第三章 免疫分析法[讲课适用]

1、生物药物分析生物药物分析 第三章第三章 免疫分析法免疫分析法 一、一、概述概述 二、二、抗原抗原 三、三、抗体与免疫反应抗体与免疫反应 四、四、免疫分析方法及应用免疫分析方法及应用 主要内容主要内容 一、一、概述概述 二、抗原二、抗原 三、抗体与免疫反应三、抗体与免疫反应 四、免疫分析方法及应用四、免疫分析方法及应用 主要内容主要内容 免疫学是研究免疫系统的结构与功能免疫系统的结构与功能，了 解其在免疫应答反应中对机体有益的防卫功能 和有害的病理损伤的机制，研究有效的免疫措 施，实现以防病，治病为目的的一门现代医学 学科。 一、概述一、概述 什么叫免疫分析？什么叫免疫分析？ 基于抗原和抗体的特

2、异性反应基于抗原和抗体的特异性反应进行检测的一种技 术手段。抗原抗体反应是指抗原与相应的抗体之 间发生的特异性结合反应。它既可以发生在体内， 也可以发生在体外。 在体内发生的抗原抗体反应为体液免疫应答的效 应作用。体外的抗原抗体结合反应主要用于抗原 或抗体的检测，用于免疫学诊断。 (1) 在实验药物动力学和临床药物学中在实验药物动力学和临床药物学中，测定生物利用度 和药物代谢动力学参数等生物药剂学中的重要数据，以 便了解药物在体内的吸收、分解、代谢和排泄情况； (2) 在药物的临床检测中在药物的临床检测中，对治疗指数小、超过安全剂量 易发生严重不良反应或最佳治疗浓度和毒性反应浓度有 交叉的药物

3、血液浓度进行监测； (3) 在药物生产中在药物生产中，从发酵液或细胞培养液中快速测定有 效组分的含量，以实现对生产过程的在线监测； (4) 对药品中是否存在特定的微量有害杂质进行评价。 在药物分析中，免疫分析法的在药物分析中，免疫分析法的 应用主要集中在以下几方面：应用主要集中在以下几方面： 免疫分析免疫分析： 利用抗原与抗体的特异性结合作用，来选择性识别和测定， 可以作为抗体或抗原的待测物. 免疫分析方法免疫分析方法 非标记免疫分析（抗原抗体结合理化性质发生变化非标记免疫分析（抗原抗体结合理化性质发生变化） 标记免疫分析标记免疫分析 标记物标记物 有无有无 非放射免疫分析非放射免疫分析 放射

4、免疫分析（放射污染）放射免疫分析（放射污染） 酶联免疫分析酶联免疫分析 荧光免疫分析荧光免疫分析 电化学免疫分析电化学免疫分析 化学发光免疫分析化学发光免疫分析 免疫分析免疫分析 7优选课堂 免疫分析检测的发展免疫分析检测的发展 放射免疫检测放射免疫检测（兴起于（兴起于2020世纪世纪7070年代年代) ) 酶联免疫检测酶联免疫检测（兴起于（兴起于2020世纪世纪8080年代，年代， 各临床机构普遍使用）；各临床机构普遍使用）； 以化学发光为代表的光生物学标记及免以化学发光为代表的光生物学标记及免 疫检测技术疫检测技术（2020世纪世纪9090年代开始推广使年代开始推广使 用，产品步入成长期）

5、三个阶段。用，产品步入成长期）三个阶段。 8优选课堂 特点特点 可逆性可逆性 比例性比例性 反应阶段性反应阶段性 特异性特异性 免疫分析法的特点免疫分析法的特点 特异性特异性 特异性特异性：抗原与抗体结合反应的专一性：抗原与抗体结合反应的专一性 分子基础分子基础: :抗原表位与抗体分子高变区之间抗原表位与抗体分子高变区之间 空间构型的互补性空间构型的互补性 可逆性可逆性 可逆性：可逆性：抗原与相应抗体结合成复合物后，在一定条抗原与相应抗体结合成复合物后，在一定条 件下又可解离为游离抗原与抗体，件下又可解离为游离抗原与抗体，解离后的抗原或抗解离后的抗原或抗 体均能保持原有的结构和活性。体均能保持

6、原有的结构和活性。 影响因素：影响因素： 抗体对相应抗原的亲合力亲合力越高，结合越抗体对相应抗原的亲合力亲合力越高，结合越 牢固，越不易解离牢固，越不易解离 环境因素对复合物的影响环境因素对复合物的影响pH、离子强度、离子强度 比例性和比例性和 反应阶段性反应阶段性 比例性：比例性：抗原与抗体发生可见反应需遵循一定的抗原与抗体发生可见反应需遵循一定的 量比关系量比关系 前带前带(prezone)：抗体过量：抗体过量 后带后带(postzone)：抗原过量：抗原过量 等价带等价带(equivalence zone)：抗原抗体比例合适：抗原抗体比例合适 一、概述一、概述 二、二、抗原抗原 三、抗体

7、与免疫反应三、抗体与免疫反应 四、免疫分析方法及应用四、免疫分析方法及应用 主要内容主要内容 2.1 定义定义 抗原（抗原（antigen）：）：指在机体中引起特异性免疫应答 反应的物质。 免疫原性（immunogenicity）：被注射入动物体内后 ，使其产生循环抗体或改变免疫细胞产生循环抗体或改变免疫细胞的反应性 抗原特异性（antigenic specificity）：具有能与特异与特异 抗体作用抗体作用的性质 全抗原（complete antigen） 半抗原（hapten）：只能与特异抗体作用，但不引起 机体免疫应答的分子 14优选课堂 2.2 药物分子的抗原性药物分子的抗原性 1、

8、药物分子的免疫原性、药物分子的免疫原性 大多数的药物分子通常都是半抗原； 一些蛋白类药物、多肽类药物、激素类药物 也是完全抗原。 2、药物分子的抗原特异性、药物分子的抗原特异性 药物分子和蛋白质载体结合后，抗原特异性 可能会发生改变。 15优选课堂 3、药物分析中，为了得到高效价的抗血 清，通常会与蛋白质载体合成人工抗原与蛋白质载体合成人工抗原进 行试验。 常用载体：牛血清白蛋白（BSA）、卵清 白蛋白（OA）、破伤风类毒素（TT）、 钥孔蛋白（KLH）等。 16优选课堂 （1）半抗原和载体结合的化学反应）半抗原和载体结合的化学反应 多肽类激素多肽类激素：活化蛋白质或多肽的游离羧基形成肽键 ；

9、与蛋白质或多肽的游离羧基缩合形成肽键 甾体甾体：通过含游离羧基的甾体衍生物与载体蛋白相连 抗生素抗生素：-内酰胺环在偏碱性条件下可以与蛋白质的 自由氨基以酰胺键的形式共价结合；氨基糖苷类抗生 素用碳化二亚胺为连接剂实现药物和载体蛋白的连接 17优选课堂 （2）半抗原和载体的选择原则）半抗原和载体的选择原则 半抗原半抗原：最好含有芳香结构；应考虑抗原 抗体反应的微环境；合理利用分子类似物 之间的交叉反应。 载体载体：载体对监测系统的影响；载体效应 在免疫过程中的影响。 18优选课堂 （3）合成抗原的测定 定性测定方法定性测定方法：光谱分析、热力学分析 定量测定方法定量测定方法：相对含量测定；绝对

10、含量 测定。 19优选课堂 一、概述一、概述 二、抗原二、抗原 三、三、抗体与免疫反应抗体与免疫反应 四、免疫分析方法及应用四、免疫分析方法及应用 主要内容主要内容 免疫分析实际上是一种特殊的试剂分析， 特点是抗体成为分析试剂抗体成为分析试剂。 21优选课堂 1、抗体的结构与功能 抗体泛指与待测分子特异性结合的蛋泛指与待测分子特异性结合的蛋 白质分子白质分子，包括免疫球蛋白（ immunoglobulin）, 受体（receptor） 和其他结合蛋白质，主要是免疫球蛋 白，常用的是IgG分子 . 22优选课堂 免疫球蛋白的基本结构 IgG分子基本结构是由四个肽链组成的，二条 较小的轻链和二条较

11、大的重链，轻链与重链是 由二硫键连接形成，分为氨基端（N端），羧 基端（C端）。 23优选课堂 抗体的基本结构 24优选课堂 IgG分子由四条多肽链四条多肽链构成，以二硫键相连以二硫键相连，有三个功能区。 抗体在Fab区结合抗原分子，同时通过hi区的转动以适应不同距离的 抗原决定簇。 与抗原结合后，IgG分子构象改变，暴露出Fc上的活性位点，从而表 现出固定和激活补体以及粘结单核细胞等亲细胞反应的功能。 Fab：抗原结合片段：抗原结合片段 Fc：可结晶片段：可结晶片段 25优选课堂 26优选课堂 胃蛋白酶（pepsin）水解片段 裂解部位，铰链区H链间二硫键（C端） 裂解片段，F（ab）2，无

12、Fc片段 与抗原结合可发生凝集反应 27优选课堂 木瓜蛋白酶（papain）水解片段 裂解部位，铰链区H链间二硫键（N端） 裂解片段，2个Fab（54KD），一个Fc（50KD） ,Fab与抗原结合，不发生凝集反应。 28优选课堂 2抗体作为分析试剂的评价抗体作为分析试剂的评价 抗体的特异性抗体的特异性是无与伦比的，不需或只需 要简单的预处理。有较高的稳定性较高的稳定性。 这两点奠定了分析免疫高度灵敏和高度专 一的基础。 此外，抗体还有一个独特的性质：每个抗 体分子有两个抗原的结合点，即多价性。 然而抗体缺乏高灵敏试剂应具备的分析信 号反差。 29优选课堂 3、抗体的制备、抗体的制备 （1）常

13、规抗血清（多克隆抗体多克隆抗体）：指人 工被动免疫后制成的多克隆抗体，是免疫 分析中的重要工具。 免疫原的制备、动物免疫、放血、抗血清 分离及抗血清的分析鉴定。 30优选课堂 免疫原的制备免疫原的制备 免疫原由质量好的抗原与佐剂制成。通常 有免疫原水剂、福氏完全佐剂和福氏不完 全佐剂。 水剂由无菌生理盐水将抗原制成一定浓度 的免疫原。 弗氏佐剂是由一定量的羊毛脂和石蜡油， 以及一定浓度的分支杆菌混合而成，经研 磨达到油包水的程度。 不完全福氏佐剂即不含有分支杆菌。 31优选课堂 动物免疫动物免疫 通常的免疫动物为家兔和羊。 免疫的部位多采用脚掌、腹股沟淋巴结、 大腿肌肉、皮下多点、静脉。 免疫

14、抗原量通常为110mg或50100mg。 32优选课堂 试血及效价测定试血及效价测定 家兔的试血通常可由耳缘静脉取血，取血 量0.5ml。 不同稀释度的抗血清和1%的血细胞悬液 按1:1混合，37保温2h后观测血细胞的凝 聚情况，即可测得免疫血清的效价。 33优选课堂 （2）单克隆抗体 单克隆抗体单克隆抗体是建立在经细胞融合而获得的 杂交瘤细胞基础上的。所获得的抗体具有 均一的特异性。 高度均质性的特异性抗体，由一个识别单 一抗原表位的B细胞克隆所分泌。一般来 自杂交瘤细胞 细胞培养法 & 接种动物体内生产法 34优选课堂 制备步骤制备步骤 35优选课堂 2、抗体的纯化 利用化学方法提纯或浓缩

15、某一类的免疫球 蛋白。 利用免疫吸附剂和亲和色谱得到免疫学上 专一性的抗体。 36优选课堂 3、特异性抗体的筛选与效价测定、特异性抗体的筛选与效价测定 抗体的效价抗体的效价又称滴度，指某一物质与一定 容量的另一物质产生反应所需要的量。 免疫分析中，免疫血清中抗体的效价指将 血清稀释，测定与一定的抗原能发生反应 的最大稀释度，此最大稀释度即为血清的 效价。 常用的效价测定方法有免疫扩散法、间接 血凝法和ELISA法等。 37优选课堂 一、概述一、概述 二、抗原二、抗原 三、抗体与免疫反应三、抗体与免疫反应 四、四、免疫分析方法及应用免疫分析方法及应用 主要内容主要内容 四、免疫分析方法及其应用四

16、、免疫分析方法及其应用 放射免疫分析法（放射免疫分析法（RIA） 荧光免疫分析法（荧光免疫分析法（FIA） 克隆酶给予体免疫分析法（克隆酶给予体免疫分析法（CEDIA） 酶联免疫吸附分析法（酶联免疫吸附分析法（ELISA） 放射免疫分析法（放射免疫分析法（radioimmunoassay, RIA） 1968年年Miles和和Hales建立了免疫放射分析方法，利用标记抗体作建立了免疫放射分析方法，利用标记抗体作 示踪剂，在反应系统中加入过量的抗体，故其灵敏度比放射免疫示踪剂，在反应系统中加入过量的抗体，故其灵敏度比放射免疫 分析法明显提高，而且标准曲线的测量范围也明显扩大。分析法明显提高，而且

17、标准曲线的测量范围也明显扩大。 由于特异性单克隆抗体用于免疫放射分析，使本法得到了更快的由于特异性单克隆抗体用于免疫放射分析，使本法得到了更快的 发展。近年来，基因工程抗体和抗原应用于本技术，使得免疫放发展。近年来，基因工程抗体和抗原应用于本技术，使得免疫放 射分析法更加完善。射分析法更加完善。 放射免疫分析（放射免疫分析（radioimmunoassay，RIA）是体外放射分析技术）是体外放射分析技术 中建立最早、应用最广的一类中建立最早、应用最广的一类竞争性体外放射分析技术竞争性体外放射分析技术. 基本原理基本原理 基本原理：放射性标记抗原与非标记抗原（包括标准抗基本原理：放射性标记抗原与

18、非标记抗原（包括标准抗 原或待测抗原）与有限量的特异性抗体发生可逆性竞争原或待测抗原）与有限量的特异性抗体发生可逆性竞争 结合结合 , ,这种竞争可用以下反应式来表示：这种竞争可用以下反应式来表示： Ag + Ab AgAb + Ag + * Ag *Ag + *AgAb 抗原抗原 抗体抗体 常用的标记物：常用的标记物：125 I和氚标记物和氚标记物 放射性活度（贝克，放射性活度（贝克，Bp） 1Bp：每秒一次核衰变：每秒一次核衰变 比活度（比活度（Bp/g）：）： 每单位质量所含的放射性比活度每单位质量所含的放射性比活度 游离状态游离状态 结合状态结合状态 具体步骤具体步骤 抗原抗体反应 结

19、合的和游离的 放射性物质的分离 放射性活度的测定 柱色谱法柱色谱法 吸附法吸附法 沉淀法沉淀法 抗抗体发抗抗体发 微孔滤膜法微孔滤膜法 固相法固相法 求出结合率，绘制标准曲线（剂量反应曲线）求出结合率，绘制标准曲线（剂量反应曲线） 荧光免疫分析法（荧光免疫分析法（Fluorescence immunoassay, FIA） 免疫荧光技术是将抗原抗体反应的特异性和 敏感性与显微示踪的精确性相结合的一项技术 以荧光素作为标记物，与已知的抗体或抗原结合 、但不影响其免疫学特性。然后将荧光素标记的 抗体作为标准试剂，用于检测和鉴定未知的抗原 荧光免疫分析法（荧光免疫分析法（Fluorescence i

20、mmunoassay, FIA） 在荧光显微镜下，可以直接观察呈现特异性荧光 的抗原抗体复合物及其存在的部位 在实际工作中，由于荧光素标记抗体检查抗原的 方法较为常用，所以一般通称为荧光抗体技术 根据实验方法分类 直接法 间接法 补体法 其他 直接法直接法 将荧光标记的特异性 抗体（抗原）直接加 在抗原（抗体）上， 经一定的温度和时间 染色，水洗-干燥-封 片-镜检 操作简便、特异性高 、非特异性染色少 敏感性低 抗原 标记抗体 荧光 间接法间接法 先用已知未标记的 特异抗体（一抗） 与抗原反应，再用 标记的抗体（二抗 ）与其反应，形成 抗原-抗体-抗体复 合物，水洗-干燥- 封镜-镜检 未知

21、抗原未知抗原 未标记未标记 抗体抗体 标记抗标记抗 体体 荧光荧光 补体法 利用补体反应，通过 形成抗原-抗体-补体 复合物发射荧光 补体补体 标记抗标记抗 补体抗补体抗 体体 时间分辨荧光免疫测定 利用具有双功能基团结构的螯合 剂，将镧系元素标记到抗体（或抗原 ）上，经免疫反应形成复合物，由于 镧系元素能发出荧光，故分离除去未 结合的成分后，利用时间分辨荧光仪 即可测定荧光强度，从而推测待测物 含量。 基本原理基本原理 它采用抗原与抗体的特异反应将它采用抗原与抗体的特异反应将待测物待测物 与酶连接与酶连接，然后通过，然后通过酶与底物产生颜色反应酶与底物产生颜色反应， 用于定量测定。用于定量测定。 测定的对象可以是抗体也可以是抗原。测定的对象可以是抗体也可以是抗原。 在这种测定方法中有在这种测定方法中有3 3种必要的试剂：种必要的试剂： 固相的抗原或抗体（免疫吸附剂固相的抗原或抗体（免疫吸附剂） 酶标记的抗原或抗体（标记物酶标记的抗原或抗体（标记物） 酶作用的底物（显色剂酶作用的底物（显色剂） 酶联免疫吸附分析法（酶联免疫吸附分析法（ELISA） 双抗体夹心法，属于非竞争结合测定非竞争结合测定。 它是检测抗原最常用ELISA，适用于检测分子中具有 至少两个抗原决定簇的多价抗原。 其基本工作原理是：利用连接于固相载体上的抗体 和酶标抗体分别与样品中被检测抗原分子上两个抗