Иммунологические методы с использованием меченых антигенов и антител


С помощью изотопной, флюоресцентной или ферментной меток можно значительно повысить чувствительность многих иммунологических методов, кроме того, эта техника способствует совершенствованию методов исследования.

Иммунофлюоресценция служит в первую очередь для качественной оценки иммунологических реакций, локализованных на тканевых срезах или изолированных клетках. Меченые антитела (реже антигены) получают с помощью конъюгации с флюоресцентными красителями. При этом предполагается, что антитела или антигены образуют комплекс с флюоресцентными веществами и одновременно сохраняют способность к иммунному реагированию. В клинической практике нашли применение различные модификации этой техники.

1. Прямой метод Кунса. При этом наиболее простом варианте флюоресцентной техники меченую антисыворотку (или выделенную фракцию антител) добавляют к исследуемому препарату. Происходит реакция антиген-антитело, несвязанные антитела удаляют путем тщательного отмывания. При микроскопическом исследовании в том участке, где локализуется реакция, обнаруживают флюоресценцию. Использование антител к определенным классам Ig превращает этот метод в оптимальный способ для выявления Ig на клеточной мембране.

2. Непрямой метод Веллера и Кунса. Исследование проводят в два этапа. Прежде всего препарат обрабатывают немеченой антисыворткой известной специфичности, а несвязанные антитела удаляют путем тщательного отмывания. На II этапе предварительно обработанный препарат инкубируют с антисывороткой, меченной анти-Ig, и после этого также удаляют несвязанные антитела. В результате антитела с флюоресцентной меткой локализуются исключительно в том участке, где в I фазе произошло связывание антител. Преимущество данного метода состоит в том, что с помощью поливалентного антигена (в этом случае используют немеченую антисыворотку) достигают усиления эффекта. К тому же нет необходимости в наборе меченых сывороток разной специфичности, а применяют лишь одну анти-Ig или моноспецифические сыворотки к определенным классам Ig.

3. Антикомплементарный метод по Klein и Burkhplder. Используется меченая антикомплементарная сыворотка. Техника может быть аналогична указанной выше, однако значительно чаще метод применяют для доказательства происходящих in vivo комплементзависимых реакций антиген-антитело, которые, как правило, оказывают выраженное патогенное действие (гломерулонефрит, ревматоидный артрит).

4. Непрямой метод для выявления несвязанных антител (сэндвич-метод). При разработке этого варианта техники исходили из того, что при локализации процесса в тканях часть валентных связей антител остается свободной. Для выявления несвязанных антител препарат инкубируют с разными разведениями антигена известной специфичности. После основательного отмывания к этому антигену добавляют меченую антисыворотку.

В качестве флюоресцентной метки используют такие красители, как изотиоцианат (сине-зеленый), родаминсульфохлорид (оранжево-красный) и аминонафталин-5-сульфонилхлорид (лимонно-желтый). С помощью набора меченых антисывороток можно определить локализацию антител разной специфичности. Значительное внимание уделяют технике приготовления тканевых срезов, поскольку необходимо сохранить антигенные свойства препарата. Как правило, исследования проводят на замороженных срезах нефиксированных тканей.

Следует иметь в виду, что наблюдаемая неспецифическая флюоросценция вносит определенные коррективы в оценку результатов. Ошибки могут быть вызваны флюоресценцией, свойственной некоторым элементам ткани, неспецифическим связыванием меченой антисыворотки и т. д. Для более точных выводов необходимы способы контроля, отвечающие следующим требованиям:

- меченая нормальная сыворотка не должна вступать в реакцию;

- преинкубация меченой сыворотки с собственным антигеном препятствует проявлению флюоресценции в тканях;

- тот же самый эффект дает преинкубация срезов тканей с немечеными антителами.

Ложноотрицательные результаты могут иметь место в том случае, если в процессе неосторожного отмывания был нарушен комплекс антиген-антитело.

Возможности использования иммунофлюоресценции многообразны. Наиболее важные из них связаны с вышеуказанными модификациями метода:

- идентификация и локализация гетеро- или аутологичных антигенов (например, бактерий, вирусов, грибов и возбудителей паразитарных инфекций; гетероантигенов при аллергических реакциях; аутоантигенов при аутосенсибилизации) в тканях или на изолированных клетках. Практическое применение метода выходит за рамки иммунологии. С помощью тест-сывороток можно, например, определить локализацию синтеза гормона роста и АКТГ в определенных клетках передней доли гипофиза.

- доказательство выработки антител определенной специфичности при использовании известного антигена, обнаружение антителообразующих клеток.

