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体外诊断试剂产品简介 医学二部李子颖April2013 2 体外诊断试剂的概念 主要内容 体外诊断试剂的分类介绍 化学发光产品行业情况 Q A 1 2 3 4 3 第一部分体外诊断试剂的概念 4 体外诊断试剂的概念 特点 用途 体外诊断试剂 是指采用免疫学 微生物学 分子生物学等原理或方法制备的 在体外通过检测取自机体的某一部分 如血清 体液等 用于对人类疾病的诊断 检测及流行病学调查等的诊断试剂 特点 体外诊断技术具有 便捷 快速 准确 无痛 等特点 是目前诊断 检测疾病的主要诊断技术 应用领域 体外诊断试剂目前主要应用于各类医疗机构 而未来家庭用诊断试剂将会得到蓬勃发展 5 体外诊断试剂的分类 临床生化试剂 免疫诊断试剂 分子诊断试剂 用途 检测方式 优点 缺点 测定 酶类 糖类 脂类 蛋白和非蛋白氮类 无机元素类 肝功能 临床化学控制血清等几大类产品 主要通过测定 酶类 蛋白类 元素 对 病毒类疾病 传染性疾病 内分泌 肿瘤 药物检测 血型鉴定 等进行诊断 主要通过 核酸和基因芯片 等技术 从基因角度对肝炎 性病 肺感染性疾病 优生优育 遗传病基因 肿瘤等遗传病进行检测 可用普通半自动和一般生化分析仪进行检测 对检测设备要求较低 一般情况下需要精度高的专业全自动检测设备检测 对检测设备要求较高 最高的体外诊断技术 需要专业的基因类检测设备 检测技术难度大 技术成熟 检测成本低 目前是非蛋白类元素检测的理想试剂 如 糖 脂类 应用广泛 检测精度高 技术成熟 检测成本适中 是蛋白类元素检测理想的试剂 检测范围广 检测类别多 检测精度最高 可从基因层面诊断疾病 检测范围有限 如 病毒类 性病 艾滋等 精度低 无法检测基因类遗传疾病 存在检测死角 如无法检测非酶类 蛋白类元素引起的疾病 糖尿病等 无法检测到基因类遗传疾病 技术成熟度相对较低 检测成本高 不适合规模化推广 6 我国体外诊断试剂的产品结构 7 第二部分分类产品介绍 原理 应用 8 体外诊断试剂 介绍内容 免疫诊断放射免疫分析酶联免疫分析化学发光免疫分析胶体金免疫层析试纸蛋白质芯片 临床生化全自动生化分析 分子诊断核酸检测 9 1临床生化试剂 临床生化试剂主要有测定酶类 糖类 脂类 蛋白和非蛋白氮类 无机元素类 肝功能 临床化学控制血清等几大类产品 主是用于配合手工 半自动和一般全自动生化分析仪等仪器检测 作为医疗检测的基本组成部分 凭借其花费低 速度快的优势 临床生化试剂将保持较大份额 并在相当长一段时间内很难被取代 10 1临床生化试剂 临床生化试剂 病人样本 诊断试剂 酶 融合 诊断仪器 诊断结果 采用比色法检测生化指标 对蛋白类检测精度相对较低 11 1临床生化试剂 全自动生化仪分析原理 分光光度测定法和电势测定法分析类型 终点法 速率法 固定时间法和间接离子选择电极法 ISE 分析方法 比色法 比浊法 乳胶凝集法 均项酶免疫分析法 间接离子选择电极法 ISE 12 1临床生化试剂 全自动生化仪的检查项目肝功 谷丙转氨酶 ALT GPT 谷草转氨酶 AST GOT 碱性磷酸酶 ALP 总胆红素 T BIL 直接胆红素 D BIL 总蛋白 TP 白蛋白 ALB 肾功 尿素氮 BUN 肌酐 Cre 二氧化碳结合力 CO2 尿酸 