓冲液作为稀释液,也有用pH7.2的磷酸盐缓冲液及pH7~8的Tris-HCL缓冲液作为稀释液的。通常在ELISA板孔中加入包被液后,在4-8℃冰箱中放置过夜,37℃中保温2小时被认为具有同等的包被效果。包被的适当浓度随载体和包被物的性质可有很大的变化,每批材料需通过实验与酶结合物的浓度协调选定。一般蛋白质的包被浓度为100ng/ml-20ug/ml。
3.1.6 封闭
封闭(blocking)是继包被之后用高浓度的无关蛋白质溶液再包被的过程。抗原或抗体包被时所用的浓度较低,吸收后固相载体表面尚有未被占据的空隙,封闭就是让大量不相关的蛋白质充填这些空隙,从而排斥在ELISA其后的步骤中干扰物质的再吸附。封闭的手续与包被相类似。常用的封闭剂是0.05%-0.5%的牛血清白蛋白,也有用10%的小牛血清或1%明胶作为封闭剂的。脱脂奶粉也是一种良好的封闭剂,其较大的特点是价廉,可以高浓度使用(5%)。高质量的速溶食用低脂奶粉即可直接当作封闭剂使用,但由于奶粉的成份复杂,而且封闭后的载体不易长期保存,因此在盒的制备中较少应用。
封闭是否必要,取决于ELISA的模式及具体的实验条件。并非所有的ELISA固相均需封闭,封闭不当反而会使阴性本底增高。一般说来,双抗体夹心法,只要酶标记物是高活性的,操作时洗涤彻底,不经封闭也可得到满意的结果。特别是用单抗腹水直接包被时,因其中大量非抗体蛋白在包被时同样也吸附在固相表面,业已起到了类似封闭剂的作用。但在间接法测定中,封闭一般是不可少的(见2.2.2)。包被好的ELISA板干燥后放入密封袋或锡袋中,在低温可保存数月。
3.2 结合物
结合物即酶标记的(或抗原),是ELISA中最关键的。良好的结合物应该是既保有酶的催化活性,也保持了(或抗原)的免疫活性。结合物中酶与(或抗原)之间有恰当的分子比例,在结合中应尽量不含有或少含有游离的(未结合的)酶或游离的抗体(或抗原)。此外,结合物尚要有良好的稳定性。
3.2.1 酶
用于ELISA的酶应符合以下要求:纯度高,催化反应的转化率高,专一性强,性质稳定,来源丰富,价格不贵,制备成酶结合物后仍继续保留它的活性部分和催化能力。最好在受检标本中不存在相同的酶。另外,它的相应底物易于制备和保存,价格低廉,有色产物易于测定等。
在ELISA中,常用的酶为辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase, HRP)和碱性磷酸酶(alkaline phosohatase, AP)。在少数商品ELISA中,应用的酶尚有葡萄糖氧化酶、β-D-半乳糖苷酶和脲酶等。
国产ELISA一般都用HRP制备结合物。HRP是一种糖蛋白,含糖量约为18%,分子量为44000,是一种复合酶,由主酶(酶蛋白)和辅基(亚铁血红素)结合而成,是一种卟啉蛋白质。主酶无色糖蛋白在275nm波长处有最高吸收峰,辅基是深棕色的含铁卟啉环,在403nm波长处有最高吸收峰。HRP的纯度用RZ(Reinheit Zahl,德文,意为纯度数)表示,是403nm的吸光度与280nm吸光度之比,高纯度的HRP的RZ≥?.0。
HRP除符合上述的ELISA中标记酶的要求外,更有价格低廉和性质较稳定的特点。值得注意的是,在选用酶制剂时,除其纯度RZ外,更应注意酶的活力。高纯度的酶如保存不当,活力也会降低。酶制剂的活力以所含的酶活力单位表示,可用对底物作用后生成产物量的测定进行试验。
国外很多ELISA采用碱性磷酸酶(AP)作为标记酶。常用的AP有两个来源,分别从大肠杆菌和小牛肠膜中提取。不同来源的酶生化特性特性略不相同,从大肠杆菌中提取的AP分子量为80000,酶作用的最适合pH为8.0;用小牛肠膜中提取的AP分子量为100000,最适pH为9.6。在ELISA中,AP系统的敏感度一般高于HRP系统,空白值也较低,但AP价格昂贵,制备结合物所得率也较HRP低。
3.2.2 抗原和抗体
制备结合物时所用抗体一般 均为纯度较高的IgG,以免在与酶联结时其他杂蛋白的干扰。最好用亲和层析纯的抗体,这样全部酶结合物均具有特异的免疫活性,可以在高稀释度进行反应,实验结果本底浅淡。如用F(ab\')2进行标记,则更可避免标本中RF的干扰。在ELISA中用酶标抗原的模式不多,总的要求是抗原必须是高纯度的。
3.2.3 结合物的制备
酶标记抗体的制备方法主要有两种,即戊二醛交联法和过碘酸盐氧化法。
(1)戊二醛交联法:戊二醛是一种双功能团,它可以使酶与蛋白质的氨基通过它而联结。碱性磷酸一般用此法进行标记。交联方法一步法、两步法两种。在一步法中戊二醛直接加入酶与抗体的混合物中,反应后即得酶标记抗体。
