免疫荧光技术

免疫荧光技术 基本原理: 免疫荧光技术是根据抗原抗体反应的原理，先将已知的抗原或抗体标记上荧光素，制成荧光抗 体，再用这种荧光抗体(或抗原)作为探针组织或细胞内的相应抗原(或抗体)。在组织 或细胞内形成的抗原抗体复合物上含有标记的荧光素，利用荧光显微镜观察标本，荧光素受外 来激发光的照射而发生明亮的荧光(黄绿色或橘红色)，可以看见荧光所在的组织细胞，从而 确定抗原或抗体的性质、定位，以及利用定量技术测定含量。 应用范围:其应用范围极其广泛，可以测定内分泌激素、蛋白质、多肽、核酸、神经递质、受 体、细胞因子、细胞表面抗原、肿瘤标志物、血药浓度等各种生物活性物质。根据诊断类别， 又可分为传染性疾病、内分泌、肿瘤、药物检测、免疫学、血型鉴定等。 常见荧光色素: 许多物质都可产生荧光现象，但并非都可用作荧光色素。只有那些能产生明显的荧光并能作 为染料使用的有机化合物才能称为免疫荧光色素或荧光染料。常用的荧光色素有: (一)荧光色素 1( 异硫氰酸荧光素(fluoresceinisothiocyanate，FITC)为黄色或橙黄色结晶粉末，易溶于水或 酒精等溶剂。分子量为389.4，最大吸收光波长为490495nm，最大发射光波长520530nm，呈现 明亮的黄绿色荧光，结构式如下:有两种同分异结构，其中异构体?型在效率、稳定性、与蛋 白质结合能力等方面都更好，在冷暗干燥处可保存多年，是应用最广泛的荧光素。其主要优点 是:?人眼对黄绿色较为敏感，?通常切片标本中的绿色荧光少于红色。 2( 四乙基罗丹明(rhodamine，RIB200)为橘红色粉末，不溶于水，易溶于酒精和丙酮。性质 稳定，可长期保存。结构式如下:最大吸收光波长为570nm，最大发射光波长为595,600nm， 呈橘红色荧光。 3(四甲基异硫氰酸罗丹明(tetramethylrhodamineisothiocyanate，TRITC)结构式如下:最大吸 引光波长为550nm，最大发射光波长为620nm，呈橙红色荧光。与FITC的翠绿色荧光对比鲜 明， 可配合用于双重标记或对比染色。其异硫氰基可与蛋白质结合，但荧光效率较低。 (二)其他荧光物质 1( 酶作用后产生荧光的物质某些化合物本身无荧光效应，一旦经酶作用便形成具有强荧光的物 质。例如4-甲基伞酮-β-D半乳糖苷受β-半乳糖苷酶的作用分解成4-甲基伞酮，后者可发出荧光， 激发光波长为360nm，发射光波长为450nm。其他如碱性酸酶的底物4-甲基伞酮磷酸盐和辣根 过氧化物酶的底物对羟基苯乙酸等。 2(镧系螯合物某些3价稀土镧系元素如铕(Eu3+)、铽(Tb3+)、铈(Ce3+)等的螯合物经 激发后也可发射特征性的荧光，其中以Eu3+应用最广。Eu3+螯合物的激发光波长范围宽，发射 光波长范围窄，荧光衰变时间长，最适合用于分辨荧光免疫测定。 所需要的仪器:荧光显微镜、显微荧光分光光度计、流式细胞仪和时间分辨荧光计等仪器 激光 共聚焦显微镜 荧光偏振免疫用偏振光激发标记物，利用结合竞争免疫原理，可以快速检测激素种瘤标志物、维生 素和多种治疗药物浓度。而且用于鉴定的材料也比较多样，可以是培养物、感染组织、分泌排泄物，也 可以是土壤、水、杂物等。应用于生物酶含量及活性测定、临床医学检验、食品分析和环境监测、毒品 检验。 一、时间分辨荧光免疫测定 以常用荧光素作为标记物的荧光免疫测定往往受血清成分、试管、仪器组件等的本底荧光干扰， 以及激发光源的杂射光的影响，使灵敏度受到很大限制。时间分辨荧光免疫测定 (timeresolvedfluorescenceimmunoassay，TR-FIA)是针对这缺点加以改进的一种新型检测技 术。其基本原理是以镧系元素铕(Eu)螯合物作荧光标记物，利用这类荧光物质有长荧光寿命 的特点，延长荧光测量时间，待短寿命的自然本底荧光完全衰退后再行测定，所得信号完全为 长寿命镧系螯合物的荧光，从而有效地消除非特异性本底荧光的干扰。TR-FIA的测定原理见图 17-4。以双抗体夹心法为例的测定反应程序见图17-5。其中增强液的作用是使荧光信号增强。 因为免疫反应完成后，生成的抗原,抗体,铕标记物复合物在弱碱性溶液中，经激发后所产生 的荧光信号甚弱。在增强液中可至pH2,3，铕离子很容易解离出来，并与增强液中的β-二酮体 生成带有强烈荧光的新的铕螯合物，大大有利于荧光测量。所用检测仪器为时间分辨荧光计， 与一般的荧光分光光度计不同，采用脉冲光源(每秒闪烁1000次的氙灯)，照射样品后即短暂 熄灭，以电子设备控制延缓时间，待非特异本底荧光衰退后，再测定样品发出的长镧系荧光。 检测灵敏度可达0.2,1ng/ml。 解离增强镧系元素荧光免疫分析(Dissociation Enhanced Lanthanide FluoroimmunoassayDELFIA)是时间分辨荧光免疫分析中的一种。它用具有双功能基团结构的螯 合剂，使其一端与铕(Eu)连接，另一端与抗体/抗原分子上的自由氨基连接，形成EU标记的 抗体/抗原，经过免疫反应之后生成免疫复合物。由于这种复合物在水中的荧光强度非常弱，因 此加入一种增强剂，使Eu3+从复合物上解离下来，自由Eu3+同增强剂中的另一种螯合剂螯合形 成一种胶态分子团，这种分子团在紫外光的激发下能发出很强的荧光，信号增强了百万倍。因 为这种分析方法使用了解离增强步骤，因此称为解离增强镧系元素荧光免疫分析。 两对半定量测定 乙肝病毒(HBV)标记物的检测方法常用测定乙肝病毒的抗原、抗体标记物，由60年代末70年 代初的琼脂扩撒法，依次发展为血凝法?酶联免疫吸附(ELISA)、同位素免疫标记(RIA)? 化学发光免疫分析、生物发光、电化学发光免疫标记和80年代中建立的稀土离子荧光标记(时 间分辨荧光免疫分析 )等不同的检测方法。随着科学的发展和检验技术的进步，其方法每发展 一步，乙肝标记物检出的灵敏度和准确性都得到不同的提高(其中RIA为10-12mol/L、ELISA为 10-9mol/L、CLIA为10-15mol/L、ECL10为-17/L、TRF为10-18mol/L)。其中时间分辨荧光免疫 分析(TRF)为近年新研制成功的用三价稀土离子作为示踪物，以单克隆抗体包被支持物与样品 中抗原反应，再加入用铕(EU)标记的抗体，进行反应检测，可大大降低一般同位素和荧光标 记受环境干扰缺点，提高了检测的灵敏度和准性，该TRF法检测乙肝病毒标记物较其他方法灵 敏度高、特异性好，因干扰因素少可大地优于以上各种方法， 可与HBV-DNA的检测相比(未经 规范化要求开展的HBV-DNA检测，多年的临床实验证明，假阳性、假阴性率较高，重复性差， 且不能定量。)，TRF为目前检测乙肝病毒标记物最理想的方法。TRF定量检测乙肝病毒“两对 半”为临床诊断乙肝提供了新手段，有助于临床客观的分析HBV感染情况、疗效的观察和转归 等情况的分析，至少可对下列情况更具有独特的诊断价值:1(治疗前进行病毒定量检测，可以 指导选择抗病毒药物，避免盲目用药。2(治疗后定量间接判断体内病毒数量，有助于疗效的观 察。3. 怀孕前进行定量测定，有助于选择有利的怀孕时机。乙肝孕妇进行定量检查，有助于使 部分病人得到及时的正确的诊断 时间分辨荧光免疫定量测定乙肝两对半的临床意义 目前我科已正式开展了乙肝二对半的TRFIA定量分析，其每一项的正常值范围均是由我国卫生 部根据美国雅培的而制定，其灵敏度，准确度，及精确度都有远远优于一般的ELISA法， 乙肝两对半的定量制定将给临床提供一个关于乙肝诊断及疗效，预后判断的更可靠的实验结果。 1.极大地提高了检测的灵敏度 时间分辨荧光免疫定量技术(TRFIA)检测HbsAg灵敏度可达 0.2ng/ml,而酶标(EIASA)检测的灵敏度是2ng/ml，极大地提高检测的灵敏度。因此，在急性 乙肝早期能及早检出HbsAg，确证HBV感染，缩短窗口期;其次，可发现低浓度HbsAg携带者; 在部分慢性乙肝患者中，由于机体缺乏对HBV包膜蛋白的免疫应答，HbsAg表达较低，酶标检测 可出现HbsAg和 HbsAb均阴性的情况，TRF技术则可避免这些情况的发生，为正确判断病情提 供依据。 2.能动态观察疗效和监测病情 1) 定量分析HBsAg和 HBsAb的浓度变化，可预见急性乙肝是否处于恢复期。如HBsAg浓度降 低，HBsAb浓度逐渐升高，可说明病情正往恢复期发展;反之，HBsAg浓度处于较高水平或上升 趋势，而HBsAb一直处于较低水平，则易发展为慢性乙肝或病毒携带者。 2) 定量分析HBeAg和HBeAb的浓度变化，可反映病情变化和治疗效果。定量测定能明确检测 HBeAg向HBeAb转换的时期，即表现为HBeAg浓度下降和HbeAb升高的过程。高浓度的HBeAg还 可间接提示病毒处于高复制状态，具有较高的传染性。高浓度的HBeAb一方面提示病情好转， 而在某些时候(如肝功能指标很差)则可能与肝坏死、肝硬化、肝癌有关。 3) HBcAb浓度的高低可反映病毒感染的状态。高浓度的抗-Hbc提示乙肝急性感染，恢复期浓 度降低。慢性乙肝呈抗-Hbc持续高浓度。而低浓度的抗-Hbc一般为恢复期或既往感染。 4) 有利于对慢性肝炎活动性或非活动性的判断。非活动性慢性乙肝各项指标相对稳定，活动 性往往呈现进行性变化。 3.TRFIA和定量PCR技术可互相补充 血清HBV—DNA荧光定量PCR测定可以直接反映血液中病毒复制状态，具有很多临床应用价值， 但不能完全反映病毒复制静息期肝细胞内HBV病毒状态。HBV—DNA阴性并不完全代表体内HBV 已被清除，结合“两对半”各项指标更能客观反映体内HBV病毒状态。 4.HbsAb的定量测定能够对乙肝的预防起到监督作用 HbsAb的定量测定能够对抗体是否真正具有“中和”HBV的免疫力作出正确评价，对乙肝的预防 起到监督作用。HbsAb的含量在10mlU/ml以上病人ELISA检测即可呈阳性结果，但并不提示机 体都一定具有免疫力，而HBsAb 的含量在10—100mlU/ml之间的样本，定性虽为“阳性”，但 此时机体对HBV的免疫力较弱，甚至不能预防HBV感染。只有HbsAb的含量达到100mlU/ml以 上时才可确定具有抵抗HBV入侵的作用。作定量检测，可根据HBsAb 的含量判断机体对HBV的 免疫状态及乙肝疫苗的免疫效果。因此定量测定对乙肝疫苗免疫力的评价和高危人群预防免疫 具有重要意义，特别是在少年儿童预防乙肝方面。 二、 荧光偏振免疫测定 荧光偏振免疫分析技术(FPIA),这是一种均相荧光免疫分析法,主要用于测定小分子量物质,如药 物浓度测定。原理是:标记在小分子抗原上的荧光素经485m的激发偏振光照射后,吸收光能,越入 激发状态,激发状态的荧光素不稳定,很快以发出光子的形式释放能量而还原。发射出的光子经过 偏振仪形成525一550nm的偏振光,这一偏振光的强度与荧光素受激发时分子转动的速度呈反比, 游离的荧光素标记抗原,分子小,转动速度快,激发后发射的光子散向四面八方,因此通向偏振仪的 光信号很弱,而与抗体大分子结合的荧光素标记抗原,因分子大,分子的转动慢,激发后产生的荧光 比较集中,因此偏振光信号比未结合时强得多。在测定过程中待测抗原小分子、荧光标记抗原小 分子和特异性抗体大分子同时加入到一反应杯中,经过温育,待测抗原和荧光标记抗原竞争性地 与抗体结合。待测抗原越少,与抗体竞争结合的量越少,而荧光标记抗原与抗体结合量就越多,当 激发光照射时,荧光偏振的程度与荧光标记物分子转动的速度成反比,而荧光标记的小分子抗原 与大分子抗体结合后,其分子的转动速度减慢,因此荧光偏振信号强。结果是待测抗原的浓度低, 可以通过计算获得其含量。 作为一种均相标记免疫分析技术，荧光偏振免疫方法与其它非均相标记免疫方法相比具有显 著的优点:1)抗原抗体间的反应和样品分于的测定在溶液中进行进免了固相标记过程中反复多 次的洗涤步骤届于实现自动化控制和提高分析方法的精度，FPIA方法的相对标准偏差(CV一般 可控制在 3,,5,之间;2)检测过程仅需样品、示踪剂和抗体的加入和混匀数分钟甚至数秒 钟孵育后即可测定荧光偏振光强度方法的测定速度快有利于大批量样品的分析测试;(3)因为 荧光偏振不受内滤作用的影响，对于有颜色和浑浊的溶液仍能很好地完成检测任务:(4)不需 要使用放射性问位素避免了污物不易处理的难题。 注意事项: 1、在使用抗淬灭封片液的情况下可以减缓淬灭，但仍宜尽量避光，荧光物质均易发生淬灭，染 色后的样品宜避光保存。免疫荧光染色效果的好坏和一抗的关系非常密切。建议选购有较多文 献报道的并且用于免疫荧光染色的一抗用于本实验。对于Santa Cruz的抗体，请小心选购， 该公 司的很多抗体效果欠佳。如果观察时发现荧光过弱，可以适当提高一抗的浓度;如果荧光还是 比较弱，可以适当提高荧光标记抗体的浓度，需自行配制用于免疫荧光染色的TBSTx和含5%BSA 的TBSTx，需自备盖玻片和载玻片，请穿实验服并戴一次性手套操作。 直接免疫荧光法注意事项 1. 对荧光标记的抗体的稀释，要保证抗体的蛋白有一定的浓度，一般稀释度不应超过1:20， 抗体浓度过低，会导致产生的荧光过弱，影响结果的观察。 2. 染色的温度和时间需要根据各种不同的标本及抗原而变化，染色时间可以从10 min到数小时， 一般30 min已足够。染色温度多采用室温(25?左右)，高于37?可加强染色效果，但对不耐 热的抗原(如流行性乙型脑炎病毒)可采用0-2?的低温，延长染色时间。低温染色过夜较37?30 min效果好的多。 3. 为了保证荧光染色的正确性，首次试验时需设置下述对照，以排除某些非特异性荧光染色的 干扰。 (1) 标本自发荧光对照:标本加1-2滴0.01mol/L，pH7.4的PBS。 (2) 特异性对照(抑制试验):标本加未标记的特异性抗体，再加荧光标记的特异性抗体。 (3) 阳性对照:已知的阳性标本加荧光标记的特异性抗体。 如果标本自发荧光对照和特异性对照呈无荧光或弱荧光，阳性对照和待检标本呈强荧光， 则为特异性阳性染色。 4. 一般标本在高压汞灯下照射超过3min，就有荧光减弱现象，经荧光染色的标本最好在当天 观察，随着时间的延长，荧光强度会逐渐下降。 间接免疫荧光法注意事项 1. 荧光染色后一般在1h内完成观察，或于4?保存4h，时间过长 ，会使荧光减弱。 2. 每次试验时 ，需设置以下三种对照: (1) 阳性对照:阳性血清+荧光标记物 (2) 阴性对照:阴性血清+荧光标记物 (3) 荧光标记物对照:PBS+荧光标记物 3. 已知抗原标本片需在操作的各个步骤中，始终保持湿润，避免干燥。 4. 所滴加的待检抗体标本或荧光标记物，应始终保持在已知抗原标本片上，避免因放置不平使 液体流失，从而造成非特异性荧光染色。 试剂公司:浙江清华长三角研究院(时间) 碧云天公司 杭州奥维生物有限公 司 上海新波生物技术有限公司，芬兰Wallac公司