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免疫PCR[Im-PCR, Immuno PCR]基本原理、试验程序和操作方法-1

2020.9.01

一、定义;
免疫PCR是利用抗原抗体反应的特异性和PCR扩增反应的极高灵敏性而建立的一种微量抗原检测技术。

用抗体检测抗原是免疫学的最基本方法,用酶或同位素标记抗体可使检测的敏感性提高,常用的定量检测方法ELISA和RIA均基于标记分子可以使检测的信号增强。免疫PCR是在ELISA的基础上建立起来的新方法,用PCR扩增代替ELISA的酶催化底物显色。PCR具有很强的放大能力,其可以定量地检测 DNA和RNA,具有非常高的敏感性和特异性,因此,将与抗原结合的特异抗体通过连接分子与DNA结合,再经PCR扩增,由此定量检测抗原使敏感性高于 ELISA和RIA。


二、基本原理:

免疫PCR主要由两个部分组成,第一部分的免疫反应类似于普通的酶联免疫吸附试验(ELISA)的测定过程;第二部分即通常的PCR检测,抗原分子的量最终由PCR产物的多少来反映。第一步中,首先用待测抗原(如牛血清白蛋白(ESA))包被微滴板孔,再加入相应的特异抗体,于是抗体就与固相上的抗原结合形成抗原抗体复合物,蛋白A-链亲合素 (Protein A-Streptavidin)嵌合体(重组融合蛋白)中的蛋白A部分可与固相上抗原抗体复合物中的抗体IgG结合,而链亲合素部分可与生物素化的 pUC19(质粒DNA) (Biotin-pUC19)中的生物素反应,从而将特定的DNA间接吸附于固相。接下来,就是第二步中的PCR过程,第一步中吸附于固相的pUC19质粒DNA在相应的引物存在下,可经PCR在几小时内而放大数百万倍,PCR产物的多少与固相上抗原的量成正比。

PCR由 ①待测抗原;②生物素化抗体;③亲和素(连接分子);④生物素化DNA;⑤PCR扩增五部分构成。


1 待检抗原

被检测的样品可以是抗原,或者是作为抗原的某种抗体。待检的抗原可以直接吸附于固相,这一过程与ELISA试验是相同的,因此有些吸附性差的抗原不能应用目前介绍的免疫PCR方法进行检测,需要对免疫PCR进行改进,以便能够检测吸附性差的抗原。免疫PCR的后续过程需PCR扩增,目前有些方法应用的固相板或管是特殊用于免疫PCR,并且有些PCR仅可以直接用微量板进行扩增,这样可以简化实验过程和提高检测的精确性。免疫PCR具有非常高的敏感性,特别适用于检测微量抗原。


2 特异抗体

免疫PCR中的特异抗体是对应于待检抗原,与ELISA一样,抗体的特异性和亲合力将影响免疫PCR的特异性和敏感性。一般均选用单克隆抗体,这个抗体常采用生物素标记,通过亲和素再结合DNA。


3 连接分子

连接分子是连接特异抗体与DNA之间的分子。目前介绍的方法中均是通过生物素与亲和素系统使特异抗体与DNA连接,生物素和亲和素作为免疫PCR的连接分子在连接方式上有许多差异。Sano首次报道PCR时用的是重组葡萄球菌A蛋白-亲和素嵌合蛋白(SPA-亲和素)。其具有结合IgG和生物素的两个位点,因此可以将IgG与生物素化的DNA连接成复合物。由于重组的SPA-亲和素没有商品试剂,且SPA不但可以结合特异抗体的IgG,而且还可以与样品中吸附于固相的无关IgG结合,特别是检测的抗原就是某种IgG,因此,Ruzicke认为Sano的免疫PCR本底高和特异性差。Ruzicke用商品化的亲和素系统试剂建立了一种免疫PCR,这种方法是先将亲和素与生物素化的DNA预结合成复合物,然后再与结合固相的特异性抗体结合,这种方法存在的问题是亲和素与生物素化的DNA分子预结合时二者的分子比例并不是等同的,一个亲和素分子可以结合4个分子生物素,因此在预结合时生物素化的DNA分子不能过多,否则DNA分子上的生物素将亲和素完全饱和,亲和素再无结合生物素化抗体的能力;但在低饱和生物素化DNA时,亲和素结合的生物素化DNA存在许多种类的复合物,甚至还有游离的亲和素,只有部分结合生物素化DNA的亲和素才能起到连接分子的作用,因此,这样预结合的亲和素和生物素化DNA是一均质性很差的混合物。虽然预结合的复合物可以减少测试过程中的1次孵育和冲洗,但是这样的复合物作为连接分子必然导致敏感性低和误差大,并且每次制备的连接分子均有差异,从而导致重复性差。

Hong zhou等建立了一种免疫PCR方法,连接分子是链亲和素,在连接抗体和DNA时是以游离的方式加入,这样链亲和素先与生物素化抗体结合,冲洗后,再加入生物素化的DNA。这个方法虽然多了1次孵育和冲洗过程,但具有较好的敏感性和重复性。


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