第一节 放射免疫分析技术

1959年美国科学家Berson和Yalow将放射性同位素测量的高灵敏度与抗原抗体的高特异性结合起来创立了放射免疫分析(radioimmunoassay,RIA)技术。RIA经过半个多世纪的发展,可以分析成百上千种物质,包括激素、维生素、肿瘤相关抗原、抗体、药物、病毒等。使那些曾被认为无法检测的微量而又具有重要生物活性的物质得以精确定量,为医学、生命科学的发展做出了划时代的贡献。1977年Yalow荣获诺贝尔生理学或医学奖。

一、RIA基本原理

放射免疫分析的本质是一种分子相同的被测物质和同位素标记物质,同另一种浓度有限的特异性结合试剂进行的竞争性结合。当同位素标记化合物和特异性结合试剂的量保持一定,加入的被测物或标准物的量与标记物的量之和多于特异性结合试剂有效结合的数目时,被测物或标准物与标记物-特异性结合试剂复合物之间就呈现一种函数关系。即被测物的量越多,标记物的被稀释程度也就越大,使标记物-特异性结合试剂复合物的量逐渐减少,放射性强度测定就越低。根据这种原理对生物体内的微量物质进行定量测定。

二、竞争性RIA(传统RIA)

主要特点是标记抗原。原理:未知抗原多,标记抗原与定量抗体结合的复合物就少,表现为负相关。临床上甲胎蛋白(alpha fetoprotein,AFP)、癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)、β2-微球蛋白(β2-microglobulin,β2-MG)、铁蛋白、人绒毛膜促性腺激素β亚单位(human chorionic gonadotrophin-β,β-HCG)等的检测都是竞争性RIA法原理。

三、非竞争性RIA(免疫放射分析IRMA)

主要特点是标记抗体。按反应原理分为两种:①单位点IRMA:抗原只有一个抗原决定簇,所测的抗原为小分子抗原,一般用聚苯乙烯塑料珠包被抗原;②双位点IRMA:抗原有两个抗原决定簇,所使用的两种亚型抗体在与同一抗原分子结合时互不干扰,一般用聚苯乙烯塑料珠包被抗体双位点IRMA,又称双抗体夹心法。

糖类抗原CA50、CA125用的是第三种方法(一步法),血清中的未知抗原与固相抗体和标记抗体同时反应,生成夹心状的抗体-抗原-抗体复合物,然后去除游离的标记抗体,测固相抗体-抗原-标记抗体复合物的放射性计数。

四、放射免疫技术的发展

虽然RIA具有灵敏度高、特异性强、测量简单、成本低等优点,但其最致命的弱点就是使用放射性核素,此外标记物有效使用时间短,难以实现操作和测量的自动化等,进一步发展受到一些局限。第五代RIA技术,是目前正在研发并使用的,以磁性微粒子与RIA或IRMA相结合为特点。

(一)双标记液相IRMA技术

双标记液相IRMA技术是五代RIA技术中最具推广意义的。主要特征是将两株高特异性单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)分别标记125I和异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)共同作为标记试剂,待测样品在液相中生成双标记夹心免疫复合物,以抗FITC磁性微粒子固相作为分离剂。

实验结果表明:①双标记液相IRMA比普通IRMA节省了时间。②对于中小化合物,双标记液相IRMA的灵敏度明显高于酶免疫法和化学发光法。③检测量程宽,特异性强,适宜大量样本检测。

(二)磁性微粒子二抗分离法和磁性微粒子固相一抗法

原理都是以磁性微粒子代替了原来的PR分离剂,免疫反应和分离时间都有不同程度的缩短。两种方法分析结果存在一定的系统误差,由于两种方法本身的差异以及检测时不可避免的环境因素影响,但并不影响实际样品的检测及临床诊断。

五、放射免疫技术的应用

(一)激素类检测

垂体性腺激素如卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)、黄体生成激素(luteinizing hormone,LH)、睾丸酮(T)、雌二醇(estradiol,E2)、孕酮(progesterone,P)以及甲状腺激素。

(二)肿瘤类检测

甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)、糖蛋白抗原(CA19-9)、糖蛋白抗原(CA-125,CA15-3)、β2微球蛋白(β2-MG)、铁蛋白放射免疫测定(SF)、前列腺特异性抗原(prostate-specific antigen,PSA)。

(三)放射受体分析

受体是存在于细胞表面、胞浆或细胞核内的生物活性物质,其功能是和细胞外的信息分子(配体)特异性结合,将信息转变为生物效应。放射受体分析(radioreceptor assay,RRA)或受体放射性配体结合分析(radioli-gand binding assay,RBA)是建立在放射性标记配体与受体之间的结合反应,是目前对受体分子进行定量和定位分析研究的一项灵敏、可靠的技术。临床上最常见的就是促甲状腺激素受体抗体(Thyroid stimulating hormone receptor antibody,TRAb)放射受体分析,血清中TRAb对甲亢与甲减的病因诊断有重要意义。

此外,在生物设计、药物作用机制、生物效应及疾病的病因探讨、诊断和治疗等方面的应用已有较大发展。