ИФА – что это такое, расшифровка результатов. ИФА: как проводится анализ? Стоимость. Расшифровка результатов Что значит анализ ифа

Время от времени врачи назначают анализы ИФА что это такое знают далеко не все. ИФА расшифровку имеет следующую – иммуноферментный анализ крови. Такое исследование крови помогает понять, как организм борется с болезнями инфекционного спектра и продемонстрировать фазу заболевания. Иммуноферментное исследование помогает в оценке защитной деятельности крови, выявлении иммунодефицита при патологиях, связанных с инфекциями, гормональных проблемах и прочем.

Анализ крови ИФА работает с материалом, который забирается из вены. Кроме этого, доступно для исследования содержимое стекловидного тела, жидкость из спинного мозга, мазки из уретры или цервикального канала. Для иммуноферментного анализа ИФА у беременных женщин могут забирать жидкость, которой окружен плод.

При этом непосредственно кровь на ИФА может проверяться с использованием разных техник. Есть прямой, непрямой способ, конкуренция и блокировка. При заражении организма каким-то болезнетворным агентом, который именуется антигеном, иммунитет начинает вырабатывать специфические антитела, например, на гепатит. Эти антитела направлены на то, чтобы «разобраться» с чужеродными агентами. Что такое антитела? Это особые белки, которые могут вступать в связь с антигенами и образовывать комплексы иммунологической направленности, которые именуются антиген-антитело. Именно за обнаружение этих комплексов и отвечает ИФА диагностика. Чтобы выявить антиген, к полученному кровяному образцу добавляются антитела или выполняется обратная процедура.

ИФА положительный результат строится на реакции иммунитета и ферментов. Под действием первой агенты инфекций и клеточные элементы связываются, вторая помогает визуализировать результат первой. Иммунная реакция предполагает антительную и антигенную связку. В результате этого процесса и формируется комплекс иммунной направленности. Все клетки на своей поверхности имеют антиген. Иммунной клеткой осуществляется захват подозрительной, а антиген, который закреплен на поверхности, проходит процедуру сравнения с информацией, которая «загружена» в память. Если присутствует совпадения описания, то клетка возвращается восвояси, если же нет, то происходит связь, за создание которой отвечает антитело, которое крепится к поверхности.

Ферментативная реакция тем временем позволяет веществам преобразиться в новые. На материал выполняется воздействие ферментом. При этом ферментальное различие обеспечивается разными субстратами. Продукт, который стал следствием этой реакции, отправляется на определение количества возбудителя, определение которого основывается на плотности растворной окраски.

Особенности метода

Иммуноферментный анализ крови назначается, когда нужно диагностировать аллергию, болезни, имеющие вирусное происхождение. Есть и анализ ИФА на сифилис и целый ряд других инфекций, передача которых происходит при незащищенном половом контакте. Такая диагностика становится все более популярной в сравнении с ПЦР. Дело в том, что ПЦР предполагает работу с мазками. В отличие от ПЦР результаты ИФА могут быть получены при кровяных проверках.

Кроме этого, анализ крови методом ИФА может назначаться, когда нужно установить присутствие иммунодефицита, диагностировать онкологию, дать оценку тому, насколько эффективно лечение, определить гормональный уровень и пройти предоперационное обследование в комплексе.

Если сравнивать исследования методом ИФА, например, с ПЦР, то можно обнаружить целый ряд преимуществ. Основным является возможность полной диагностики даже на самых ранних стадиях развития. Кроме этого, результаты ИФА помогают в определении конкретной стадии заболевания, того, на каком уровне находится его развитие.

ИФА анализ в сравнении с ПЦР имеет более высокую эффективность, кроме того, сдавать его можно во время беременности, чтобы обнаружить ЗППП. Тот, кто сдал этот анализ, может узнать концентрацию ТТГ в сыворотке крови. Это очень важно, чтобы проверить, какова реакция щитовидной железы, присутствуют ли сбои в ее работе.

Дополнительными плюсами, впрочем, их имеет и полимеразная цепная реакция, является быстрота исследования, а значит, быстрое получение результатов. По достоинству оценивают врачи и точность результатов. Если речь идет о ЗППП, то уровень доходит до 98 процентов, как и в случае с концентрацией ТТГ.

Конечно, без недостатков не обходится. Однако в этом случае речь идет о косвенных особенностях теста. В частности, речь идет о том, что нельзя исключить возможные ошибки при определении норм. Иногда анализ, который сдавала абсолютно здоровая девушка, может продемонстрировать ложноположительный результат, или отрицательный в обратном случае. Однако классификация методов психологического исследования в большинстве случаев связывает такие недочеты с неправильной подготовкой или нарушением техники, с которой выполнялся забор материала.

Особенности выполнения

При ИФА анализе в большинстве случаев сдается кровь. Перед сдачей крови важно выдержать не менее чем восьмичасовое голодание, исключить прием ряда медицинских препаратов, которые оказывают влияние на результат анализа. Речь идет об антигистаминных медикаментах и гормональных препаратах, влияющих на работу щитовидки. Кроме этого, исключен должен быть алкоголь не менее чем за сутки. Обеспечьте отсутствие курения не менее чем за час до сдачи крови. Искажение результата возможно и при приеме наркотических веществ.

Прежде чем перейти к расшифровке, стоит упомянуть, какие способы измерения используются для такого теста. В результате анализа будут указываться антитела или иммуноглобулины Ig. Под ними понимаются те самые специфические белки, о которых ранее шла речь. За выработку их отвечают В-лимфоциты, как только в организм попадают вирусы, бактерии или грибки. Выделяется пять видов иммуноглобулинов, обозначающихся латиницей.

Отличия их связаны с разной молекулярной формой и массой. У них разный период полураспада, по-разному принимается участие или не принимается в инфекционных процессах. Варьируются и сроки, в рамках которых их можно обнаружить с момента, как произошло инфицирование.

Если классифицировать иммуноглобулины, используя в качестве основы молекулярный вес, то самые большие показатели у IgM. Особенностью такого типа иммуноглобулинов является отсутствие возможности прохождения через плацентарный барьер. Если IgM обнаруживается в анализе у новорожденного ребенка, речь идет о присутствии инфекции у плода.

В подавляющем большинстве в крови у человека содержатся иммуноглобулины IgG, меньше всего IgE. Говоря о работе в рамках инфекционных процессов, особенное значение стоит уделять вариантам A, M, G. IgE выступает в качестве маркера аллергической реакции. IgD обнаруживается только в тканях лимфоузлов и миндалин. Это важно с точки зрения создания иммунитета местного уровня.

Кроме этого, в анализе определяются антигены. Под ними понимаются вещества высокомолекулярного типа, которые известны своим органическим происхождением. В частности, речь идет о возбудителях заболеваний инфекционного и другого спектра. Кроме этого, имеются в виду и вещества, сигнализирующие о различных изменениях клеток, которые неизбежны при целом ряде болезней. Также указывается и иммунный комплекс, который демонстрирует комплекс антиген-антитело, которым принимается участие в иммунном процессе.

Обычно сроки изготовления зависят от конкретной лаборатории, в которую вы обратились. Ряд лабораторий в состоянии предоставить результаты в течение дня-двух, другим требуется неделя. Задержки могут быть связаны с необходимостью накопить определенное количество сыворотки.

