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核医学 核医学 第六章体外标记免疫分析 体外标记在核医学中的地位 体内诊断 脏器显像功能测定诊断体外诊断 放射分析临床核医学治疗 131I治疗甲亢核医学实验核医学 利用核技术探索生命现象的本质和物质变化规律 体外标记免疫分析 体外标记免疫分析是一门综合性学科 也是一门边缘学科 是集基础医学 实验医学及临床应用于一体的学科 在当前的各种免疫诊断技术中 标记免疫分析是最活跃 发展最快的一个领域 4 体外标记免疫分析 概念 是利用放射分析方法或其派生的相关非放射分析技术测定生物样品中微量生物活性物质含量的一类分析方法 5 体外标记免疫分析 特点 利用抗原 抗体结合反应的特异性 加上各种标记物 标记抗原或抗体 的可测量性来达到方便敏感地检测各种体内微量生物活性物质 包括内分泌激素 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 6 体外标记免疫分析 鼻祖 Yalow July19 1921 美国科学家Yalow和Berson 于1956年创建的放射免疫分析 RIA 测定人血浆胰岛素获得成功 树立了超微量物质体外标记免疫分析的里程碑 1968年 Miles和Hales建立了免疫放射分析 IRMA 7 体外标记免疫分析 获奖 在1977年Yalow和Berson因创建了放射免疫分析 使微量物质的测定成为可能 而荣获诺贝尔生物医学奖 8 体外标记免疫分析 贡献 随着基础医学和相关技术的发展 在RIA标记抗原竞争性抑制结合 IRMA标记抗体非竞争性结合的理论基础上 相继派生出许多其它的标记免疫分析方法 如酶标记免疫分析 时间分辨荧光免疫分析 化学发光免疫分析 电化学发光免疫分析等多种形式 多种反应模式的综合性标记免疫分析体系 并广泛应用于基础医学 临床医学 教学及科研诸多领域 有力地推动了医学科学的发展 9 体外标记免疫分析 发展 电化学发光免疫分析化学发光酶免疫分析化学发光标记免疫分析时间分辨荧光免疫分析酶标记免疫分析放射受体分析免疫放射分析放射免疫分析 10 体外标记免疫分析 竞争放射结合分析 标记抗原 抗体限量 非竞争放射结合分析 标记抗体 抗体过量 分类 11 第一节体外标记免疫分析的基本原理 12 体外标记免疫分析 基本原理 非竞争性 标记抗体 IRMA 体外标记免疫分析 竞争性 标记抗原 RIA 13 放射免疫分析 RIA 原理 放射免疫技术是标记抗原与未标抗原竞争有限量的抗体 然后通过测定标记抗原抗体复合物中放射性强度的改变 测定出未标记抗原量 14 放射免疫分析 RIA 原理 Ag待测抗原 Ag Ab AgAb Ag 标记抗原 特异性抗体 标记抗原抗体复合物 游离的标记抗原 AgAb Ag抗原抗体复合物 放射免疫分析 RIA 原理 标记抗原 Ag 和非标记原 Ag 与限量抗体 Ab 竞争结合 Ag和Ag具有相同的与Ab结合的能力 15 RIA 竞争结合反应 原理示意图 Ag 定量 足量 Ab 限量 特异 Ag和Ag具有相同的免疫活性 Ag Ag Ab的有效结合位点 Ag和Ag通过竞争的方式与Ab结合 随着Ag增加 Ag与Ab结合形成的 AgAb复合物的量减少 16 放射免疫分析 RIA 实验操作步骤 加样 Ag Ag Ab 混匀 温育 反应达到平衡 分离 测量 数据处理 质量控制 17 测量 测量复合物计数示意图 光子 射线能 与闪烁体的作用 闪烁体 光脉冲 光能 光电倍增管 电能 前置放大器 电脉冲 电子探测仪 计数单位是探测器输出的电脉冲数 