ELISA中常用的酶一般都用此法交联。它具有操作简便、有效(结合率达60%-70%)和重复性好等优点。缺点是交联反应是随机的,酶与抗体交联时分子间的比例不严格,结合物的大小也不均一,酶与酶,抗体与抗体之间也有可能交联,影响效果。在两步法中,先将酶与戊二醛作用,透析除去多余的戊二醛后,再与抗体作用而形成酶标抗体。也可先将抗体与戊二醛作用,再与酶联结。两步法的产物中绝大部分的酶与蛋白质是以1:1的比例结合的,较一步法的酶结合物更有助于本底的改善以提高敏感度,但其偶联的有效率较一步法低。
(2)过碘酸盐氧化法:本法只适用于含糖量较高的酶。辣根过氧化物酶的标记常用此法。反应时,过碘酸钠将HRP分子表面的多糖氧化为醛基很活泼,可与蛋白质上的氨基形成Schiff氏碱而结合。酶标记物按克分子比例联结,其最佳比例为:酶/抗体=1-2/1。此法简便有效,一般认为是HRP最可取的标记方法,但也有人认为所有较为强烈,各批实验结果不易重演。
按以上方法制备的酶结合物一般都混有未结合物的酶和抗体。理论上,结合物中混有的游离酶一般不影响ELISA中最后的酶活性测定,因经过彻底洗涤,游离酶可被除去,并不影响最终的显色。但游离的抗体则不同,它会与酶标抗体竞争相应的固相抗原,从而减少了结合到固相上的酶标抗体的量。因此制备的酶结合物应予纯化,去除游离的酶和抗体后用于检测,效果更好。纯化的方法很多,分离大分子化合物的方法均可应用。硫酸铵盐析法最为简便,但效果并不理想,因为此法只能去除留在上清中的游离酶,但相当数量的游离抗体仍与酶结合物一起沉淀而不能分开。用离子交换层析或分子筛分离更为可取,高效液相层析法可将制备的结合物清晰地分成三个部分:游离酶、游离抗体和纯结合物而取得最佳的分离效果,但费用较贵。
结合物制得后,在用作ELISA前尚需确定其适当的工作浓度。使用过浓的结合物,既不经济,又可使本底增高;结合物的浓度过低,则又影响检测的敏感性。所以必须对结合物的浓度予以选择。最适的工作浓度就是指结合物稀释至这一浓度时,能维护一个低的本底,并获得测定的最佳灵敏度,达到最合适的测定条件和测定费用的节省。就酶标抗体本身而言,它的有效工作浓度是指与其相应抗原包被的载体作试验时,能得到阳性反应的最高稀释度。例如某一HRP:抗人IgG制剂标明的工作浓度为1:5000,表示该制剂经1:5000稀释后,在与人IgG包被的固相作ELISA试验时,将发生阳性反应。但在用于具体的ELISA检测中,酶标抗体的最适工作浓度受到固相载体的性质、包被抗原或抗体的纯度以及整个检测系统如标本、反应温度和时间等的影响,因此必须在实际测定条件下进行\"滴配\"选择能达到高敏感度的最大稀释度作为盒中的工作浓度。
3.2.4 结合物的保存
酶标抗体中的酶和抗体均为生物活性物质,保存不当,极易失活。高浓度的结合物较为稳定,冰冻干燥后可在普通冰箱中保存一年左右,但冻干过程中引起活力的减低,而且使用时需经复溶,颇为不便。结合物溶液中加入等体积的甘油可在低温冰箱或普通冰箱的冰格中较长时间保存。早期的ELISA盒中的结合物一般均按以上两种形式供应,配以稀释液(见3.2.5)临用时按标明的稀释度稀释成工作液。现在较先进的ELISA盒均已用合适的缓冲液配成工作液,使用时不需再行稀释,在4-8℃保存期可达6个月。由于蛋白质浓度较低,结合物易失活,需加入蛋白保护剂。另外再加入抗生素(例如庆大霉素)和防腐剂(HRP结合物加硫柳泵,AP结合物可加叠氮钠),以防止细菌生长。
3.2.5 结合物的稀释液
用于稀释高浓度的结合物以配成工作液。为避免结合物在反应中直接吸附在固相载体上,在稀释缓冲液中常加入高浓度的无关蛋白质(例如1%牛血清白蛋白),通过竞争以抑制结合物的吸附。一般还加入具有抑制蛋白质吸附于塑料表面的非离子型表面活性剂,如吐温20,0.05%的浓度较为适宜。在间接测定抗体时,血清标本需稀释后进行测定,也可应用这种稀释液。
酶的底物
3.3.1 HRP的底物
HRP催化过氧化物的氧化反应,具代表性的过氧化物为H2O2,其反应式如下:
DH2+ H2O2 D+ H2O
上式中,DH2为供氧体,H2O2为受氢体。在ELISA中,DH2一般为无色化合物,经酶作用后成为有色的产物,以便作比色测定。常用的供氢体有邻苯二胺(O-phenylenediamine, OPD)、四甲基联苯胺(3,3',5,5'-tetramethylbenzidine, TMB)和ABTS[2,2'-azino-di-(3- ethylbenziazobine sulfonate-6)]。