Влияние на результаты и расшифровка

Несмотря на то, что ИФА считается одним из наиболее точных методов проверки, погрешности все-таки встречаются. Повлиять на правильность результатов может процедура взятия материала, неправильная его транспортировка и хранения материала. Прием медикаментов, как уже указывалось выше, присутствие скрытых заболеваний. Нарушение обмена веществ или иммунодефицит тоже не позволят получить верные показатели. В период жизни до года у новорожденных тоже могут быть не совсем верные показатели. Связано это с тем, что в организме присутствуют материнские антитела.

Говоря о расшифровке, в бланках анализа используется положительный или отрицательный знак, которым обозначаются результаты вычисления по каждому из иммуноглобулинных классов. В качестве вероятных вариантов будут выступать следующие.

Отсутствие обнаруженных IgG, IgA и IgM говорит о полном выздоровлении. Отрицательный результат по таким компонентам как IgM, IgA, IgG – это отсутствие иммунитета к инфекции.

Сочетание положительного и отрицательного результата по IgG, IgA в комплексе с положительным IgM говорит о присутствии в организме инфекции в острой форме. Положительный результат IgG комбинируемый отрицательными показателями по IgA и IgM соответствует поствакцинальному периоду или приобретению иммунитета в результате перенесенной инфекции.

Сочетание положительного или отрицательного результата IgG, IgA и отрицательного результата, IgM говорит о присутствии инфекции в хроническом ее течение. Положительный результат по трем компонентам: IgG, IgM, IgA обозначает обострение инфекции, которая находилась в хронической форме протекания. Кроме непосредственно уточнения антителовых классов, в рамках расшифровки анализа ИФА врач получает информацию об их количественных показателях. Важно подчеркнуть, что за расшифровку должен отвечать именно лечащий врач. Дело в том, что сочетание некоторых компонентов может натолкнуть его на мысль о полученном ложном результате, что приведет к повторной сдаче. Самостоятельная расшифровка в таком случае бесполезна.

Анализ ИФА является современной методикой лабораторной диагностики значительного количества различных заболеваний. Аббревиатура расшифровывается как иммуноферментный анализ. Суть методики заключается в определении титра (активности) антител.

Методика ИФА на сегодняшний день набирает значительную популярность. Она применяется в клинической медицине для диагностики различной патологии, а также в экспериментальных исследованиях, которые требуют точного определения концентрации различных соединений в исследуемых средах.

Принцип методики ИФА

Иммуноферментный анализ является иммунологической реакцией. Она основана на добавлении специфических антител
или антигенов в исследуемую среду (чаще всего исследуемая кровь) с последующим ферментативным определением концентрации образовавшихся комплексов антиген-антитело. По концентрации комплекса можно судить об уровне или активности определяемого соединения в исследуемой среде.

Определение концентрации комплексов антиген-антитело обычно осуществляется при помощи специальной аппаратуры хроматографическим методом.

Показания к проведению

ИФА анализ проводится по различным показаниям, основными из них в клинической медицине являются:

Диагностика инфекционной патологии с преимущественно половым путем передачи (ИППП), к которым относятся хламидиоз, микоплазмоз, уреаплазмоз, трихомониаз, при этом выявляются специфические антитела к возбудителю инфекции.
Диагностика инфекционных заболеваний различной локализации для определения стадии патологического процесса, в первую очередь в процессе диагностики парентеральных вирусных гепатитов и ВИЧ .
Определение концентрации гормонов для диагностики различной патологии органов эндокринной системы (железы внутренней секреции).
Определение различных соединений для диагностики причины интоксикации организма при отравлениях, укусах насекомых или змей.

При этих медицинских показаниях выполняется анализ крови ИФА. Также данная методика активно применяется в экспериментальной медицине во время проведения различных клинических исследований во время разработки новых лекарственных средств, вакцин для иммунопрофилактики.

Как проводится исследование

Анализ крови методом ИФА проводится в условиях специализированной лаборатории. Предварительно для его проведения забирается венозная кровь, обычно из локтевой вены в объеме 5-10 мл, которая затем отправляется в лабораторию. В среднем результат анализа можно получить уже на следующий день, что является важным моментом для скорейшего назначения лечения после установления диагноза заболевания.

Как подготовиться к ИФА

Для получения достоверных результатов исследования методом иммуноферментного анализа следует придерживаться несколько несложных подготовительных рекомендаций, к которым относятся:

За день до сдачи анализа следует отказаться от употребления в пищу жирных продуктов питания (мясо, копчености) и алкоголя.
Материал для исследования необходимо сдавать утром натощак.
В день исследования желательно избегать физических и психоэмоциональных нагрузок.
Перед исследованием необходимо постараться не курить.

Большинство полученных ложноположительных результатов иммуноферментного анализа крови бывает вследствие неправильного выполнения подготовительных рекомендаций. Это в большинстве случаев связано с употреблением в пищу жирных продуктов питания, которые приводят к увеличению концентрации триглицеридов (жиры) в плазме крови, которые снижают специфичность проводимого ИФА.

Расшифровка результатов

Анализ крови на антитела при помощи ИФА имеет 2 модификации - качественное и количественное определение. При
качественном определении антител результат может быть положительным (антитела выявлены, что указывает на возможное наличие патологического процесса, вызванного возбудителем инфекции) или отрицательным (антител нет, что свидетельствует об отсутствии инфекционного процесса).

Отсутствие антител не всегда является стопроцентным показателем отсутствия инфекционного процесса. Это связано с тем, что после заражения антитела образуются не сразу, а в течение определенного периода времени (минимум около 2-х недель). Поэтому для подтверждения отсутствия инфекции проведение ИФА может повторяться через некоторое время.

При количественном ИФА выполняется определение титра (активности) антител, а также их классов. В большинстве случаев для диагностики инфекционных заболеваний проводится определение антител класса IgG (иммуноглобулины G) и IgM (иммуноглобулины М), которые образуются в организме через различные промежутки времени после инфицирования, поэтому расшифровка результата анализа может иметь несколько значений:

Повышение активности IgМ и отсутствие IgG - свидетельство недавнего инфицирования и острого течения инфекционного процесса.
Повышение активности IgМ и IgG - обострение инфекционного процесса при его хроническом течении и давнем заражении.
Высокая активность IgG и отсутствие IgМ - хроническое течение инфекционного процесса на фоне давнего заражения, после которого прошло более полугода (время, необходимое для образования антител класса IgG).

В целом расшифровка результатов ИФА для каждого инфекционного процесса имеет определенные особенности. Более точное определение наличия инфекционного заболевания, а также стадии его течения проводит врач.

ИФА на сегодняшний день является методом выбора диагностики большинства инфекционных заболеваний. На основании результатов такого исследования врач имеет возможность установить точный диагноз и определить стадию течения патологического процесса для назначения последующего адекватного и эффективного лечения.

В настоящее время используется огромное количество всевозможных разновидностей и модификаций ИФА. Широкое распространение получили разные варианты твердофазного иммуноферментного анализа (ELISA).