CPM或CPS 18 19 RIA 竞争性结合 标准品剂量反应曲线 依所测得的复合物的放射性计数 CPM 对比标准品剂量反应曲线 求知待测品的含量 20 免疫放射分析 IRMA 原理 单位点 Ag Ab Ag Ab Ab抗原 待测 标记抗体抗原标记抗体复合物双位点 Ad Ag Ab Ad Ag Ab固体抗体 抗原 待测 标记抗体固体抗体 抗原 标记抗体复合物 21 IRMA 非竟争结合 反应原理 22 IRMA 非竟争结合 剂量反应曲线 23 RIA IRMA的区别 24 第二节体外标记免疫分析的基本试剂和基本技术 25 基本试剂和基本技术 标准品 质控品 特异性抗体 示踪剂 标记品 分离技术 26 标准品 1 化学结构 应与待测物具有相同的化学结构 2 化学纯度 高度纯化 3 化学度量 准确 4 稳定性 不易变质 不易降解 27 特异性抗体 1 亲和力大 2 高滴度 3 特异性强 4 可长期保存 28 示踪剂 标记品 1 高比活度 2 生物活性与免疫活性与标记前一致 3 化学纯度 95 4 稳定性好 标记品不易脱落 29 分离技术 要求 1 结合部分与游离部分尽可能完全分开 2 非特异性结合率 NSB 低 小于5 3 分离的成分便于测量 4 分离效果不受外界环境影响 5 分离试剂操作简便 价廉易得 30 31 32 33 34 35 36 37 第三节体外标记免疫分析的类型 38 体外标记免疫分析的类型 39 放射性核素标记免疫分析 概念 一种将放射性核素测量的高灵敏性 高精确性和抗原抗体反应的高特异性相结合的体外测定超微量 10 9 10 15g 物质的新技术 40 放射性核素标记免疫分析 分类 竞争性 标记抗原 抗体限量 RIA 非竞争性 标记抗体 抗体过量 IRMA 放射性核素标记 41 放射性核素标记免疫分析 优缺点 自1959年Yalow和Berson创建的放射免疫分析 RIA 具有灵敏度高 特异性强 简便实用 成本低廉等优点 为生物医学的微量物质分析开创了新的领域 发展到目前为止由此衍生出了各种各样的标记免疫分析技术 虽然RIA仍有较广泛的使用市场和价值 但其方法学上固有的弱点使发展受到一定限制 如必须使用放射性同位素作为标记物 存在人为的因素影响较大 辐射防护及防止污染的问题 试剂盒使用时间短 可测量范围相对较窄 难以实现操作及测量的自动化等 42 酶标记免疫分析 EIA 概念 是应用酶标记抗体 抗原 与抗原 抗体 产生特异性反应 根据酶对底物的显色反应而定量分析待测抗原或抗体含量 分类 均相EIA 酶增强免疫分析 EMIT 非均相EIA 酶联免疫吸附分析法 ELASA 43 时间分辨荧光免疫分析 TrFIA 概念 是应用镧系元素标记抗原或抗体 利用紫外线或激光使其发射荧光 结合波长和时间两种分辨技术的微量分析方法 常用镧系元素 铕 铽 钐 镝 特点 1 2 3 4 44 发光标记免疫分析 化学发光标记免疫分析 CLIA 电化学发光免疫分析 ECLIA 化学发光酶免疫分析 CLEIA 分类 45 化学发光标记免疫分析 CLIA 化学发光免疫技术 化学发光分析是根据化学反应产生的辐射光的强度来确定物质含量的分析方法 化学发光免疫分析是将化学发光系统与免疫反应相结合 用化学发光相关的物质标记抗体或抗原 与待测的抗原或抗体反应后 经过分离游离态的化学发光标记物 加入化学发光系统的其它相关物产生化学发光 进行抗原或抗体的定量或定性检测 46 发光 Y Y Y 磁微粒 被测抗原 抗体 带吖啶酯标记物抗体 冲洗后 夹心法 1 加入H2O2 pH 10 2 加入碱 pH 10 47 化学发光标记免疫分析 