UA 血脂 总胆固醇 CHO 甘油三脂 TG 高密度脂蛋白胆固醇 HDL C 低密度脂蛋白胆固醇 LDL C 血糖 葡萄糖 GLU 心肌酶 肌酸激酶 CK 肌酸激酶同工酶 CK MB 乳酸脱氢酶 LDH a 羟丁酸脱氢酶 a HBDH 谷氨酰转肽酶 r GT 离子 钙 Ca 磷 P 镁 Mg 钾 K 钠 Na 氯 CL 等mg g 10 3 10 6g 13 2免疫诊断试剂 免疫诊断试剂是利用抗原与抗体互相结合的特异性反应来进行定性或定量的诊断 无论是技术还是市场 此类试剂在目前所有诊断试剂产品中的发展都是最快的 免疫诊断试剂在诊断试剂盒中品种最多 根据诊断类别 可分为传染性疾病 内分泌 肿瘤 药物检测 血型鉴定等 14 免疫诊断 放射免疫分析 1959年由Yalow和Berson首先用于糖尿病患者血浆胰岛素含量的测定 从而开创了放射免疫分析 基本原理 1 竞争结合分析 Ag Ab AgAb Ag Ab AgAb 2 IRMA 免疫放射分析 常用标记核素 1 125I 射线 半衰期60天 2 3H 射线 半衰期12 3年测量仪器 1 计数仪 2 液闪仪 R Yalow 15 2免疫诊断试剂 免疫类诊断试剂 诊断技术 酶联免疫技术 化学发光 胶体金 1 原理 将医用酶同样本反映 根据反应物颜色的变化程度分析各类指标 确定诊断结果2 优点 技术成熟 成本最低3 缺点 操作复杂 耗时长 反应试剂残留存在放射性污染4 发展方向 目前是国内主流技术 但未来逐步被化学发光替代 1 原理 将抗原抗体同样本结合 然后由磁珠捕捉形成的反应物 再加入发光促进剂 加速反应物自发光速度和强度 用发光信号测量仪测量光子数量 据此诊断2 优点 精确度高 无污染 检测速度快 技术日益成熟3 缺点 成本相对高 技术成熟度在国内相对弱4 发展方向 代表了免疫诊断的发展方向 1 原理 胶体性质胶体金颗粒大小多在1 100nm 微小金颗粒稳定地 均匀地 呈单一分散状态悬浮在液体中 成为胶体金溶液 胶体金因而具有胶体的多种特性 特别是对电解质的敏感性 2 优点 快速 便捷3 缺点 成本高 灵敏度低 精确度低4 发展方向 急诊领域 病人样本 融合 诊断结果 16 2 1酶免疫分析 1966年 Nakane和Avrameas等分别报道用酶代替荧光素标记抗体 建立了酶标抗体技术 enzyme labelledantibodytechnique 用于生物组织中抗原的定位和鉴定 1971年 Engvall VanWeemen等报道了酶联免疫吸附试验 从而建立了酶标抗体的定量检测技术 目前 免疫酶标记技术已成为免疫诊断 检测和分子生物学研究中应用最广泛的免疫学方法之一 17 2 1酶免疫分析 1 均相酶免疫测定法 EIA 主要用于测小分子抗原 酶标抗原与待测抗原竞争结合定量抗体2 酶联免疫吸附试验 ELISA 为固相 非均相酶免疫测定法 目前应用最广泛的定性标记免疫分析技术 也可用于定量分析 1971年vanWeeman 荷 等发明3 生物素 亲和素系统免疫检测法生物素标记一抗或二抗 酶标记亲和素 18 2 1酶联免疫吸附分析 ELISA ELISA中有三个必要的试剂 免疫吸附剂 结合物和酶的底物 1 已包被抗原或抗体的固相载体 免疫吸附剂 2 酶标记的抗原或抗体 结合物 3 酶的底物 4 阴性对照品和阳性对照品 参考标准品 5 结合物及标本的稀释液 