心脏标志物临床应用进展(第2版)
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三、现代心脏标志物自动化仪器检测

(一)免疫比浊法

直接浊度分析和胶乳比浊分析总称免疫比浊法。免疫比浊法既可以通过散射比浊,也可以通过透射比浊。散射比浊即是指生化仪光源的光通过待检样品时,由于待检样品中的抗原与其对应的抗体形成复合物,使溶质颗粒增大,光散射增强。散射光强度的变化与抗原的量成一定的数量关系,通过这一数量关系可从散射光强度的变化来求知抗原的量。透射比浊是指生化仪的光通过待检样本时,由于待检样品中的抗原与其对应的抗体反应形成复合物使其浊度增加,透过的光强度减弱。透过的光强度减弱的程度与抗原的量成一定的数量关系,通过这一数量关系可从透过光强度的变化来求知抗原的量。胶乳比浊法即是将待测物质相对应的抗体包被在直径为15~60nm的胶乳颗粒上,使抗原抗体结合物的体积增大,光通过之后,透射光和散射光的强度变化更为显著,从而提高试验的敏感性。与酶联免疫吸附试(ELISA)法比较,免疫比浊法自动化程度较高,测定成本更为低廉,操作更为简便快速,有可能取代ELISA法成为临床检测心脏某些标志物的常规方法。

(二)化学发光免疫分析

化学发光免疫分析是二十世纪末在世界范围内发展非常迅速的非放射性免疫分析。它是基于化学分光技术的一种免疫分析方法,是将高灵敏的化学发光检测与高特异性的免疫反应相结合,用于检测各种抗原、半抗原、抗体、激素、酶、脂肪酸、维生素和药物等的分析技术。化学发光免疫分析具有高灵敏度、检测范围宽、操作简便快速、标志物稳定性好、无污染、仪器简单经济等优点,具有较高的应用前景。它是免疫分析重要的发展方向,是继放射免疫分析、酶联免疫分析、荧光免疫分析和时间分辨荧光免疫分析之后发展起来一项最新免疫测定技术,在生命科学、临床医学以及环境、食品、药物等领域得到广泛应用。
目前已有若干国际知名公司的系列产品及配套仪器进入我国,例如Roche公司的Elecsys NT- proBNP电化学发光测定系统(如图2-3-1)。Roche公司的产品于2002年11月19日经FDA批准上市,检测时在罗氏诊断学Elecsys分析仪(Roche Diagnostics Elecsys Analyzers)(如图2-3-2)上运行,是首个用于这种用途的完全自动化的检验装置,自动化操作也使实验室能处理更多的样品量。但是,由于进口试剂与仪器的价格都很贵,目前尚未在我国广泛普及和应用,加之电化学发光法需要使用全自动电化学发光免疫分析仪,检测所需时间较长,不利于快速诊断和及时治疗。
现在还有一种化学发光免疫分析法,即全自动微粒子化学发光免疫分析法,其测试原理为将样品和试剂加入包被抗体(或抗原)磁性微粒子的反应管中,经过清洗分离,加入发光剂(基质液),孵育读数,通过光量子值,换算出被检测样本中待检物的浓度。采用双位点酶免法检测(双抗体夹心法)。例如需检测cTnI的浓度,可将样品、碱性磷酸酶的抗cTnI单抗以及包被了抗cTnI另一位点单抗的磁性颗粒被一起加入到反应管中,温育后,进行多次冲洗(除去未和固相结合的其他成分)。在反应管中加入化学发光底物(Lumi Phos* 530 ),最后反应管被传送到磁性分离区进行分离,发出光子并被光电比色计所检测。对照仪器中储存的多点定标曲线中所描述的光量子与标准品cTnI浓度的对应关系,而计算出样品中的cTnI浓度,反应产生的光子与样品中cTnI浓度成正比。全自动微粒子化学发光免疫分析法直接在分析仪上可以全自动进行操作,大大地减少人为误差,提高了检测准确性,而且可以随时检测,是一种快速简便的方法。
图2-3-1 ElecsysNT-proBNP电化学发光测定系统
图2-3-2 Roche Diagnostics Elecsys Analyzers
化学发光成像技术、化学发光免疫分析与分离技术的联用,可以使免疫分析的选择性、灵敏度和检测速度、检测通量得到进一步提高。为了更好地适应临床、环境等领域的实际应用,需要大力发展微型化、集成化和自动化的化学发光免疫分析仪器。随着分子生物学及纳米与传感技术的进步,新的化学发光免疫分析原理与高灵敏的免疫分析方法将得到不断发展,开发催化活性更高、稳定性更好、发光动力学曲线更符合免疫分析的酶和底物并推广到临床检测,发展新型标记技术用于信号放大,建立化学发光免疫分析新方法,都将是未来的发展方向及研究重点。

(三)荧光免疫法(Fluorescent immunoassay,FIA)

荧光免疫法系将荧光技术的高灵敏性和免疫反应的高特异性相结合的一种全新的免疫学检测技术。荧光免疫法测定的基本原理是以荧光素标记的特异性抗体,与待测抗原结合,测定荧光的强度以计算出标本中抗原的含量。近几年,随着荧光免疫偏振和时间分辨免疫荧光等自动FIA技术的问世,FIA已经从原有的形态学检测领域发展成为一种技术上相对较为独特的新型检测手段之一。例如:利用量子点优良的荧光特性,结合荧光多色标记技术和免疫层析技术,在优化试纸条各组成部件的基础上,实现的荧光定量检测。与常规胶体金免疫层析方法相比,该方法具有标记稳定性好、非特异性低、灵敏度高、线性范围宽、交叉干扰小以及定量准确的优势。已用于临床的试剂盒对肌钙蛋白I、肌酸激酶同工酶、肌红蛋白可同时进行定量检测,适用于全血、血清和血浆样本的检测,可为心脑血管疾病诊断提供参考,可广泛用于基层医院和诊所。一种量子点多色标记定量检测肌钙蛋白I/肌酸激酶同工酶/肌红蛋白的荧光免疫层析方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)量子点多色标记:合成不同荧光发射波长的量子点,并用化学交联分别将肌钙蛋白I、肌酸激酶同工酶、肌红蛋白的特异性抗体连接到不同发射波长的量子点表面,得到抗体修饰的量子点,所述不同荧光发射波长的量子点波长范围为550~1300nm;步骤2)抗体包被:混合三种步骤1)得到的抗体修饰的量子点,并固定在标记垫上,且标记垫上同时固定有质控分子修饰的量子点,所述质控分子修饰的量子点的发射波长与步骤1)得到的抗体修饰的量子点的发射波长不同,且波长范围为550~1300nm,在层析膜上分别设有质控带和至少三条定量带,其中质控带固定有能与所述质控分子特异性结合的生物分子,定量带分别固定有对应肌钙蛋白I、肌酸激酶同工酶或肌红蛋白的与对应步骤1)所述抗体不同抗原决定簇的特异性抗体;步骤3)试纸条组装:以样品垫、标记垫、层析膜、吸水垫和底板构建成荧光免疫层析试纸条,其中所述层析膜为弱荧光层析膜,底板具低荧光特性;步骤4)荧光定量检测:试纸条免疫层析后,检测定量带和质控带荧光信号强度,并以质控带荧光信号强度校正定量带荧光信号强度,进而实现肌钙蛋白I、肌酸激酶同工酶、肌红蛋白的同时定量检测。荧光免疫法灵敏度高、重复性好、可自动化,但同样需有专门的荧光设备,因此在临床上不易普及,但是我们相信在不久的将来,FIA在心脏损伤标记物中,应用将更加广泛。

(四)金标免疫法

金标免疫法是采用酶联免疫原理和胶体金层析技术制成快速检测血清中标志物。其原理是将待检标志物的抗体包被在硝酸纤维素膜的检测线上,将羊抗小鼠IgG抗体包被在硝酸纤维素膜的对照线上,用胶体金标记的配对抗体干燥后置于玻璃纤维膜下端。把被检血液或血清加入加样孔内,根据层析的原理检测目的抗原。如果样品中有抗原存在时,包被在检测线上的抗体和金标抗体与样品中的抗原将会在检测线上形成一条紫红色的夹心免疫复合物。如果检测线上形成一条颜色很浅的紫红色线,判定为弱阳性;当色线清晰可见,颜色较深,判为阳性;样品中的抗原越高,色线颜色越深,判定为强阳性。如果样品中没有抗原,金标抗体将不会与包被在检测线上的抗体形成复合物,检测线上没有色带出现,判定为阴性。这种方法的优点是标本用量少,简便快速,不受时间、地点限制,不需任何设备,仅需10 min即可检测出结果,且能24小时全方位为患者服务。但是金标免疫法所检测出的结果只能定性,且容易受主观因素影响。因此金标免疫法最适合于AMI的床旁检测。

(五)免疫传感器测定法

免疫传感器测定法(immunosensor assay)包括非标志免疫传感器和标志免疫传感器。两种方法测定结果准确、迅速、可靠,但需要特殊的设备,非标志免疫传感器原理是将抗体固相化在电极上,当其与溶液中的待测抗原结合后,引起电极表面膜和溶液交界面电荷密度的改变,产生膜电位的变化,变化程度与溶液中待测抗原的浓度成比例。标志免疫传感器原理是将第二抗体用酶标记后,在反应溶液中其可与待测抗原与电极上抗体结合成复合体,取出电极洗涤去除游离抗体后,再浸入含酶的底物溶液中测定。以上两种方法测定结果准确、迅速、可靠,但需要特殊的设备,主要是在大型实验室运用,目前尚未能在临床普遍开展。
电化学免疫传感器将传感技术的高灵敏度和免疫反应的特异性结合起来,把抗原-抗体特异性反应过程中产生的信号通过换能器转变成电信号,从而对抗原或抗体进行定量检测。与传统的检测技术相比较,具有高灵敏度、高特异性、操作简便、分析速度快、价格低廉等优势,且易于实现自动化操作,已经在临床诊断、医疗保健等领域得到广泛应用,成为传感器领域的研究热点。继续制备不同种类的电化学免疫传感器,拓展其应用范围;与纳米技术、磁技术等技术结合,提高其检测灵敏度;研究电极阵列化,实现高通量的检测是电化学免疫传感器在临床诊断应用中的重要研究方向。

(六)生物芯片法

现代医学检验技术正朝着标准化、智能化、集约化的方向发展,生物芯片技术是这一趋势的引领者,它是一种通过微加工技术和微电子技术将大量生物大分子如核酸片段、多肽分子、抗原、抗体等物样品有序地固化于玻片、硅片、玻璃片、塑料片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等固相介质表面,组成密集二维分子排列,然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交,通过特定仪器对杂交信号的强度进行快速、并行、高效检测分析的技术。它能微型化、高能量、低成本地在短时间内分析大量的生物分子,使人们快速准确地获取样品中的生物信息,效率是传统检测手段的成百上千倍,解决了人们用1份血样检测机体多个系统功能状态的需求。20世纪90年代初生物芯片技术已在新药筛选、基因研究等领域得到广泛的应用,但美国FDA还没有批准任何一种生物芯片检测系统用于临床检验。