CLIA 概念 利用化学反应中释放大量自由能产生激发态中间体 当其退激到基态时 发射出光子 对这些光子量进行测量从而进行定量分析抗原含量 常用发光剂 鲁米诺类 吖啶酯类 特点 48 化学发光酶免疫分析 CLEIA 是将高特异性的酶标记免疫分析技术和具有高灵敏度的化学发光分析技术相结合的一种标记免疫分析方法 发光剂 金刚烷特点 49 辣根过氧化物酶标记化学发光免疫分析示意图 50 电化学发光免疫分析 ECLIA 简介 是新一代标记免疫分析技术 与其它标记发光免疫分析的原理不同 是一种在电极表面由电化学引发的特异性化学发光反应 采用更为理想的标记物 使用磁性分离及电激发等新技术 进一步推动了发光免疫分析的发展 是目前最先进的化学发光免疫测定系统 51 电化学发光免疫分析 ECLIA 原理 以电化学发光剂三联吡啶钌标记抗体 抗原 与待测标本中抗原 抗体 产生免疫反应形成复合物以三丙胺 TPA 为电子供体 在电场中因电子转移而发生特异性化学发光反应 它包括电化学发光和化学发光反应两个过程 特点 准确性好 多元检测 均相测量 稳定性好 灵敏度高 52 在电化学发光免疫分析系统中 磁性微粒为固相载体包被抗体 抗原 用三联吡啶钌标记抗原 抗体 在反应体系内待测标本与相应的抗体 抗原 发生免疫反应后 形成磁性微粒包被抗体 待测抗原 三联吡啶钌标记抗体复合物 这时将上述复合物吸入流动室 同时引人TPA缓冲液 当磁性微粒流经电极表面时 被安装在电极下面的电磁铁吸引住 而未结合的标记抗体和标本被缓冲液冲走 与此同时电极加压 启动电化学发光反应 使三联吡啶钌和TPA在电极表面进行电子转移 产生电化学发光 光的强度与待测抗原的浓度成正比 53 Ru bpy 3 2 为标记物三联吡啶钌为水溶性 高稳定性的小分子 可以确保电化学发光的高稳定性 并且无噪音干扰 三联吡啶钌结构简单 分子量小 所以 易于标记到任何物质 如抗原 抗体 核酸 等 上 并且对原物质的生物活性及免疫活性影响小 TPA是ECL中的电子供体 氧化后生成的中间产物是形成激发态 Ru bpy 3 2 化学能来源 电化学发光免疫分析 ECLIA 的标记物 54 电化学发光免疫 ECLIA 反应模式图 55 电化学发光免疫分析测定示意图 56 第四节体外标记免疫分析的质量控制 57 质量控制的目的 近期目的 通过对测定结果的分析 对本次测定的质量作出评价 并按照预定的要求决定结果的取舍 远期目的 通过对不同批测定结果的比较 发现造成成误差的原因 从而改进实验条件或设计 以提高质量 58 分析误差 系统误差标准品误差加样误差测量误差 随机误差样品的采集与制备 59 质量控制指标 精密度 准确度 灵敏度 特异性 稳定性 60 精密度 用同一实验方法多次检测同一样品所得结果的一致性 又称重复性 常表示测量结果中的随机误差大小 常用变异系数 标准差值等表示 61 准确度 测定值与真值之间的符合程度由系统误差和随机误差叠加决定用回收率及健全性来评价 62 灵敏度 测定方法的最小检测量影响因素 抗体亲和力和特异性 标记品的比活度抗原的免疫原性以及反应方式和温育条件等 确定方法 零标准管法 t值检验法 粗略估计法 63 特异性 决定于抗体对被测物质的专一性常用交叉反应来表示 64 稳定性 指实验批间的重复性常用最大结合率 B0 非特异性结合率 NSB 标准曲线直线回归参数 a b r 标准曲线结合率 ED 等指标评价 65 质量控制评价系统 实验室内部质量控制 IQC 实验室室间质量控制 EQC 66 包括从采集标本 收集 转运标本到发出报告的全过程中 能及时发现检测过程中出现的各