- доказательство реакции антиген-антитело в тканях с помощью идентификации участвующих в ней антител, антигенов и компонентов комплемента (например, при сывороточной болезни).

В ряде случаев иммунофлюоресценция была использована для количественной оценки результатов. Так как для этой цели ткани оказываются не вполне подходящими, соответствующие антигены адсорбируют на поверхности гомогенных частиц (латекс, сефароза, эритроциты), с помощью меченой сыворотки анти-Ig и флюорометрии проводят количественный анализ антител. Модификацию применяют и при анализе антигенов.

Радиоактивная метка по сравнению с флюоресценцией имеет то преимущество, что еще более повышаются чувствительность метода и точность количественной оценки результатов. Применение радиоизотопной метки возможно при условии, что антитела или антигены, меченные 131I, 125I или 3Н и 14С, сохраняют способность участвовать в иммунологических реакциях.

1. Антиген, содержащийся в исследуемой пробе АГ, конкурирует с идентичным меченым антигеном за контакт с определенным количеством соответствующих антител. Как нативный, так и меченый антиген в соответствии с их свойствами вступают в реакцию антиген-антитело: чем выше содержание антигена в исследуемой пробе, тем ниже соотношение между связанным и свободным меченым антигеном (B/F). Для определения этого соотношения фракции связанного и свободного антигена разделяют. В зависимости от показателя B/F можно построить график и оценить содержание антигена в исследуемой пробе. Эта техника нашла широкое применение не только при решении иммунологических проблем - с ее помощью обнаруживают минимальные количества («следы») некоторых препаратов, содержащихся в биологических жидкостях (гормоны, медикаменты).

При модификации метода - иммунорадиометрии - вместо антигенов с меткой конъюгируют антитела. Это дает известное преимущество (однородная структура антител) и позволяет определять инсулин, гормон роста и другие факторы.

Формы радиоиммунной техники  отличаются в основном по способу разделения свободного и связанного меченого антигенов. Существуют следующие методы:

- копреципитация комплекса антиген-антитело с помощью этилового спирта, сульфата аммония, ацетона, диоксана или анти-Ig, адсорбция свободного антигена на силикате, тальке или других частицах; для многоразового пользования пригоден обработанный декстраном активированный уголь. Преимущество этого метода состоит в том, что можно исследовать значительные объемы биологического материала (при чрезвычайно низкой концентрации антигена, например в моче);

- разделение связанного и свободного реагентов с учетом их разной электрофоретической подвижности. При электрофорезе на бумаге или в геле иммунные комплексы остаются вблизи исходной точки. Этим способом можно идентифицировать антитела к инсулину и некоторым другим факторам. Следует учитывать важность постановки соответствующих способов контроля. От качества антисыворотки зависят чувствительность, точность и специфичность метода (существует опасность перекрестных реакций).

2. Техника «твердая фаза». При данном методе антиген или антитело связываются на сорбенте. Это упрощает разделение меченых реагентов, свободного и связанного. Особой формой метода является авторадиография: путем обработки среза ткани меченными антителами известной специфичности можно определить локализацию соответствующего антигена (аналог прямой иммунофлюоресценции).

Важное значение придается образованию комплекса антиген-антитело. Для связывания антигена служит поверхность полимеров, таких как полистирол, полиэтилен, сефадекс, акриламид, целлюлоза. О возможности связывания антигена судят на основании предварительно проведенных опытов. Кроме связывания антигена на частицах, в исследованиях используют и другие приспособления, например микроплаты, в которых после отмывания смеси можно измерить остаточную активность реагентов. В зависимости от характера реакции различают следующие методы.

1. Методы, основанные на конкуренции антигенов. Определяемый и меченый антигены конкурируют в присутствии антител известной концентрации, связанных на сорбенте. Чем больше содержание исследуемого антигена, тем меньше меченого антигена присутствует на субстрате. На этом принципе основано определение IgE, ряда гормонов и медикаментов.

Иммуносорбент конкурирует с антигеном исследуемой пробы в присутствии антител, взятых в определенной концентрации. Количественный учет реакции проводят после второй инкубации с сывороткой, меченной анти-Ig. Этот вариант метода имеет значение для стандартизации аллергенов (реакция торможения RAST).

2. Методы, известные как «неконкурентные». При этой технике антиген или антитела известной специфичности связываются на сорбентах. При инкубации с исследуемой пробой происходит связывание антител (или антигена) в соответствии с их концентрацией. О содержании реагентов судят на основании связывания меченых антител, которое происходит в период последующей инкубации. В качестве примера клинического использования данного теста можно назвать способ первичного связывания антител для выявления HBS Ag при хроническом гепатите В.