OPD氧化后的产物呈橙红色,用酸终止酶反应后,在492nm处有最高吸收峰,灵敏度高,比色方便,是HRP结合物常用的底物。OPD本身难溶于水,OPD?2HCL为水溶性。曾有报道OPD有致异变性,操作时应予注意。OPD见光易变质,与过氧化氢混合成底物应用液后更不稳定,须现配置现用。在盒中,OPD和H2O2一般分成二组分,OPD可制成一定量的粉剂或片剂形式,片剂中含有发泡助溶剂,使用更为方便。过氧化氢则配入底物缓冲液中,有制成易保存的浓缩液,使用时用蒸馏水稀释。先进的ELISA盒中则直接配成含保护剂的工作浓度为0.02% H2O2的应用液,只需加入OPD后即可作为底物应用液。
TMB经HRP作用后共产物显蓝色,目视对比鲜明。TMB性质较稳定,可配成溶液,只需与H2O2溶液混和即成应用液,可直接作底物使用。另外,TMB又有无致癌性等优点,因此在ELISA中应用日趋广泛。酶反应用HCL或H2SO4终止后,TMB产物由蓝色呈黄色,可在比色计中定量,最适吸收波长为405nm。
ABTS虽不如OPD和TMB敏感,但空白值极低,也为一些盒所采用。
另一种HRP的底物为3-(4-羟基)苯丙酸[3-(4-hydroxy)phenly propionic acid,HPPA],经HRP作用后,产物显荧光,可用荧光光度计测量。用于ELISA的优点为可加宽定量测定的线性范围。
HRP对氢受体的专一性很高,仅作用于H2O2、小分醇的过氧化物和尿素过氧化物(urea peroxide)。H2O2应用较多,但尿素过氧化物为固体,作为较H2O2方便、稳定。盒供应尿素过氧化物片剂,用蒸馏水溶解后,在底物缓冲液中密闭、低温(2~8℃)可稳定1年。
3.3.2 AP的底物
AP为磷酸酯酶,一般采用对硝基苯磷酸酯(p-nitrophenyl phosphate,p-NPP)作为底物,可制成片剂,使用方便。产物为黄色的对硝基酚,在405nm波长处有吸收峰。用NaOH终止酶反应后,黄色可稳定一时间。
AP也有发荧光底物(磷酸4-甲基伞酮),可用于ELISA作荧光测定,敏感度较高于用显色底物的比色法。
3.4 洗涤液
在板式ELISA中,常用的稀释液为含0.05%吐温20磷酸缓冲盐水。
3.5 酶反应终止液
常用的HRP反应终止液为硫酸,其浓度按加量及比色液的最终体积而异,在板式ELISA中一般采用2mol/L。
3.6 阳性对照品和阴性对照品
阳性对照品(positive control)和阴性对照品(negative control)是检验试验有效性的控制品,同时也作为判断结果的对照,因此对照品,特别是阳性对照品的基本组成应尽量与检测标本的组成相一致。以人血清为标本的测定,对照品最好也为人血清,因为正常人血清在各种ELISA模式中可产生不同程度的本底。由于大量正常人血甭较难得到,国外盒中的对照品多以复钙人血浆(recalcified human plasma)为原料,即在血浆中加入钙离子,使其中的纤维蛋白质凝固,除去凝块后所得的液体,其组成与血清相似。阴性对照品须先行检测,确定其中不含待测物质。例如HBsAg检测的阴性对照品中不可含HBsAg,最好抗HBs也是阴性。阳性对照品多以含蛋白保护剂的缓冲液为基质,其中加入一定量的待检物质,此量最好在说明书中标明。加入的量应与的敏感度相称,在测定中得到的吸光值与受检标本吸光值比较,可对标本中受检物质的量有一个粗略的估计。国外检测HBsAg的ELISA盒检测敏感度约为0.5ng/ml,阳性对照品中含量约为10ng/ml。在对照品中一般加入抗生素和防腐剂,以利保存。
ELISA操作要点
血清标本宜在新鲜时检测。如有细菌污染,菌体中可能含有内源性HRP,也会产生假阳性反应。如在冰箱中保存过久,其中的可发生聚合,在间接法ELISA中可使本底加深。一般说来,在5天内测定的血清标本可放置于4℃,超过一周测定的需低温冰存。冻结血清融解后,蛋白质局部浓缩,分布不均,应充分混匀宜轻缓,避免气泡,可上下颠倒混和,不要在混匀器上强烈振荡。混浊或有沉淀的血清标本应先离心或过滤,澄清后再检测。反复冻融会使抗体效价跌落,所以测抗体的血清标本如需保存作多次检测,宜少量分装冰存。保存血清自采集时就应注意无菌操作,也可加入适当防腐剂。
2 试剂的准备
按试剂盒说明书的要求准备实验中需用的试剂。ELISA中用的蒸馏水或去离子水,包括用于洗涤的,应为新鲜的和高质量的。自配的缓冲液应用pH计测量较正。从冰箱中取出的试验用试剂应待温度与室温平衡后使用。试剂盒中本次试验不需用的部分应及时放回冰箱保存。
3 加样
在ELISA中一般有3次加样步聚,即加标本,加酶结合物,加底物。加样时应将所加物加在LEISA板孔的底部,避免加在孔壁上部,并注意不可溅出,不可产生气泡。
加标本一般用微量加样器,按规定的量加入板孔中。每次加标本应更换吸嘴,以免发生交叉污染,也可用一次性的定量塑料管加样。有此测定(如间接法ELISA)需用稀释的血清,可在试管中按规定的稀释度稀释后再加样。也可在板孔中加入稀释液,再在其中加入血清标本,然后在微型震荡器上震荡1分钟以保证混和。加酶结合物应用液和底物应用液时可用定量多道加液器,使加液过程迅速完成。
4 保温
在ELISA中一般有两次抗原抗体反应,即加标本和加酶结合物后。抗原抗体反应的完成需要有一定的温度和时间,这一保温过程称为温育(incubation),有人称之为孵育,在ELISA中似不恰当。
ELISA属固相免疫测定,抗原、抗体的结合只在固相表面上发生。以抗体包被的夹心法为例,加入板孔中的标本,其中的抗原并不是都有均等的和固相抗结合的机会,只有最贴近孔壁的一层溶液中的抗原直接与抗体接触。这是一个逐步平衡的过程,因此需经扩散才能达到反应的终点。在其后加入的酶标记抗体与固相抗原的结合也同样如此。这就是为什么ELISA反应总是需要一定时间的温育。
温育常采用的温度有43℃、37℃、室温和4℃(冰箱温度)等。37℃是实验室中常用的保温温度,也是大多数抗原抗体结合的合适温度。在建立ELISA方法作反应动力学研究时,实验表明,两次抗原抗体反应一般在37℃经1-2小时,产物的生成可达顶峰。为加速反应,可提高反应的温度,有些试验在43℃进行,但不宜采用更高的温度。抗原抗体反应4℃更为彻底,在放射免疫测定中多使反应在冰箱中过夜,以形成最多的沉淀。但因所需时间太长,在ELISA中一般不予采用。
保温的方式除有的ELISA仪器附有特制的电热块外,一般均采用水浴,可将ELISA板置于水浴箱中,ELISA板底应贴着水面,使温度迅速平衡。为避免蒸发,板上应加盖,也可用塑料贴封纸或保鲜膜覆盖板孔,此时可让反应板漂浮在水面上。若用保温箱,ELISA板应放在湿盒内,湿盒要选用传热性良好的材料如金属等,在盒底垫湿的纱布,最后将ELISA板放在湿纱布上。湿盒应先放在保温箱中预温至规定的温度,特别是在气温较低的时候更应如此。无论是水浴还是湿盒温育,反应板均不宜叠放,以保证各板的温度都能迅速平衡。室温温育的反应,操作时的室温应严格限制在规定的范围内,标准室温温度是指20-25℃,但具体操作时可根据说明书的要求控制温育。室温温育时,ELISA板只要平置于操作台上即可。应注意温育的温度和时间应按规定力求准确。为保证这一点,一个人操作时,一次不宜多于两块板同时测定。
5 洗涤
洗涤在ELISA过程中虽不是一个反应步骤,但却也决定着实验的成败。ELSIA就是靠洗涤来达到分离游离的和结合的酶标记物的目的。通过洗涤以清除残留在板孔中没能与固相抗原或抗体结合的物质,以及在反应过程中非特异性地吸附于固相载体的干扰物质。聚苯乙烯等塑料对蛋白质的吸附是普遍性的,而在洗涤时又应把这种非特异性吸附的干扰物质洗涤下来。可以说在ELISA操作中,洗涤是主要的关键技术,应引起操作者的高度重视,操作者应严格按要求洗涤,不得马虎。
洗涤的方式除某些ELISA仪器配有特殊的自动洗涤仪外,手工操作有浸泡式和流水冲洗式两种,过程如下:
(1)浸泡式 a.吸干或甩干孔内反应液;b.用洗涤液过洗一遍(将洗涤液注满板孔后,即甩去);c.浸泡,即将洗涤液注满板孔,放置1-2分钟,间歇摇动,浸泡时间不可随意缩短;d.吸干孔内液体。吸干应彻底,可用水泵或真空泵抽吸,也可甩去液体后在清洁毛巾或吸水纸上拍干;e.重复操作c和d,洗涤3-4次(或按说明规定)。在间接法中如本底较高,可增加洗涤次数或延长浸泡时间。
微量滴定板多采用浸泡式洗涤法。洗涤液多为含非离子型洗涤剂的中性缓冲液。聚苯乙烯载体与蛋白质的结合是疏水性的,非离子型洗涤剂既含疏水基团,也含亲水基团,其疏水基团与蛋白质的疏水基团借疏水键结合,从而削弱蛋白质与固相载体的结合,并借助于亲水基团和水分子的结合作用,使蛋白质回复到水溶液状态,从而脱离固相载体。洗涤液中的非离子型洗涤剂一般是吐温20,其浓度可在0.05%-0.2%之间,高于0.2%时,可使包被在固相上的抗原或抗体解吸附而减低试验的灵敏度。
(2)流水冲洗式 流水冲洗法最初用于小珠载体的洗涤,洗涤液仅为蒸馏水甚至可用自来水。洗涤时附接一特殊装置,使小珠在流水冲击下不断地滚动淋洗,持续冲洗2分钟后,吸干液体,再用蒸馏水浸泡2分钟,吸干即可。浸泡式犹如盆浴,流水冲洗式则好比淋浴,其洗涤效果更为彻底,且也简便、快速。已有实验表明,流水冲洗式同样也适用于微量滴定板的洗涤。洗涤时设法加大水流量或加大水压,让水流冲击板孔表面,洗涤效果更佳。
6 显色和比色
(1) 显色:显色是ELISA中的最后一步温育反应,此时酶催化无色的底物生成有色的产物。反应的温度和时间仍是影响显色的因素。在一定时间内,阴性孔可保持无色,而阳性孔则随时间的延长而呈色加强。适当提高温度有助于加速显色进行。在定量测定中,加入底物后的反应温度和时间应按规定力求准确。定性测定的显色可在室温进行,时间一般不需要严格控制,有时可根据阳性对照孔和阴性对照孔的显色情况适当缩短或延长反应时间,及时判断。
OPD底物显色一般在室外温或37℃反应20-30分钟后即不再加深,再延长反应时间,可使本底值增高。OPD底物液受光照会自行变色,显色反应应避光进行,显色反应结束时加入终止液终止反应。OPD产物用硫酸终止后,显色由橙黄色转向棕黄色。
TMB受光照的影响不大,可在室温中置于操作台上,边反应观察结果。但为保证实验结果的稳定性,宜在规定的适当时间阅读结果。TMB经HRP作用后,约40分钟显色达顶峰,随即逐渐减弱,至2小时后即可完全消退至无色。TMB的终止液有多种,叠氮钠和十二烷基硫酸钠(SDS)等酶抑制剂均可使反应终止。这类终止剂尚能使蓝色维持较长时间(12-24小时)不褪,是目视判断的良好终止剂。此外,各类酸性终止液则会使蓝色转变成黄色,此时可用特定的波长(450nm)测读吸光值。
(2) 比色
比色前应先用洁净的吸水纸拭干板底附着的液体,然后将板正确放入酶标比色仪的比色架中。以软板为载体的试验,需先将板置于标准96孔的座架中,才可进行比色。最好在加底物液显色前,先将软板边缘剪净,这样,此板就可完全平妥坐入座架中。
比色时应先以蒸馏水校零点,测读底物孔(未经任何反应仅加底物液的孔)和空白孔(以生理盐水或稀释液代替标本作全过程的孔),以记录本次试验的试剂状况。其后可用空白孔以蒸馏水校零点,以上各孔的吸光度需减去空白孔的吸光度,然后进行计算。
比色结果的表达以往通用光密度(oplical density,OD),现按规定用吸光度(absorbence,A),两者含义相同。通常的表示方法是,将吸收波长写于A字母的右下角,如OPD的吸收波长为492nm,表示方法为"A492nm"或"OD492nm"。
(3) 酶标比色仪
酶标比色仪简称酶标仪,通常指专用于测读ELISA结果吸光度的光度计。针对固相载体形式的不同,各有特制的适用于板、珠和小试管的设计。许多试剂公司配套供应酶标仪。酶标仪的主要性能指标有:测读速度、读数的准确性、重复性、精确度和可测范围、线性等等。优良的酶标仪的读数一般可精确到0.001,准确性为±1%,重复性达0.5%。举例说,若某孔测得的A值为1.083,则该孔相对于空气的真实A值应为1.083±0.01(1.073~1.093),重复测定数次,其A值均应1.083±0.05(1.078~1.088)在之间。酶标仪的可测范围视各酶标仪的性能而不同。普通的酶标仪在0.000~2.000,新型号的酶标仪上限拓宽达2.900,甚至更高。超出可测上限的A值常以"*"或"over"或其它符号表示。应注意可测范围与线性范围的不同,线性范围常小于可测范围,比如某一酶标仪的可测范围为0.000~2.900,而其线性范围仅0.000~2.000,这在定量ELISA中制作标准曲线时应予注意。
酶标仪不应安置在阳光或强光照射下,操作时室温宜在15~30℃,使用前先预热仪器15-30分钟,测读结果更稳定。
测读A值时,要选用产物的敏感吸收峰,如OPD用492nm波长。有的酶标仪可用双波长式测读,即每孔先后测读两次,第一次在最适波长(W1),第二次在不敏感波长(W2),两次测定间不移动ELISA板的位置。例如OPD用492nm为W1,630nm为W2,最终测得的A值为两者之差(W1-W2)。双波长式测读可减少由容器上的划痕或指印等造成的光干扰。
各种酶标仪性能有所不同,使用中应详细新闻记者说明书。
7 结果判断
定性测定
定性测定的结果判断是对受检标本中是否含有待测抗原或抗体作出"有"或"无"的简单回答,分别用"阳性"、"阴性"表示。"阳性"表示该标本在该测定系统中有反应。"阴性"则为无反应。用定性判断法也可得到半定量结果,即用滴度来表示反应的强度,其实质仍是一个定性试验。在这种半定量测定中,将标本作一系列稀释后进行试验,呈阳性反应的最高稀释度即为滴度。根据滴度的高低,可以判断标本反应性的强弱,这比观察不稀释标本呈色的深浅判断为强阳性、弱阳性更具定量意义。
在间接法和夹心法ELSIA中,阳性孔呈色深于阴性孔。在竞争法ELISA中则相反,阴性孔呈色深于阳性孔。两类反应的结果判断方法不同,分述于下。
(1) 间接法和夹心法
这类反应的定性结果可以用肉眼判断。目视标本也无色或近于无色者判为阴性,显色清晰者为阳性。但在ELSIA中,正常人血清反应后常可出现呈色的本底,此本底的深浅因试剂的组成和实验的条件不同而异,因此实验中必须加测阴性对照。阴性对照的组成应为不含受检物的正常血清或类似物(见3.6)。在用肉眼判断结果时,更宜用显色深于阴性对照作为标本阳性的指标。
目视法简捷明了,但颇具主观性。在条件许可下,应该用比色计测定吸光值,这样可以得到客观的数据。先读出标本(sample,S)、阳性对照(P)、和阴性对照(N)的吸光值,然后进行计算。计算方法有多种,大致可分为阳性判定值法和标本与阴性对照比值法两类。
a. 阳性判定值
阳性判定值(cut-off value)一般为阴性对照A值加上一个特定的常数,以此作为判断结果阳性或阴性的标准。
用此法判断结果要求实验条件十分恒定,试剂的制备必须标准化,阳性和阴性的对照品应符合一定的规格,须配用精密的仪器,并严格按规定操作。阳性判定值公式中的常数是在这特定的系统中通过对大量标本的实验检测而得到的。现举某种检测HBsAg的试剂盒为例。试剂盒中的阴性对照品为不含HBsAg的复钙人血浆,阳性对照品HBsAg的含量标明为P=9±2ng/ml。每次试验设2个阳性对照和3个阴性对照。测得A值后,先计算阴性对照A值的平均数(NCX)和阳性对照A值的平均数(PCX),两个平均数的差(P-N)必须大于一个特定的数值(例0.400),试验才有效。3个阴性对照A值均应≥0.5×NCX,并≤1.5×NCX,如其中之一超出此范围,则弃去,而已另两个阴性对照重新计算NCX;如有两个阴性对照A值超出以上范围,则该次实验无效。阳性判定值按下式计算:
阳性判定值=NCX+0.05
标本A值>阳性判定值的为阳性,小于阳性判定值的为阴性。应注意的是,式中0.05为该试剂盒的常数,只适合于该特定条件下,而不是对各种试剂均可通用。
根据以上叙述可以看出,在这种方法中阴性对照和阳性对照也起到试验的质控作用,试剂变质和操作不当均会产生\"试验无效\"的后果。
b.标本/阴性对照比值
在实验条件(包括试剂)较难保证恒定的情况下,这种判断法较为合适。在得出标本(S)和阴性对照(N)的A值后,计算S/N值。也有写作P/N的,这里的P不代表阳性(positive),而是病人(patient)的缩写,不应误解。为避免混淆,更宜用S/N表示。在早期的间接法ELISA中,有些作者定出S/N为阳性标准,现多为各种测定所沿用。实际上每一测定系统应该用实验求出各自的S/N的阈值。更应注意的是,N所代表的阴性对照是不含受检物质的人血清。有的试剂盒中所设阴性对照为不含蛋白质或蛋白质含量较底的缓冲液,以致反应后产生的本底可能较正常人血清的本底低得多。因此,这类试剂盒规,如N<0.05(或其他数值),则按0.05计算,否则将出现假阳性结果。
(2)竞争法
在竞争法ELISA中,阴性孔呈色深于阳性孔。阴性呈色的强度取决于反应中酶结合物的浓度和加入竞争抑制物的量,一般调节阴性对照的吸光度在1.0-1.5之间,此时反应较为敏感。
竞争法ELISA不易用自视判断结果,因肉眼很难辨别弱阳性反应与阴性对照的显色差异,一般均用比色计测定,读出S、P和N的吸光值。计算方法主要也有两种,即阳性判定值法和抑制率法。
a. 阳性判定值法
与间接法和夹心法中的阳性判定值法基本相同,但在计算公式中引入阳性对照A值,现举某种检测抗HBc的试剂盒为例。试剂盒中的阴性对照为不含抗HBc的复钙人血浆,阳性对照中抗HBc含量为125±100u/ml。每次试验设2个阳性对照和3个阴性对照。测得A值后,先计算阴性对照A值的平均值(NCX)和阳性对照A值的平均数(PCX),两个平均数的差(N-P)必须大于一个特定的数值(例如0.300),试验才有效。3个阴性对照A值均应小于2.000,而且应≥0.5×NCX并≤1.5×NCX,如其中之一超出此范围,则弃去,而以另2个阴性对照重新计算×NCX;如有2个阴性对照A超出以上范围,则该次实验无效。阳性判定值按下式计算:
阴性判定值=0.4×NCX+0.6×PCX
标本A值≤阳性判定值的反应为阳性,A>阳性判定值的反应为阴性。
b. 抑制率法
抑制率表示标本在竞争结合中标本对阴性反应显色的抑制程度,按下式计算:
抑制率(%)= (阴性对照A值-标本A值)×100%/阴性对照A值
一般规定抑制率≥50%为阳性,<50%为阴性。
定量测定
ELSIA操作步骤复杂,影响反应因素较多,特别是固相载体的包被难达到各个体之间的一致,因此在定量测定中,每批测试均须用一系列不同浓度的参考标准品在相同的条件下制作标准曲线。测定大分子量物质的夹心法ELISA,标准曲线的范围一般较宽,曲线最高点的吸光度可接近2.0,绘制时常用半对数纸,以检测物的浓度为横坐标,以吸光度为纵坐标,将各浓度的值逐点连接,所得曲线一般呈S形,其头、尾部曲线趋于平坦,中央较呈直线的部分是最理想的检测区域。
ELISA实验中常见问题
ELISA方法被广泛应用于各种抗原和抗体测定。但ELISA测定中影响因素较多,而且其操作中有一定的技术要求,在检测过程中除正常反应外,有时常见到一些错误的结果。引起ELISA测定错误结果的原因主要有:
1.样品稀释
酶联免疫反应是一种敏感性很高的反应,如果血清不稀释,不可避免会产生很强的非特异性反应,出现假阳性。因此,国外检测血清抗体的试剂盒,均规定将血清稀释至适当的倍数,以降低非特异性反应,使特异性的抗原抗体反应充分体现出来。一般产品的样品稀释倍数均通过大量试验确定,以保证试验的灵敏度和特异性。但是,有些用户未能严格按使用说明书操作,如某些产品应取10μl样品进行稀释,个别用户取5μl甚至1μl样品进行稀释,由于吸嘴上不可避免地沾有样品以及微量移液器的精度不够,因此造成样品稀释倍数不准确,检测结果出现问题。
2.试剂盒平衡
试剂盒中所有试剂和板条均应在试验前平衡至室温(约25℃),一般需在室温放置20~30分钟以上。平衡时间太短会造成试剂混匀不够,样品孵育时间相对缩短,ELISA反应不够充分。冬季室温低,可将试剂盒置37℃温箱20分钟。
3.样品和试剂的混匀
稀释前、后的样品必须充分混匀,所有试剂在加样前也须摇匀,以保证试验的均一性。
4.加样
在现在的ELISA商品试剂盒中,必然有使用微量加样器加入样本的步骤。注意的关键点是:加样不可太快,要避免加在孔壁上部,不可溅出和产生气泡。加样太快,无法保证微量加样的准确性和均一性。加在孔壁上部的非包被区,易导致非特异吸附。溅出会对邻近孔产生污染。出现气泡则反应液界面有差异。所以,有时候一份标本用相同的试剂盒这次测定为阳性,下次测定为阴性,往往就是上述加样及试剂的错误所致。
5.温育
温育是ELISA测定中影响测定成败最为关键的一个因素。ELISA作为一种固相免疫测定,抗原抗体的结合反应在固相上进行,要使液相中的抗原或抗体与固相上的特异抗体或抗原完全结合,必须在一定的温度条件下反应一定的时间。温育所需时间与温度成反比,即温度越高,则所需时间相对较短。较为常用的温育温度有37℃和室温,其次是43℃和2~8℃。一些操作者,擅自改变说明书操作,使用自己喜欢的温育时间和温育温度,这样造成一些不必要的麻烦。因为,不同试剂盒有不同的温育时间和温育温度的选择,随意更改温育时间或者温育温度将导致试验结果出现偏差。
6.洗板
固相免疫测定技术是一种非均相免疫测定技术,需以洗涤操作将特异结合于固相的抗原或抗体与反应温育过程中吸附的非特异成份分离开来,以保证ELISA测定的特异性。洗板对于ELISA测定来说,也是极其关键的一步。洗液尽量不要溢出孔外;加洗液后要静置1分钟,甩去板孔中洗液后,一定要大力拍干;及时更换吸水纸,尤其是拍过酶标记物的吸水纸一定要弃去,否则可能影响试验结果。
7.边缘效应
使用96孔板的ELISA测定中,常发现有“边缘效应”,即外周孔显色较中心孔深。经研究证实在温育中的热力学梯度可能是根本原因之所。聚苯乙烯本身为不良热导体,在实验室的常规ELISA测定中,将板从室温(通常在25℃左右)置于37℃温箱,板也升温时,在外周孔与中心孔之间可能存在一热力学梯度。因此使用水浴或在将反应溶液加入至板孔中时,将板和溶液均加热至温育温度(如37℃),就可以很容易地排除“边缘效应”,并且可提高测定的重复性。
8.显色
显色一定要控制时间,根据试剂盒说明操作即可。一般来说,显色时间过短,结果偏低;显色时间过长,空白增高或者非特异性显色增加。
9.比色
比色要注意波长的选择。以TMB为底物和以OPD为底物的试剂盒均有使用,而前者比色波长为450nm,后者为492nm,滤光片需根据要求随时更换。因此,容易出现滤光片错用的问题。
其次,单波长或双波长比色选择的问题。所谓的单波长比色即是通常的以对显色具有最大吸收的波长如450nm或492nm进行比色测定;而双波长双色则酶标仪在敏感波长如450nm和非敏感波长如630nm下各测定一次,敏感波上下的吸光度测定值为样本测定酶反应特异显色的吸光度与板孔上指纹、刮痕、灰尘等脏物所致的吸光度之和;非敏感波长下测定即改变波长至一定值,使得样本测定酶反应特异显色的吸光度值为零,此时测得的吸光度即为脏物的吸光度值。最后酶标仪给出的数值为敏感波长下的吸光度值与非常感波长下的吸光度值的差。因此,双波长比色测定具有能排除由微滴板本身、板孔内标本的非特异吸收、指纹、刮痕、灰尘等对特异显色测定吸光度的影响的优点。由于ELISA测定中单个空白孔的非特异吸收上有一定程度的不确定性,也就是说每次测定或同次测定空白孔位置的不同均有可能得到不同吸光度测定值,故而在ELISA测定比色时,最好是使用双波长比色。
综上所述,尽管ELISA测定的操作步骤非常简单,但有可能会影响测定结果的因素却较多,分布在测定操作的各步之中,尤以加样、温育和洗板为甚。为帮助大家分析查找测定中出现问题的可能原因,特对常见问题及原因归纳总结于下表。
操作过程中可能出现的问题和解决方法
问题 |
可能原因 |
解决方法 |
显色淡, 灵敏度偏低 |
1、试剂盒在运输途中时间太长,温度太高 |
尽量缩短运输时间,夏季应放冰块降温 |
2、试剂盒未充分平衡 |
试剂盒从2~8℃冰箱取出后打开盒盖,于室温平衡至少20分钟,确保所有试剂已平衡至室温(约25℃)。 |
|
3、培养箱温度不足37℃ |
注意培养箱温度,放入反应板后尽量减少开启次数以免影响温度恒定,非隔水式培养箱尤其应注意 |
|
4、保温时间不足 |
校正定时钟准确定时 |
|
5、洗涤时冲击力太大、浸泡时间过长、洗涤次数增加 |
按说明书要求保留洗涤时间,准确记住洗涤次数 |
|
6、移液器吸液量不足,吸嘴内壁挂水太多或内壁不清洁 |
校正移液器,吸嘴要配套,装吸嘴时要紧密,吸嘴内壁要清洁,最好一次性使用 |
|
7、蒸馏水水质有问题 |
使用新鲜合格的蒸馏水 |
|
8、底物作用时间不足 |
准确定时 |
|
背景深, 全部呈有色 |
1、洗涤不充分,洗后未拍干,样品中其它成分残留或酶标记物残留 |
浓缩洗液准确配制;10倍浓缩洗涤液如有结晶则应让结晶于室温全部溶解后再量取稀释;充分洗涤,彻底拍干。加样或加酶拍板的滤纸应弃去不用,不要反复使用,否则易造成污染 |
2、样品污染 |
样品应新鲜采集,或低温保存,防止污染 |
|
3、培养箱温度超过37℃或反应时间过长 |
调整培养箱温度,准确定时 |
|
4、吸嘴重复使用,未洗净或消毒不彻底 |
吸嘴尽可能一次性使用 |
|
5、蒸馏水被污染 |
使用新鲜蒸馏水 |
|
6、酶等试剂混用 |
不同批号试剂勿混用 |
|
7、一次实验的标本量过多,加样时间长,导致实际反应时间延长 |
合理安排实验,避免几块酶标板同时加样 |
|
重复性不佳 |
1、样品数量多少不一,加样时间有长有短 |
重复某一样品时,加样时间尽可能与第一次接近 |
2、保温时间不一致,洗涤条件不一致,操作人员不一致 |
重复测定标本,操作条件、人员等应尽可能与上次保持一致,以排除这些因素造成的不一致的可能性 |
|
3、加样量不一致 |
样品稀释前应充分混匀,尽可能使用同一移液器并装紧吸嘴 |
|
出现白板,阳性对照不显色 |
显色液变质 |
更换新的显色液 |
洗涤液配制有误 |
请按说明书所示稀释倍数配制 |
|
未加酶结合物而认为已加入 |
注意不要漏加 |
|
终止液误作洗涤液稀释或当底物液使用 |
每次加液前均应看清标签 |
官网:www.cxbio.com | 微信服务号:iseebio | 微博:seebiobiotech |
商城:mall.seebio.cn | 微信订阅号:seebiotech | 泉养堂:www.canmedo.com |
相关资讯
- 2013年6月生日快乐!
- Cell:移除蛋白Gal3或可逆转胰岛素耐受性
- Developmental Cell:为入侵细胞的“前线”提供燃料
- 脂肪有没有“第六味”?
- ISOLAB 烧杯
- 海洋寡糖之卡拉胶寡糖
- Nature:新研究揭示肠道的免疫调节机制
- 羧酸类染料
- 保健食品“十一”将戴最严“紧箍咒”
- Nat Med:打破传统!B细胞居然可以预防早产!
推荐产品
新进产品
同类文章排行
- FUJIFILM Wako 内毒素检测相关问题答疑
- 聚乙二醇主链ELISA试剂盒使用说明书
- 如何使用抗-PEG琼脂糖亲和纯化mPEG-BSA
- 为什么使用了wako的PVSK滴定溶液(货号167-28105,替代164-21655),测阳离子电荷密度的结果和原先有偏差
- 凝胶渗透色谱法的验证
- 有关分子量的若干问题 - 一个已知聚合物样品其分子量是什么?
- 纤维素内切酶T片剂(T-CTZ)可以替代羧甲基纤维素(CMC)用于不同来源的纤维素酶检测吗?
- 化学试剂的纯度与分级标准
- 【技术问答】Ludger DMB唾液酸释放标记试剂盒问题集锦
- 纤维素内切酶T片剂(T-CTZ)能用于牛仔布洗涤工序中纤维素酶活性的精确测定吗?