6 洗涤液 7 酶反应终止液 19 2 1酶联免疫吸附分析 ELISA 包被载体 96孔板 在ELISA中常用的标记物为辣根过氧化物酶 HRP 碱性磷酸酶 AP 底物HRP 邻苯二胺 OPD 四甲基联苯胺 TMB 和ABTS 常用的TMB经HRP作用后共产物显蓝色 终止反应后呈黄色 吸收峰在450nmAP 底物为磷酸酯酶 一般采用对硝基苯磷酸酯作为底物 产物为黄色的对硝基酚 在405nm波长处有吸收峰 20 2 1酶联免疫分析 仪器 21 2 1酶联免疫吸附分析 ELISA 双抗夹心 1 将抗体包被在固相载体上 2 如样品中含有抗原 则结合为抗原抗体复合物 3 再加入酶标记抗体 则结合为抗体 抗原 酶标记抗体复合物 4 酶催化底物并显色 22 2 1酶联免疫吸附分析 酶标抗原竞争法 1 将抗体包被在固相载体上 2 如样品中含有抗原 则优先竞争结合抗体 结合为抗原抗体复合物 3 同时加入酶标记抗原 抗原没有结合的位点酶标记抗原去占据 则结合为酶标记抗原 抗体复合物 4 酶催化底物并显色 抗原 23 2 2化学发光免疫分析 化学发光免疫分析 ChemiluminescenceImmunoassay CLIA 是近十年来在世界范围内发展非常迅速的非放射性免疫分析 它具有高灵敏度 检测范围宽 操作简便快速 标记物稳定性好 无污染 仪器简单经济等优点 它是放射性免疫分析与普通酶免疫分析的取代者 是免疫分析重要的发展方向 CLIA发展迅猛 已占各种免疫分析的首位 24 2 2化学发光免疫分析 化学发光是一种特异的化学反应 有机分子吸收化学能后发生能级跃迁 产生一种高能级的电子激发态不稳定的中间体 当其返回到基态而发出光子 即为化学发光 将化学发光与抗原抗体相结合而形成的免疫分析技术 即为化学发光免疫分析 化学发光的发光类型通常分为闪光型 flashtype 和辉光型 glowtype 两种 闪光型发光时间很短 只有零点几秒到几秒 辉光型又称持续型 发光时间从几分钟到几十分钟 或几小时至更久 闪光型的样品必须立即测量 必须配以全自动化的加样及测量仪 测量辉光型的样品可以使用通用型仪器 也可以配全自动化仪器 25 2 2化学发光免疫分析 化学发光免疫分析的类型1 直接化学发光免疫分析1 吖啶酯2 化学发光酶免疫分析1 鲁米诺及其衍生物2 AMPPD3 电化学发光免疫分析1 三联吡啶钌 26 2 2直接化学发光机理 夹心法 发光 Y Y Y 磁微粒 被测抗原 抗体 带丫啶酯标记物抗体 冲洗后 1 加入H2O2 pH 10 2 加入碱 pH 10 27 2 2HRP标记化学发光免疫分析示意图 28 2 2电化学发光免疫分析示意图 29 2 2化学发光免疫分析 仪器 30 2 3胶体金免疫层析试纸条 31 2 3胶体金免疫层析试纸条 层析法技术优势 简单 现场 快速 1 打开包装取出试纸条 2 直接插入待测样品中 32 2 3胶体金免疫层析试纸条 与常规诊断相比 33 2 3胶体金免疫层析试纸条 试纸条的组成 测试线 T线 控制线 C线 胶体金垫 样品垫 NC膜 硝酸纤维素膜 层析方向 PVC底板 有4个组分 吸水纸 样品垫 玻璃纤维膜 胶体金垫 膜上吸附着干燥的金标抗体 流动带 硝酸纤维素膜 膜上包被着抗原或抗体条带和能与标记物直接起反应的质控物条带 检测带 吸水纸 以上各组份首尾互相衔接 34 2 3胶体金免疫层析试纸条 检测原理 基本原理是将已知的特异性抗原或抗体固定于硝酸纤维素膜上某一区带作为检测带在样品区滴加样品后 借助毛细作用 样品泳动至玻璃纤维膜 金标复合物溶解 并与样品进行抗原抗体反应 形成复合物 继续泳动至硝酸纤维素膜的检测区 带有金标记的复合物被检测区抗原或抗体捕获 呈现红色条带 如样品中没有待测抗原或抗体 则不发生结合 即不显色在硝酸纤维素膜检测区附近一般再固定上针对金标结合物相应的抗原或抗体作为质控带 无论样品中有无待测物 质控线都应显示 如无 则检测失败 整个过程一般在15分钟内完成 操作简单 快速 且不需任何仪器 35 2 3胶体金免疫层析法 举例 以HCG检测为例 HCG 亚基抗体Y2 羊抗鼠二抗固定于硝酸纤维素膜上 金标HCG 亚基单抗Y1固定于玻璃纤维素膜上 36 2 4蛋白芯片 37 2 4蛋白芯片 蛋白质芯片是指固定于支持介质上的蛋白质构成的微阵列 38 2 4蛋白芯片 检测原理 蛋白芯片技术的基本原理 将各种蛋白质有序地固定于滴定板 滤膜和载玻片等各种载体上 然后 用标记了特定荧光的蛋白质或其他成分与芯片作用 经漂将未能与芯片上的蛋白质互补结合的成分洗去 再利用荧光扫描仪或激光共聚焦扫描技术 测定芯片上各点的荧光强度 通过荧光强度分析蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系 由此达到测定各种蛋白质功能的目的 固定在芯片上的蛋白可以是 抗原 抗体 小肽 受体和配体 蛋白质 DNA和蛋白质 RNA复合物等 39 2 4蛋白芯片 优势 蛋白芯片较之传统分析方法主要有以下优点1 蛋白芯片上可以实现成千上万个蛋白质样品的高通量平行分析 一次实验可提供大量数据 高通量2 有高的信噪比 高准确性 高灵敏度3 所需样品量极少 微量化4 在整个基因组和蛋白质组水平将 序列信息与蛋白质产物直接联系起来5 快速 微型化和自动化 40 2 4蛋白芯片的检测 探针标记检测法 无探针标记检测法 表面增强激光解吸离子化技术 Surfaceenhancedlaserdesorption ionization SELDI 表面等离子体共振检测技术 surfaceplasmonresonance SPR 原子力显微镜检测技术 atomicforcemicroscope AFM 同位素标记检测荧光标记检测化学发光检测酶免疫标记检测胶体金标记检测 41 2 4蛋白芯片的应用和问题 疾病诊断和预警药物开发蛋白质组学 成本过高 需一系列昂贵的尖端仪器芯片的标准化问题提高芯片的特异性 简化样品制备和标记操作程序 增加信号检测的灵敏度和消除芯片背景对于结果分析的影响等等 42 3核酸检测 核酸检测 nucleicacidtesting NAT 是直接检测病原体核酸的一系列技术的总称 可在尚未检测到抗原或抗体前 先检测到病毒核酸 其基本步骤包括核酸提取 扩增和检测 也就是常说的基因检测 是通过血液 其他体液或细胞对DNA进行检测的技术 可以诊断疾病 也可以用于疾病风险的预测 43 3核酸检测的特点 显著缩短窗口期 HIV窗口期缩短45 HCV缩短89 HBV缩短50 提高灵敏度 理论上扩增体系中单拷贝模板也能被检测出 特异性好 使用荧光探针技术的PCR检测 几乎没有方法学的假阳性 直接揭示病原体的存在对操作者及检测环境的要求较高检测成本相对较高 44