3. «Сэндвич-техника» представляет собой модификацию названного выше метода, при которой происходит инкубация определяемого антигена с антителами к нему; после добавления соответствующей меченой сыворотки анти-Ig производят количественный анализ результатов. При интерпретации полученных данных следует иметь в виду, что определяют не биологическую, а иммунологическую активность исследуемой пробы относительно стандарта. Так, при исследовании гормонов выявляют иммунологические свойства разных по структуре пептидов факторов, что не соответствует их биологическому действию, поэтому разница между результатами биологических и иммунологических методов исследования не должна вызывать удивления (биологически неактивный, но сохранивший антигенные свойства фрагмент; денатурированные, потерявшие антигенные свойства и одновременно биологически активные молекулы). Наряду с гормонами с помощью радиоиммунных методов были исследованы лекарственные препараты, витамины, ферменты, нуклеотиды и другие вещества. С точки зрения иммунологических проблем особый интерес вызывает определение IgE, антигена гепатита В, раково-эмбриональных антигенов, фетопротеина, антигенов гистосовместимости, антител к ДНК, IgG, тиреоглобулина, компонентов комплемента и мембранных рецепторов лимфоцитов.

Иммуноферментный метод. Наряду с радиоиммунной техникой в арсенал иммунологических методов была включена ферментная метка. Для данного метода способ отделения меченого связанного реагента от несвязанного также имеет решающее значение. Это возможно главным образом с помощью иммуносорбентов.

Исключение составляет так называемый гомогенный иммуноферментный тест. В данном случае с определенной ферментной меткой конъюгирует антиген, который в процессе связывания сохраняет свои свойства. Предпосылкой для этого теста послужил тот факт, что взаимодействие антител с меченым антигеном приводит к снижению ферментной активности. Пробу, содержащую антиген, смешивают с меченым антигеном и специфической антисывороткой: чем выше уровень антигена в пробе, тем больше меченого антигена (с активностью фермента) остается несвязанным. В качестве тест фермента используют, в частности, лизоцим и глюкозо-6-фосфатгидрогеназу. EMIT-система нашла применение при определении лекарственных препаратов и гормонов. Особой формой является иммунопероксидазный метод для выявления локализации данного антигена или антител в тканевых срезах.

Важное практическое значение имеют следующие варианты ELISA-техники:
- «конкурентный» тест с использованием меченых антигенов и антител;
- непрямой тест;
- техника «двойных» антител.

Техника ELISA нашла широкое применение для определения гормонов, онкофетальных антигенов, Ig (включая IgE), микробных антигенов, антител к ДНК, возбудителям инфекций, а также иммунных комплексов.

К преимуществам иммуноферментного метода следует отнести:
- отсутствие контакта с радиоактивными веществами;
- сравнительно невысокие затраты на оборудование (фотометр вместо счетчика);
- более длительный период полураспада меченого материала. Однако по сравнению с радиоиммунной техникой отмечают более низкую чувствительность метода и несколько ограниченный спектр практического применения.

Метка с помощью частиц. Связывание антигена на микроскопическом носителе послужило первым шагом на пути совершенствования методов, в частности, привело к значительному повышению их чувствительности по сравнению с общепринятой реакцией преципитации. Было установлено, что некоторые антигены способны спонтанно или посредством предварительной обработки (таннин, бензидин) адсорбироваться на эритроцитах.

Пассивная гемагглютинация - один из таких чувствительных методов, широко распространенных в клинической иммунологии. Его используют при диагностике инфекционных заболеваний, для доказательства выработки аутоантител, антител к гормонам, вирусам, «блокирующих антител» при десенсибилизации и т. д. Наряду с эритроцитами были рекомендованы и другие носители, такие как частицы латекса и бентонит, в частности их применяли для выявления ревматоидного фактора.

Метка ферритином. Достоинство этого метода состоит в том, что ферритин является веществом с высокой электронной плотностью и поэтому наиболее пригоден для иммунологических исследований в сочетании с электронной микроскопией. Для метки применяют также тяжелые металлы (золото, уран) и другие химические элементы. С помощью этой техники делают заключение о локализации мембранных антигенов на бактериях, эритроцитах, лимфоцитах и опухолевых клетках, о механизме продукции антител и локализации иммунных комплексов, например при заболеваниях почек.


Еще по теме:


Ваше имя:
Защита от автоматических сообщений:
Защита от автоматических сообщений Символы на картинке: