Test immunologiczny
| Test immunologiczny | |
|---|---|
 Ilustracja podstawowych składników testu immunologicznego, który obejmuje analit (zielony), przeciwciało (czarny) i wykrywalny znacznik (żółty).
| |
| MeSH | |
Test immunologiczny ( IA ) to test biochemiczny , który mierzy obecność lub stężenie makrocząsteczki lub małej cząsteczki w roztworze za pomocą przeciwciała (zwykle ) lub antygenu (czasami). Cząsteczka wykryta w teście immunologicznym jest często określana jako „ analit ” iw wielu przypadkach jest białkiem , chociaż mogą to być inne rodzaje cząsteczek, o różnych rozmiarach i typach, o ile zostaną opracowane odpowiednie przeciwciała, które mają wymagane właściwości do testu. Anality w płynach biologicznych, takich jak surowica lub mocz , są często mierzone za pomocą testów immunologicznych do celów medycznych i badawczych.
Testy immunologiczne występują w wielu różnych formatach i odmianach. Testy immunologiczne można przeprowadzać wieloetapowo, przy czym odczynniki są dodawane i wypłukiwane lub rozdzielane w różnych punktach testu. Wieloetapowe testy są często nazywane separacyjnymi testami immunologicznymi lub heterogenicznymi testami immunologicznymi. Niektóre testy immunologiczne można przeprowadzić po prostu przez zmieszanie odczynników i próbki oraz dokonanie fizycznego pomiaru. Takie testy nazywane są homogenicznymi testami immunologicznymi lub rzadziej nieseparacyjnymi testami immunologicznymi.
W testach immunologicznych często stosuje się kalibrator. Kalibratory to roztwory, o których wiadomo, że zawierają dany analit, a stężenie tego analitu jest ogólnie znane. Porównanie odpowiedzi testu z rzeczywistą próbką z odpowiedzią testu wytwarzaną przez kalibratory umożliwia interpretację siły sygnału w kategoriach obecności lub stężenia analitu w próbce.
Zasada
Testy immunologiczne opierają się na zdolności przeciwciała do rozpoznawania i wiązania określonej makrocząsteczki w czymś, co może być złożoną mieszaniną makrocząsteczek. W immunologii konkretna makrocząsteczka związana przez przeciwciało jest określana jako antygen , a obszar na antygenie, z którym wiąże się przeciwciało, nazywany jest epitopem .
W niektórych przypadkach test immunologiczny może wykorzystywać antygen do wykrywania obecności przeciwciał, które rozpoznają ten antygen w roztworze. Innymi słowy, w niektórych testach immunologicznych analitem może być raczej przeciwciało niż antygen.
Oprócz wiązania przeciwciała z jego antygenem, inną kluczową cechą wszystkich testów immunologicznych jest sposób wytwarzania mierzalnego sygnału w odpowiedzi na wiązanie. Większość, choć nie wszystkie, testów immunologicznych obejmuje chemiczne łączenie przeciwciał lub antygenów z jakimś wykrywalnym znacznikiem. W nowoczesnych testach immunologicznych istnieje duża liczba znaczników, które pozwalają na wykrywanie na różne sposoby. Wiele znaczników jest wykrywalnych, ponieważ emitują promieniowanie, powodują zmianę koloru w roztworze, fluoryzują pod wpływem światła lub można je wywołać, aby emitowały światło.
Historia
Rosalyn Sussman Yalow i Solomon Berson są uznawani za twórców pierwszych testów immunologicznych w latach pięćdziesiątych XX wieku. Yalow przyjęła Nagrodę Nobla za swoją pracę w testach immunologicznych w 1977 roku, stając się drugą Amerykanką, która zdobyła tę nagrodę.
Testy immunologiczne stały się znacznie prostsze do wykonania i bardziej popularne, gdy pod koniec lat sześćdziesiątych zademonstrowano techniki chemicznego wiązania enzymów z przeciwciałami.
W 1983 roku profesor Anthony Campbell z Cardiff University zastąpił radioaktywny jod używany w testach immunologicznych estrem akrydyny, który wytwarza własne światło: chemiluminescencję . Ten rodzaj testu immunologicznego jest obecnie używany w około 100 milionach testów klinicznych każdego roku na całym świecie, umożliwiając klinicystom pomiar szerokiego zakresu białek, patogenów i innych cząsteczek w próbkach krwi.
Do 2012 roku branża komercyjnych testów immunologicznych zarobiła 17 000 000 000 USD i uważano, że ma perspektywy powolnego rocznego wzrostu w przedziale od 2 do 3 procent.
Etykiety
Testy immunologiczne wykorzystują wiele różnych znaczników, aby umożliwić wykrywanie przeciwciał i antygenów. Znaczniki są zazwyczaj chemicznie połączone lub skoniugowane z pożądanym przeciwciałem lub antygenem.
Enzymy
Prawdopodobnie jedną z najpopularniejszych etykiet używanych w testach immunologicznych są enzymy . Testy immunologiczne wykorzystujące enzymy są określane jako testy immunoenzymatyczne (EIA), z których najpowszechniejszymi typami są testy immunoenzymatyczne (ELISA) i technika zwielokrotnionego testu immunologicznego (EMIT).
Enzymy stosowane w testach ELISA obejmują peroksydazę chrzanową (HRP), fosfatazę alkaliczną (AP) lub oksydazę glukozową . Enzymy te często umożliwiają wykrywanie, ponieważ powodują obserwowalną zmianę koloru w obecności pewnych odczynników. W niektórych przypadkach enzymy te są wystawione na działanie odczynników, które powodują, że wytwarzają światło lub chemiluminescencję.
Izotopy radioaktywne
Izotopy promieniotwórcze można włączyć do odczynników do testów immunologicznych w celu wytworzenia testu radioimmunologicznego (RIA). Radioaktywność emitowaną przez związane kompleksy przeciwciało-antygen można łatwo wykryć za pomocą konwencjonalnych metod.
RIA były jednymi z najwcześniej opracowanych testów immunologicznych, ale wypadły z łask głównie z powodu trudności i potencjalnych zagrożeń związanych z pracą z radioaktywnością.
Reporterzy DNA
Nowsze podejście do testów immunologicznych polega na połączeniu ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy (RT qPCR) w czasie rzeczywistym i tradycyjnych technik testów immunologicznych. Nazywany immunoilościowym PCR w czasie rzeczywistym (iqPCR), znacznikiem używanym w tych testach jest DNA .
Reporterzy fluorogenni
Reportery fluorogenne, takie jak fikoerytryna, są używane w wielu nowoczesnych testach immunologicznych. Mikromacierze białkowe to rodzaj testu immunologicznego, który często wykorzystuje reportery fluorogeniczne.
Znaczniki elektrochemiluminescencyjne
Niektóre etykiety działają poprzez elektrochemiluminescencję (ECL), w której etykieta emituje wykrywalne światło w odpowiedzi na prąd elektryczny.
Testy immunologiczne bez znaczników
Chociaż w testach immunologicznych zwykle stosuje się pewien rodzaj znaczników, istnieją pewne rodzaje testów, które nie opierają się na znacznikach, ale zamiast tego wykorzystują metody wykrywania, które nie wymagają modyfikacji ani znakowania składników testu. Rezonans plazmonów powierzchniowych jest przykładem techniki, która może wykryć wiązanie między nieznakowanym przeciwciałem a antygenami. Inny zademonstrowany test immunologiczny bez etykiet obejmuje pomiar zmiany rezystancji na elektrodzie, gdy wiążą się z nią antygeny .
Klasyfikacje i formaty
Testy immunologiczne można przeprowadzać w wielu różnych formatach. Ogólnie rzecz biorąc, test immunologiczny należy do jednej z kilku kategorii w zależności od sposobu jego przeprowadzenia.
Konkurencyjne, jednorodne testy immunologiczne
W konkurencyjnym, jednorodnym teście immunologicznym nieznakowany analit w próbce konkuruje ze znakowanym analitem o wiązanie przeciwciała. Następnie mierzy się ilość znakowanego, niezwiązanego analitu. Teoretycznie im więcej analitu w próbce, tym więcej oznaczanego analitu zostaje przesunięte, a następnie zmierzone; stąd ilość znakowanego, niezwiązanego analitu jest proporcjonalna do ilości analitu w próbce.
Konkurencyjne, heterogeniczne testy immunologiczne
Podobnie jak w konkurencyjnym, jednorodnym teście immunologicznym, nieznakowany analit w próbce konkuruje ze znakowanym analitem o wiązanie przeciwciała. W testach heterogenicznych znakowany, niezwiązany analit jest oddzielany lub wypłukiwany, a pozostały znakowany, związany analit jest mierzony.
Jednomiejscowe, niekompetycyjne testy immunologiczne
Nieznany analit w próbce wiąże się ze znakowanymi przeciwciałami. Niezwiązane, znakowane przeciwciała są wypłukiwane, a związane, znakowane przeciwciała są mierzone. Intensywność sygnału jest wprost proporcjonalna do ilości nieznanego analitu.
Dwumiejscowe, niekompetycyjne testy immunologiczne
Analit w nieznanej próbce jest wiązany z miejscem przeciwciała, następnie znakowane przeciwciało jest wiązane z analitem. Następnie mierzy się ilość znakowanego przeciwciała w miejscu. Będzie wprost proporcjonalny do stężenia analitu, ponieważ znakowane przeciwciało nie będzie się wiązać, jeśli analitu nie będzie w nieznanej próbce. Ten typ testu immunologicznego jest również znany jako test kanapkowy, ponieważ analit jest „wkładany” między dwa przeciwciała.
Przykłady
Testy kliniczne
Szeroki zakres badań medycznych to testy immunologiczne, zwane w tym kontekście immunodiagnostyką. Wiele domowych testów ciążowych to testy immunologiczne, które wykrywają marker ciąży ludzkiej gonadotropiny kosmówkowej . Inne kliniczne testy immunologiczne obejmują testy, które mierzą poziomy CK-MB w celu oceny choroby serca, insuliny w celu oceny hipoglikemii , swoistego antygenu prostaty w celu wykrycia raka prostaty , a niektóre są również wykorzystywane do wykrywania i/lub ilościowego pomiaru niektórych związków farmaceutycznych (zob. Więcej informacji można znaleźć w technice zwielokrotnionego enzymu ).
Sportowa analiza antydopingowa
Testy immunologiczne są używane w sportowych laboratoriach antydopingowych do badania próbek krwi sportowców na obecność zabronionego rekombinowanego ludzkiego hormonu wzrostu (rhGH, rGH, hGH, GH).
Badania
Fotoakustyczny test immunologiczny
Fotoakustyczny test immunologiczny mierzy sygnały akustyczne o niskiej częstotliwości generowane przez metalowe znaczniki nanocząsteczkowe. Oświetlone modulowanym światłem o długości fali rezonansu plazmonowego nanocząsteczki generują silny sygnał akustyczny, który można zmierzyć za pomocą mikrofonu. Fotoakustyczny test immunologiczny można zastosować do testów przepływu bocznego, w których wykorzystuje się nanocząsteczki koloidalne.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
„The Immunoassay Handbook”, wydanie 3, David Wild, wyd., Elsevier, 2008
- Test immunologiczny w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Rozdział 5 i 6 w książce „Bioanalytical Chemistry” autorstwa Susan R. Mikkelsen