Твердофазный ИФА был предложен в 1971 году. Основные принципы твердофазного ИФА, независимо от модификации, заключаются в следующем:

1. На 1 этапе реакции адсорбируют антигены или антитела на твердой фазе. При этом не связавшиеся с твердой фазой реагенты легко удаляются отмыванием.
2. В сенсибилизированных лунках инкубируют исследуемый образец. В лунках с положительным контролем - стандартные реагенты. При этом на поверхности твердой фазы формируются иммунные комплексы. Несвязавшиеся компоненты удаляют отмыванием.
3. При добавлении конъюгата антитело-фермент или антиген-фермент и связывании его с иммобилизованным иммунным комплексом активный центр фермента остается доступным для последующего взаимодействия с субстратом. Инкубация субстрата в лунках с иммобилизованным конъюгатом приводит к развитию цветной реакции. Эту реакцию можно остановить на нужной стадии, выраженность окрашивания можно оценить визуально или по оптической плотности. Важный этап любого варианта твердофазного анализа - процедура отмывки от несвязавшихся реагентов. Важно не просто сполоснуть фиксированные на твердой фазе компоненты, а удалить реагенты из всей глубины слоя. Промывание проб может производиться в автоматическом режиме с помощью вошера или вручную, многоканальной пипеткой. Для проведения ИФА необходимы:
- · полистироловый планшет или другие использующиеся варианты твердой фазы;
- · отмывающий раствор;
- · конъюгат (меченные ферментной меткой антигены или антитела);
- · смесь используемых субстратов;
- · останавливающий раствор (Стоп-реагент - раствор для остановки реакции);
- · образцы, использующиеся для положительного и/или отрицательного контроля;
- · стандартный антиген (для построения калибровочной кривой);
- · одно- и многоканальные пипетки;
- · вошер;
- · оптический прибор для определения оптической плотности исследуемого раствора (ИФА-ридер, считыватель, который последовательно фотометрирует все лунки);
- · 5-100 мкл исследуемого биологическою материала.

Прямой ИФА

1. В лунках панелей адсорбируют антигены или антитела (исследуемый материал). Часто в прямом ИФА антиген, иммобилизованный на твердой фазе, это клетки и другие корпускулярные антигены.

Контроль. В качестве контроля используют лунки с адсорбированным положительным контрольным образцом, в котором обязательно содержится искомый антиген, и отрицательным контрольным образцом заведомо не содержащим исследуемого антигена. При наличии очищенного стандартного антигена реакцию проводят в нескольких разведениях, так чтобы можно было построить калибровочную кривую.

2. «Блокируют свободные места связывания, оставшиеся на твердой фазе, с помощью БСА казеина и др. (для предотвращения неспецифической сорбции конъюгата на твердой фазе).
3. В лунки вносят меченные ферментом антитела или антигены (конъюгат), инкубируют. Связывание конъюгата с твердой фазой будет происходить лишь в случае комплементарности обоих компонентов системы. После инкубации с коньюгатом лунки отмывают, удаляя, таким образом, не связавшуюся часть конъюгата.

4. Затем в лунки вносят субстрат, специфичный для используемого фермента, и инкубируют. По достижении оптимального уровня окрашивания в лунках с положительным контролем, ферментативную реакцию останавливают.
5. Учет реакции. Сначала результаты реакции учитывают визуально. Для более точного учета результатов интенсивность окрашивания оценивают на ИФА-ридере с соответствующим светофильтром. По результатам проведенного анализа строят график зависимости оптической плотности от концентрации. иммуноферментный абсорбирование антитело иммобилизация
а) для выявления антигена; б) для выявления антител.

Непрямой ИФА.

Этот вариант ИФА используют обычно для выявления специфических антител. В лунках панелей адсорбируют стандартный антиген и инкубируют с образцами сыворотки или другого биологического материала, полученного от больного (спинномозговая жидкость, слюна и др.). Специфические антитела, связавшиеся с антигеном на твердой фазе, выявляют с помощью антиглобулинового конъюгата. В зависимости от цели анализа используют разные антиглобулиновые реагенты, выявляющие антитела всех изотипов, либо специфичные к отдельным классам и подклассам иммуноглобулинов. Основное достоинство метода состоит в универсальности конъюгата. Один и тот же коньюгат может служить для выявления антител человека к самым разным антигенам в любых образцах. Реакция методически проста.

Основные этапы непрямого ИФА для определения антител:

1. Антиген адсорбируют на твердой фазе, затем отмывают от несвязавшихся компонентов.
2. Блокируют свободные места связывания. Отмывают.

3. В лунки вносят исследуемый материал, инкубируют и затем проводят процедуру отмывки. Параллельно ставят пробы с положительным и отрицательным контролями.
4. Добавляют антиглобулиновый конъюгат в рабочем разведении, инкубируют, отмывают от несвязавшихся компонентов.
5. Вносят субстрат, инкубируют. По достижении оптимального уровня окрашивания в лунках с положительным контролем реакцию останавливают, добавляя стоп-раствор.
6. Измеряют количество продукта реакции на ИФА-ридере.

При оптимальных условиях проведения анализа метод высокоспецифичен и чувствителен. Он позволяет выявлять нанограммовые количества антител в сыворотках исследуемых больных. Для получения удовлетворительных результатов необходима стандартизация реагентов и методических приемов. Этот вариант ИФА может также использоваться для тестирования моноклональных антител.

«Сэндвич» - вариант ИФА для выявления антигенов.

Антигены, определяемые с помощью данного варианта ИФА, должны иметь несколько эпитопов, способных связывать антитела, или обладать повторяющимися, пространственно разделенными эпитопами одинаковой специфичности.

При проведении этого варианта ИФА высокоспецифичные поли- или моноклональные антитела, адсорбированные на твердой фазе, инкубируют с исследуемым образцом. После процедуры отмывания в лунки вносят меченные ферментом антитела (конъюгат) к тому же антигену и далее проводят все остальные этапы реакции. Эффективность образования специфического комплекса на каждой стадии анализа зависит от константы связывания реакции антиген-антитело.

Основные этапы анализа:

1. На твердой фазе иммобилизуют моноклональные антитела или аффинно-очищенные поликлональные антитела.
2. В лунки панелей вносят исследуемый образец, параллельно ставят положительный контрольный образец и отрицательный контрольный образец в различных разведениях. Инкубируют и отмывают.
3. В лунки вносят меченные ферментом моноклональные или поликлональные антитела - конъюгат. После инкубации проводят отмывку.
4. Вносят субстрат, инкубируют. Реакцию останавливают при достижении оптимального окрашивания в лунках с положительным контролем.
5. Учет результатов на ИФА-ридере.

Основным достоинством метода является высокая чувствительность, превосходящая возможности других схем ИФА

Конкурентный ИФА.

Этот вариант анализа основан на конкуренции меченых (конъюгат) и немеченых (исследуемых) антител за связывание с антигеном, адсорбированным на твердой фазе. Количество фермента, присоединившегося к твердой фазе, уменьшится пропорционально содержанию в смеси свободных антител. Для определения антигена используется тот же вариант, но в этом случае искомый антиген конкурирует с меченым, стандартным антигеном за связывание с антителами, иммобилизованными на поверхности твердой фазы.

Конкурентный метод требует минимального числа операций, незначительного расхода реагентов и легко может бытъ автоматизирован. При проведении конкурентного ИФА для выявления антител лучше использовать меченые моноклинальные антитела, тогда конкуренция конъюгата с исследуемым образцом происходит за единственный эпитоп адсорбированного на твердой фазе антигена. Этот вариант ИФА применяется для определения различных соединений, таких как иммуноглобулины человека, раково-эмбриональный антиген, инсулин и др. Он позволяет выявлять антитела к диагностически значимым эпитопам инфекционных агентов.

Основные этапы анализа для выявления антигена:

1. На твердой фазе иммобилизуют специфические для выявляемого антигена моноклональные антитела.
2. В лунки панелей вносят в известной концентрации антиген, меченный ферментом, и исследуемый образец. Проводят инкубацию и отмывку. Параллельно в соседних лунках ставят положительный и отрицательный контроли. Для построения калибровки используют стандартный немеченый антиген в различных разведениях.
3. Добавляют субстрат, инкубируют, останавливают реакцию при развитии оптимального окрашивания в лунках с положительным контролем.
4. Учет реакции на ИФА-ридере.

В этом случае количество антигена в исследуемом образце обратно пропорционально ферментативной активности на твердой фазе.

Ингибиторный ИФА.

В этом варианте ИФА антиген, присутствующий в исследуемом образце, связывается с моноклональными антителами, меченными ферментной меткой, и ингибирует их взаимодействие со стандартным антигеном, иммобилизованным на твердой фазе. Присутствие в образце даже следовых количеств специфичного к конъюгату антигена будет ингибировать связывание меченых антител с иммобилизованным антигеном. Степень ингибирования прямо пропорциональна содержанию антигена в растворе. Для проведения количественного анализа строят кали6ровочную кривую с помощью последовательных разведений стандартного антигена. Основные этапы ингибиторного ИФА для выявления антигена (рис.6).

1. В лунках панелей адсорбируют стандартный антиген. Подбирают рабочее разведение меченых антител с помощью титрования.
2. Проводят предварительную инкубацию конъюгата в разведении, предшествующем рабочему, с разведениями исследуемого образца, стандартного антигена и положительных контрольных проб.
3. Смесь переносят в лунки панелей. Для контроля 100%-ного связывания в несколько лунок вносят только меченые антитела, без ингибирующего антигена. Панели инкубируют, затем проводят отмывку.
4. Добавляют субстрат.
5. Проводят учет результатов.

Концентрация определяемого антигена в исследуемом образце обратно пропорциональна ферментативной активности на твердой фазе.

ИФА может использоваться не только для определения растворимого антигена или антитела, но и клеток, вырабатывающих различные белки.

Метод иммуноферментных пятен (ELISPOT).

В 1983 году адаптировали технологию твердофазного ИФА для определения лимфоидных клеток, секретирующих антитела или антигены (например, цитокины), in vitro. Метод получил название ELISPOT (метод иммуноферментных зон или пятен). Основной принцип метода:

1. На поверхности полистироловой лунки (используют 24-х луночные панели для культивирования клеток) сорбируют антигены или антитела, которые служат «ловушечными» реагентами.
2. Добавляют исследуемые лимфоидные клетки, культивируют несколько часов при 37°С, давая им возможность занять определенное место и выполнить секреторную функцию. Антитела или антигены, секретируемые такими клетками, улавливаются адсорбированными на твердой фазе реагентами.
3. Клетки удаляют, используя для этого отмывающий раствор с детергентом, лизирующим клетки.
4. Участки накопления секреторных продуктов проявляют, добавляя связанные с ферментом антитела (антиглобулиновый реагент).
5. Добавляют смесь субстрата с агарозой (используемые субстраты должны растворяться в агарозе и образовывать нерастворимые продукты реакции), на поверхности твердой фазы образуются коричневые или голубые пятна (в зависимости от используемых ферментов и субстратов), выявляя участки, где располагались клетки.
* Образовавшиеся пятна подсчитывают под микроскопом, это и будет количество секретирующих клеток.

В качестве твердой фазы может быть использована нитроцеллюлозная мембрана В этом случае есть ряд преимуществ: из-за высокой адсорбционной способности НЦМ требуется значительно меньшее количество антигена, используемого в качестве «ловушечного» реагента, кроме того, отпадает необходимость во включении агарозы в субстрат.

При параллельном определении количества секретирующих клеток и общего количества секретируемого антигена или антитела в лунке, что возможно при использовании другого субстрата, можно выявить количество секретируемого вещества единичной клеткой.

Данный метод нашел широкое применение для оценки количества клеток, секретирующих антиген, улавливаемый адсорбированными антителами, используется для определения количества клеток, секретирующих цитокины (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6, ИФН-у, ФНО-а).

Системы усиления сигнала.

При использовании высокоаффинных антител чувствительность отдельных вариантов ИФА очень высока и теоретически позволяет выявить единичные молекулы антигена, но на практике чувствительность ограничивается рядом факторов: активностью фермента, интенсивностью сигнала и методами учета сигнала. Системы усиления сигнала дают возможность повышать чувствительность различных вариантов ИФА. Рассмотрим некоторые такие системы:

На основе взаимодействия авидин-биотин.

Молекулы кофермента биотина (м.м. 244 Да) конъюгируют с антителами при помощи биотинил-N-гидроксисукцимида. Небольших размеров молекулу биотина проще присоединить к иммуноглобулину или другому белку без нарушения его иммунных или ферментативных свойств. Фермент в этом случае связывают с гликопротеином яичного белка авидином. Аффинносгь связывания авидина с биотином очень высока (константа диссоциации комплекса - 10-15 моль), конъюгат авидин-фермент прочно фиксируется на комплексе антиген-антитело-биотин. После добавления соответствующего субстрата проводят определение продукта реакции спектрофотометрически или по интенсивности люминесценции.

Одна молекула авидина состоит из четырех идентичных субъединиц, способна взаимодействовать с четырьмя молекулами биотина, что позволяет использовать его как связующую молекулу между двумя биотинсодержащими соединениями. В этом случае фермент тоже биотинилируют, а авидин выполняет функцию мостика, соединяя две молекулы, содержащие остатки биотина. К образовавшемуся комплексу антиген-антитело-биотин добавляют свободный авидин, а затем биотинилированный фермент. Проводят учет реакции.

Белок авидин может неспецифически сорбироваться на других молекулах, поэтому все чаще используют другой биотинсвязывающий белок - стрептавидин, обнаруженный в бактериях Streptomyces avidinii. Стрептавидин также образует прочный комплекс с биотином и состоит из четырех идентичных субъединиц.

Применение авидин-биотинового комплекса позволяет значительно повысить чувствительность ИФА, так как при синтезе конъюгата с одной молекулой АТ можно связать десятки молекул биотина. Получение конъюгатов (антител и ферментов с биотином) осуществляется достаточно легко и сопровождается минимальными изменениями их иммунологической и ферментативной активности. Конъюгаты ферментов с биотином могут быть использованы как универсальные реагенты.

Использование хемилюминесцентных реакций.

Хемилюминесцентные реакции можно использовать для получения сигнала в ИФА, при этом повышается чувствительность метода и сокращается время проведения анализа. В качестве метки в ИФА широко применяют пероксидазу хрена, для ее выявления можно использовать и различные хемилюминесцентные реакции. Хемилюминесцентные реакции основаны на способности люминола светиться при окислении перекисью водорода. В прямом анализе при ферментативной реакции образуется перекись водорода и окисляет люминол, катализатором этой реакции выступает пероксидаза хрена. Для усиления сигнала используются различные соединения, например, люциферин, фенолы, в этом случае интенсивность люминесценции усиливается в 10-100 раз, в отдельных вариантах в 500 раз (усиленный хемилюминесцентный анализ). Люминесцентный сигнал очень стабилен, его уровень достигает максимума за 30 с (для сравнения: цветная реакция с ОФД в качестве индикатора полностью развивается лишь за 30 мин).

При непрямом анализе люминолом или его производными метится антитело. Такая метка в свободном состоянии способна окисляться перекисью водорода с выделением света. Если она образовала комплекс, то теряет способность окисляться.

На основе каскадных систем.

Для повышения чувствительности ИФА можно использовать ферментные каскадные системы. В этом случае первый фермент, связанный с антителами, приводит к образованию восстанавливаемого субстрата для второй ферментной системы. Вторая ферментная система может быть субстрат-циклической или редоксициклической. Ферментными метками в этом случае могут служить фосфо-глюкоизомераза, альдолаза, щелочная фосфатаза. Конечный продукт реакции определяют визуально или спектрофотометрически.

Системы амплификации в ИФА позволяют добиться высокой чувствительности. Такие ИФА-системы используются для определения уровня гормонов.

Самойликов Павел Владимирович интерн кафедры «Клинической лабораторной диагностики»

Российский государственный медицинский университет

Методы иммунного анализа широко вошли в медицинскую практику. Во всех областях современной медицины используется иммунный анализ, преимущественно, с диагностической и аналитической целями. Особенно важно, что они дают возможность идентифицировать биологические компоненты (гормоны, ферменты, нейропептиды, продукты иммунной системы, антигены и т.д.) в низких и очень низких концентрациях. Все продукты, против которых возможно получение антител, выявляются этими методами.

Иммунный анализ основывается на взаимодействии антигена (АГ) и антитела (АТ) с использованием различных вариантов мечения одного из компонентов (фермент, радионуклид, флуоресцентный краситель и другие). Оценка реакции проводится автоматически на специальной аппаратуре, что позволяет стандартизировать эти методы.

В зависимости от типа используемой метки и условий постановки теста иммунный анализ обозначается как иммуноферментный (ИФА), радиоиммунный (РИА), иммунофлуоресцентный и другие. При постановке реакций в один или несколько этапов они обозначаются как прямые или непрямые. Имеет значение среда, в которой проводится реакция. Если реакция проводится с реагентами, фиксированными на поверхности, то тест обозначается как твердофазный, например ELISA (enzyme linked immunosorbent assay).

В данной работе будет рассмотрен только иммуноферментный анализ – метод широко распространенный в биологии и медицине, как практической, так и фундаментальной.

ИФА появился в середине 60-х годов и первоначально был разработан как метод для идентификации антигена в гистологическом препарате, а также для визуализации линий преципитации в тесте иммунодифузии и иммуноэлектрофореза, а затем стал использоваться для количественного определения антигенов и антител в биологических жидкостях. В разработке метода принимали участия Е. Энгвалл и Р. Пэлман, а также независимо от них В. Ван Вееман и Р. Шурс.

Рисунок 1. Основной принцып ИФА.

1) Для выявления антигенов. 2) Для выявления антител.

Метод основан на специфическом связывании антитела с антигеном, при этом один из компонентов конъюгирован с ферментом, в результатереакции с соответствующим хромогенным субстратом образовывается окрашенный продукт, количество которого можно определить спектрофотометрически (рис. 1).

Открытие возможности иммобилизации антигена и антитела на различных носителях с сохранением их связывающей активности позволило расширить использование ИФА в различных областях биологии и медицины.

Появление моноклональных антител послужило дальнейшему развитию ИФА, что позволило повысить его чувствительность, специфичность и воспроизводимость результатов.

Теоретически ИФА основывается на данных современной иммунохимии и химической энзимологии, знании физико-химических закономерностей реакции антиген-антитело, а также на главных принципах аналитической химии. Чувствительность ИФА и время его проведения определяется несколькими основными факторами: кинетическими, термодинамическими характеристиками реакции антиген-антитело, соотношением реагентов, активностью фермента и разрешающей способностью методов его детекции. В общем виде реакция антиген-антитело может быть описана простой схемой:

+[АГ]↔[АТАГ]

Разнообразие объектов исследования от низкомолекулярных соединений до вирусов и бактерий, а также необычайно широкий круг задач, связанных с многообразием условий применения ИФА, обусловливают разработку чрезвычайно большого количество вариантов этого метода.

Любой вариант ИФА содержит 3 обязательные стадии:

1. стадия узнавания тестируемого соединения специфическим к нему антителом, что ведет к образованию иммунного комплекса;

2. стадия формирования связи конъюгата с иммунным комплексом или со свободными местами связывания;

3. стадия превращения ферментной метки в регистрируемый сигнал.

В основу классификации методов ИФА положено несколько подходов:

1. По типу реагентов, присутствующих на первой стадии ИФА, различают конкурентный и неконкурентный методы.

А) В конкурентном ИФА на первой стадии в системе присутствуют одновременно анализируемое соединение и его аналог, меченный ферментном и конкурирующий за центры специфического связывания с ним.

Б) Для неконкурентных методов характерно присутствие в системе на первой стадии только анализируемого соединения и специфичных к нему центров связывания.

2. Все методы ИФА делются на гомогенные и гетерогенные.

Если все три стадии ИФА проходят в растворе и между основными стадиями нет дополнительных этапов разделения образовавшихся иммунных комплексов от непрореагировавших компонентов, метод относится к группе гомогенных.

В основе гомогенного ИФА, применяемого, как правило, для определения низкомолекулярных субстанций, лежит ингибирования активности фермента при его соединении с антигеном или антителом. Активность фермента восстанавливается в результате реакции антиген-антитело.

При связывании антитела с антигеном, содержащим ферментную метку, происходит ингибирование активности фермента на 95% по отношению к высокомолекулярному субстрату, что обусловлено стерическим исключением субстрата из активного центра фермента. По мере увеличения концентрации антигена связывается все больше антител и сохраняется все больше свободных конъюгатов антиген-фермент, способных гидролизовать высокомолекулярный субстрат. Анализ проводят очень быстро, для одного определения требуется 1 минута. Чувствительность метода достаточно высока. С его помощью можно определить вещество на уровне пикомолей.

Для гетерогенных методом характерно проведение анализа в двухфазной системе с участием твердой фазы – носителя, и обязательная стадия разделения иммунных комплексов от непрореагировавших компонентов (отмывка), которые находятся в разных фазах (образовавшиеся иммунные комплексы находятся на твердой фазе, а непрореагировавшие комплексы – в растворе). Гетерогенные методы, в которых формирование иммунных комплексов на первой стадии протекает на твердой фазе, называют твердофазными методами.

Методы относятся к гомогенно- гетерогенным, если 1 стадия – образование специфических комплексов происходит в растворе, а затем для разделения компонентов используют твердую фазу с иммобилизированным реагентом.

3. По принципу определения тестируемого вещества:

А) Прямое определение концентрации вещества (антигена или антитела) по числу провзаимодействующих с ним центров связывания. В этом случае ферментная метка будет находиться в образовавшемся специфическом комплексе АГ-АТ. Концентрация определяемого вещества будет прямо пропорциональна регистрируемому сигналу.

Б) Определение концентрации вещества по разности общего числа мест связывания и оставшихся свободными центров связывания. Концентрация определяемого вещества при этом будет возрастать, а регистрируемый сигнал снижаться, следовательно, в данном случае прослеживается обратная зависимость от величины регистрируемого сигнала.

Ферменты.

Ферментные метки обладают чрезвычайно мощьным каталитическим действием, одна молекула фермента может реагировать с большим количеством молекул субстрата. Таким образом, фермент, присутствующий в ничтожных количествах, можно выявить и количественно определить по образованию продуктов, катализируемой им реакции. Другое преимущество применения ферментов в качестве меток обусловлено наличием в молекуле многочисленных функциональных групп (сульфгидрильных, карбоксильных, остатков тиразина и др.), через которые можно ковалентно присоединить молекулы лиганда.

Ферментные маркеры, используемые в ИФА, должны обладать следующими свойствами:

– высокая активность и стабильность фермента в условиях анализа, при модификации и в конъюгате с антителами или другими белками;

– наличие чувствительных субстратов и простота метода определения продуктов или субстратов ферментативной реакции;

– возможность адаптации субстратных систем к дальнейшему усилению;

– отсутствие фермента и его ингибиторов в исследуемой биологической жидкости.

В ИФА может использоваться не менее 15 различных ферментов. Наибольшее применение, в соответствии с вышеназванными требованиями, нашли пероксидаза хрена (ПХ), щелочная фосфотаза (ЩФ) и β-D-галактозидаза (табл.1). Все три стабильны и катализируют высокочувствительные реакции. Кроме того, продукты, получаемые в результате реакций, катализируемых этими ферментами, в зависимости от используемого субстрата, могут выявляться не только колориметрическими методами, но также флуоресцентными методами. Другие ферменты используются значительно реже. Это объясняется их более низкой в сравнении с ПХ и ЩФ удельной активностью.

Субстраты.

Выбор субстрата в первую очередь определяется используемым в качестве метки ферментом, так как реакция фермент-субстрат высоко специфична.

Основные требования к субстрату:

– обеспечение высокой чувствительности метода при выявлении фермента в конъюгате;

– образование хорошо учитываемых (например, окрашенных) продуктов реакции фермент-субстрат;

– субстрат должен быть безопасным, дешевым, доступным и удобным для применения.

Таблица 1.

Ферменты и их субстраты наиболее широко используемые в ИФА.

Чаще используют хромогенные субстраты, которые, разрушаясь, образуют окрашенное вещество. Перспективным является использование высокоэнергетических субстратов – флуоресцентных, хемипюминесцентных. Применение таких субстратов позволяет теоретически повысить чувствительность ИФА на два порядка.

Антигены и антитела.

АГ и AT, используемые в ИФА, должны быть высокоочишенными и высокоактивными. Кроме того, АГ должны обладать высокой антигенностью, оптимальной плотностью расположения и количеством антигенных детерминант, чужеродностью и гомогенностью. Многие синтетические и рекомбинантные АГ вирусов и бактерий хорошо себя зарекомендовали при использовании в ИФА. Это существенно повысило специфичность и воспроизводимость метода за счет сведения к минимуму перекрестных реакций.

Одним из наиболее важных реагентов в ИФА являются антитела. Чувствительность ИФА зависит от концентрации, активности и специфичности используемых антител. Используемые антитела могут быть поли- или моноклинальными, различного класса (IgG или IgM) и подкласса (IgGl, IgG2), антиаллотипическими или антиидиотипическими. При низкой аффинности AT распад комплекса АГ-АТ приводит к удалению связанного АГ из системы. Чувствительность и специфичность метода повышается при использовании моноклональных антител. В этом случае появляется возможность обнаруживать низкие концентрации АГ (AT) в испытуемых образцах.

Образование конъюгата

Конъюгат – это антиген или антитело, меченные ферментной меткой. Образование коньюгата – один из важных этапов проведения ИФА.

При формировании конъюгата подбирают такой оптимальный метод введения ферментной метки, чтобы оба компонента конъюгата сохраняли свою биологическую активность: фермент - способность взаимодействовать с субстратом, а антиген или антитело - антигенность и антигенсвязывающую активность, соответственно. Наличие меченого, высокоочищенного антигена позволяет использовать конкурентные методы. В этом случае на конечном этапе можно измерять активность конъюгата, не связанного с иммобилизованными антителами, что позволяет избежать процедуры отмывки и делает анализ более удобным. Однако антигены разнообразны по своим физико-химическим свойствам и строению, а значит невозможно разработать универсальные методики для получения конъюгата с антигеном. В этом случае получение конъюгата антигена с ферментом представляет собой отдельную сложную задачу. Приготовление меченых антител для ИФА методически более доступно.

Конъюгирование фермента с иммунохимически активными белками производится различными методами: химическая сшивка, ковалентное связывание молекулы фермента с АГ или AT и образование соединений через нековалентные связи, например, когда связь между ферментом и АГ или AT осуществляется иммунологически, через взаимодействие антиген-антитело.

Наиболее широкое распространение получили ковалентные способы приготовления конъюгатов. Выбор реакции связывания определяется типом доступных функциональных групп в данных белковых молекулах. В качестве реагентов, используемых для введения фермента в молекулы антигенов и антител, используют глутаровый альдегид, периодат натрия и др.

Существует одноэтапный и двухэтапный методы получения конъюгатов с помощью глутарового альдегида. Могут образовываться конъюгаты различных размеров с редуцированной ферментативной активностью (15 - 60 % от свободного фермента). Образовавшийся конъюгат больших размеров может стерически затруднять определение тестируемого вещества. Конъюгаты с относительно низкой молекулярной массой состоят из Fab-фрагмента и одной молекулы фермента.

В результате двухэтапного синтеза, который заключается в поэтапном получении сначала модифицированного с помощью сшивающего агента фермента, его выделении, а затем последующем взаимодействии его с антигеном (антителом), образуются молекулы однородного состава, содержащие 1-2 молекулы фермента на молекулу иммуноглобулина и сохраняющие высокую ферментативную и иммунологическую активность. Однако количество таких образовавшихся конъюгатов невелико (для пероксидазы хрена составляет 5 - 10 %).

Наибольшее практическое применение нашел метод получения иммунопероксидазных конъюгатов, основанный на окислении углеводного компонента фермента периодатом натрия (связывание пероксидазы в конъюгат достигает 70-90 % от начального количества фермента).

Надежный конъюгат должен обладать следующими свойствами:

Высоким антительным тигром и высокой афинностью к антигену, чтобы его можно было использовать в большом разведении, и таким образом, уменьшить неспецифическое связывание;

Достаточной специфичностью в рабочем разведении;

Преобладанием мономерных форм над полимерными, т.к. полимерные формы имеют тенденцию к неспецифической адгезии на пластике, что приводит к высокому фоновому уровню реакции;

Оптимальным молярным соотношением между ферментом и антителами (оптимальное соотношение составляет около 1:1);

Достаточной ферментативной активностью конъюгата. Это свойство определяется главным образом условиями конъюгации и соотношением молекул фермента и антител в конъюгате.

Твердая фаза

В качестве твердой фазы для проведения ИФА можно применять различные материалы: полистирол, поливинилхлорид, полипропилен и другие вещества. Твердой фазой могут служить стенки пробирки, 96-луночные и др. планшеты, шарики, бусины, а также нитроцеллюлозные и другие мембраны, активно сорбирующие белки.

Иммобилизация антигена или антител на твердой фазе возможна тремя путями:

– пассивная адсорбция, основанная на сильных гидрофобных взаимодействиях между белками и синтетической поверхностью;

– ковалентное прикрепление к твердой фазе;

– иммунохимическое и др. (нековалентное и неадсорбционное присоединение).

Пассивная адсорбция белков широко используется при проведении ИФА на платах для титрования, на нитроцеллюлозных мембранах. Пассивная адсорбция идет по принципу насыщения и коррелирует с молекулярной массой адсорбируемого вещества. Адсорбционная поверхность мембран различного типа (нитроцеллюлоза, нейлон и др.) в 100-1000 раз выше, чем у пластика.

Полисахариды и сильногликозилированные белки часто имеют низкую аффинность для полистирола. Необходимы другие методы для их иммобилизации, например, ковалентное присоединение с помощью глутарового альдегида. Ковалентное присоединение эффективно, если в качестве твердой фазы используются гидрофильные бусы (агароза) и полистироловые бусы.

Иммунохимические методы основываются на использовании предварительно адсорбированных «ловушечных» антител для иммобилизации антигена или антител. Антиген, иммобилизованный иммунохимически, в 10 раз активнее, чем пассивно адсорбированный антиген. Могут использоваться лектины или иммуноглобулин-связывающие белки бактерий, которые легко адсорбируются на пластике или других гидрофобных поверхностях, например конканавалин А (Кон А) или стаффилококковый белок А. Кон А способен иммобилизовать gp 120 - белок вируса ВИЧ.

Свободные сайты на поверхности твердой фазы, не связавшиеся с сорбируемым агентом, могут фиксировать в ходе теста другие молекулы, в том числе и конъюгаты, что приводит к повышению фонового сигнала. Для предотвращения неспецифического связывания после иммобилизации на твердую фазу основного материала проводят обработку нейтральными для теста веществами. Наиболее популярные блокирующие агенты - бычий сывороточный альбумин (БСА), казеин и др. Выбор блокирующего агента и условия проведения этого этапа зависят от типа твердой фазы, чувствительности системы.

1. На 1 этапе реакции адсорбируют антигены или антитела на твердой фазе. При этом не связавшиеся с твердой фазой реагенты легко удаляются отмыванием.

2. В сенсибилизированных лунках инкубируют исследуемый образец. В лунках с положительным контролем – стандартные реагенты. При этом на поверхности твердой фазы формируются иммунные комплексы. Несвязавшиеся компоненты удаляют отмыванием.

3. При добавлении конъюгата антитело-фермент или антиген-фермент и связывании его с иммобилизованным иммунным комплексом активный центр фермента остается доступным для последующего взаимодействия с субстратом. Инкубация субстрата в лунках с иммобилизованным конъюгатом приводит к развитию цветной реакции. Эту реакцию можно остановить на нужной стадии, выраженность окрашивания можно оценить визуально или по оптической плотности.

Важный этап любого варианта твердофазного анализа – процедура отмывки от несвязавшихся реагентов. Важно не просто сполоснуть фиксированные на твердой фазе компоненты, а удалить реагенты из всей глубины слоя. Это наиболее длительные и трудоемкие этапы анализа. Промывание проб может производиться в автоматическом режиме с помощью специального прибора – вошера или вручную, многоканальной пипеткой. Для проведения ИФА необходимы:

– полистироловый планшет или другие использующиеся варианты твердой фазы;

– отмывающий раствор;

– конъюгат (меченные ферментной меткой антигены или антитела);

– смесь используемых субстратов;

– останавливающий раствор (Стоп-реагент – раствор для останавливания реакции);

– образцы, использующиеся для положительного и/или отрицательного контроля;

– стандартный антиген (для построения калибровочной кривой);

– одно- и многоканальные пипетки;

– вошер (промыватель);

– оптический прибор для определения оптической плотности исследуемого раствора (ИФА-ридер, считыватель, который последовательно фотометрирует все лунки);

– 5-100 мкл исследуемого биологическою материала.

Прямой ИФА

1. В лунках панелей адсорбируют антигены или антитела (исследуемый материал). Выше отмечалось, что антигены существенно различаются по способности адсорбироваться на разных видах пластика в зависимости от того, к какому классу веществ (белкам, углеводам или липопротеинам) они принадлежат. Часто в прямом ИФА антиген, иммобилизованный на твердой фазе, это клетки и другие корпускулярные антигены.

2. «Блокируют свободные места связывания, оставшиеся на твердой фазе, с помощью БСА казеина и др. (для предотвращения неспецифической сорбции конъюгата на твердой фазе).

3. В лунки вносят меченные ферментом антитела или антигены (конъюгат), инкубируют. Связывание конъюгата с твердой фазой будет происходить лишь в случае комплементарности обоих компонентов системы. После инкубации с коньюгатом лунки отмывают, удаляя, таким образом, не связавшуюся часть конъюгата.

4. Затем в лунки вносят субстрат, специфичный для используемого фермента, и инкубируют. По достижении оптимального уровня окрашивания в лунках с положительным контролем, ферментативную реакцию останавливают.

5. Учет реакции. Сначала результаты реакции учитывают визуально. Для более точного учета результатов интенсивность окрашивания оценивают на ИФА-ридере с соответствующим светофильтром. По результатам проведенного анализа строят график зависимости оптической плотносги от концетрации (рис. 2).

Рисунок 2. Прямой ИФА.

а) для выявления антигена; б) для выявления антител.

Основные этапы непрямого ИФА для определения антител:

1. Антиген адсорбируют на твердой фазе, затем отмывают от несвязавшихся компонентов.

2. Блокируют свободные месга связывания. Отмывают.

3. В лунки вносят исследуемый материал, инкубируют и затем проводят процедуру отмывки. Параллельно ставят пробы с положительным и отрицательным контролями.

4. Добавляют антиглобулиновый конъюгат в рабочем разведении, инкубируют, отмывают от несвязавшихся компонентов.

5. Вносят субстрат, инкубируют. По достижении оптимального уровня окрашивания в лунках с положительным контролем реакцию останавливают, добавляя стоп-раствор.

6. Измеряют количество продукта реакции на ИФА-ридере (рис.3).

Основные этапы анализа:

1. На твердой фазе иммобилизуют моноклональные антитела или аффинно-очищенные поликлональные антитела.

2. В лунки панелей вносят исследуемый образец, параллельно ставят положительный контрольный образец и отрицательный контрольный образец в различных разведениях. Инкубируют и отмывают.

3. В лунки вносят меченные ферментом моноклональные или поликлональные антитела – конъюгат. После инкубации проводят отмывку.

4. Вносят субстрат, инкубируют. Реакцию останавливают при достижении оптимального окрашивания в лунках с положительным контролем.

5. Учет результатов на ИФА-ридере.

Основным достоинством метода является высокая чувствительность, превосходящая возможности других схем ИФА (рис.4).

Рисунок 3. Непрямой ИФА для выявления антител.

Основные этапы анализа для выявления антигена (рис.5):

1. На твердой фазе иммобилизуют специфические для выявляемого антигена моноклональные антитела.

2. В лунки панелей вносят в известной концентрации антиген, меченный ферментом, и исследуемый образец. Проводят инкубацию и отмывку. Параллельно в соседних лунках ставят положительный и отрицательный контроли. Для построения калибровки используют стандартный немеченый антиген в различных разведениях.

3. Добавляют субстрат, инкубируют, останавливают реакцию при развитии оптимального окрашивания в лунках с положительным контролем.

4. Учет реакции на ИФА-ридере.

1. В лунках панелей адсорбируют стандартный антиген. Подбирают рабочее разведение меченых антител с помощью титрования.

Рисунок 4. «Сэндвич»- вариант ИФА.

2. Проводят предварительную инкубацию конъюгата в разведении, предшествующем рабочему, с разведениями исследуемого образца, стандартного антигена и положительных контрольных проб.

3. Смесь переносят в лунки панелей. Для контроля 100%-ного связывания в несколько лунок вносят только меченые антитела, без ингибирующего антигена. Панели инкубируют, затем проводят отмывку.

4. Добавляют субстрат.

5. Проводят учет результатов.

1. На поверхности полистироловой лунки (используют 24-х луночные панели для культивирования клеток) сорбируют антигены или антитела, которые служат «ловушечными» реагентами.

2. Добавляют исследуемые лимфоидные клетки, культивируют несколько часов при 37°С, давая им возможность занять определенное место и выполнить секреторную функцию. Антитела или антигены, секретируемые такими клетками, улавливаются адсорбированными на твердой фазе реагентами.

3. Клетки удаляют, используя для этого отмывающий раствор с детергентом, лизирующим клетки.

4. Участки накопления секреторных продуктов проявляют, добавляя связанные с ферментом антитела (антиглобулиновый реагент).

5. Добавляют смесь субстрата с агарозой (используемые субстраты должны растворяться в агарозе и образовывать нерастворимые продукты реакции), на поверхности твердой фазы образуются коричневые или голубые пятна (в зависимости от используемых ферментов и субстратов), выявляя участки, где располагались клетки.

Образовавшиеся пятна подсчитывают под микроскопом, это и будет количество секретирующих клеток.

На основе взаимодействия авидин-биотин.

Молекулы кофермента биотина (м.м. 244 Да) конъюгируют с антителами при помощи биотинил-N-гидроксисукцимида. Небольших размеров молекулу биотина проще присоединить к иммуноглобулину или другому белку без нарушения его иммунных или ферментативных свойств. Фермент в этом случае связывают с гликопротеином яичного белка авидином. Аффинносгь связывания авидина с биотином очень высока (константа диссоциации комплекса – 10-15 моль), конъюгат авидин-фермент прочно фиксируется на комплексе антиген-антитело-биотин. После добавления соответствующего субстрата проводят определение продукта реакции спектрофотометрически или по интенсивности люминесценции.

Использование хемилюминесцентных реакций.

На основе каскадных систем.

Системы амплификации в ИФА позволяют добиться высокой чувствительности. Такие ИФА-системы используются для определения уровня гормонов (ти-реостимулирующего, прогестерона и др.).

ИФА нашел широкое применение в различных областях медицины и биологии благодаря относительной простоте и высокой чувствительности метода. ИФА успешно применяется для:

Массовой диагностики инфекционных заболеваний (выявление различных специфических антигенов или антител к ним);

Выявления и определения уровня гормонов и лекарственных препаратов в биологических образцах;

Определения изотипов (IgG, IgM и другие) антител против конкретного антигена;

Выявления иммунных комплексов;

Выявления онкомаркеров;

Определения белков сыворотки крови (ферритин, фибронектин и др.);

Определения общего IgE и специфических IgE антител;

Скрининга моиоклональных антител;

Определения цитокинов в биологических жидкостях.

Чувствительность метода

ИФА пришел на смену широко используемым ранее в клинической практике методам агглютинации, преципитации и РИА. По сравнению с вышеназванными методами ИФА менее трудоемок и менее продолжителен по времени, удобен для выполнения большого числа однотипных анализов.

В ИФА сочетается уникальная специфичность иммунохимического анализа с высокой чувствительностью определения ферментной метки. Чувствительность метода (под чувствительностью подразумевают минимальное выявляемое количество антител или антигена) определяется следующими факторами: аффинностью антител, предпочтительнее использование моноклональных антител; специфической активностью фермента; интенсивностью сигнала; чувствительностью учета сигнала. Различные варианты ИФА различаются по своей чувствительности. Отдельные варианты твердофазного ИФА позволяют выявлять в образце единичные молекулы. Средняя чувствительность ИФА – 10-9 – 10-12 моль.

Галактионов В.Г. Иммунология. Издательство Московского университета, 1998 г.

Кишкун А.А. Иммунологические исследования и методы диагностики инфекционных заболеваний в клинической практике. Медицинское информационное агентство, 2009 г.

Кондратьева И.А. Практикум по иммунологии. Учебное пособие для ВУЗов. Академия, 2004 г.

Лефковитс И., Пернис Б. Иммунологические методы исследования. Мир, 1988 г.

Ройт А., Бростофф Д., Мейл Д. Иммунология. Мир, 2000 г.

Соколов Е.И. Клиническая иммунология. Медицина, 1998 г.

Фримель Г. Иммунологические методы. Медицина, 1987 г.

Хаитов Р. М. Иммунология. Медицина, 2000 г.

Шигина Ю.В. Иммунология: Учебное пособие. Издательство РИОР, 2007 г.

Ярилин А.А. Основы иммунологии. Медицина, 1999 г.

Развитие современной медицины в мире диагностики не перестает удивлять своими достижениями, и теперь врачу нет необходимости высказывать предположения о вероятном диагнозе, опираясь лишь на косвенные признаки. Создание и введение в мир лабораторных исследований иммуноферментного анализа крови (ИФА) позволяет быстро и точно определить не только наличие возбудителя, но и многие другие характеристики заболевания.

История создания и развития ИФА

Данный метод исследования крови стал применяться в практической медицине еще в середине прошлого столетия – где-то в 60-х годах. Изначальной его целью были научные исследования в области гистологии, которые ограничивались поиском и изучением клеточной антигенной структуры биологических видов. Анализ крови методом ИФА основан на взаимодействии родственных антигенов (АГ) и специфических антител (АТ), с формированием комплекса «антиген-антитело», определяемого ферментом.

Такой феномен подтолкнул ученых к решению, что способ можно применять для распознавания белковых соединений различных классов, образующихся в сыворотке крови при попадании в организм возбудителя. Из-за своей непосредственной вовлеченности в функционирование иммунной системы эти соединения получили название иммуноглобулины (ИГ, Ig), а открытие стало величайшим прорывом в лабораторной диагностике.

При этом активно использовать этот высокочувствительный метод стали лишь в 80-х годах, и доступен он был только в узкоспециализированных медицинских учреждениях. Самыми первыми получили возможность пользоваться иммуноферментными анализаторами станции и центры переливания крови, венерологические и инфекционные лечебные заведения. Это было связано со стремительным распространением «чумы XX века» – СПИДа, и требовалось срочное принятие диагностических и терапевтических мер.

Возможности методики

Область применения анализа крови на ИФА довольно широка – на данный момент невозможно и представить, насколько бы усложнились поиски причины множества заболеваний. Такое исследование теперь применяется практически во всех медицинских отраслях, даже в онкологии. Хоть для неосведомленных это сложно понять, но в отдельных случаях проведя его, удалось спасти жизнь пациентам, обнаружив опухоль на ранних стадиях.

Важно! ИФА – анализ крови, который показывает маркеры, характерные для некоторых злокачественных процессов, что позволяет обнаружить заболевание на том временном этапе, когда никакому другому способу это неподвластно.

В современных диагностических центрах, лабораторные обследования представлены не только онкомаркерами – они снабжены внушительным арсеналом панелей для проведения данной диагностики. С их помощью можно определить множество патологических состояний, таких как гормональные отклонения и инфекционные процессы различного происхождения.

Кроме этого, проведение и расшифровка анализа крови ИФА даст возможность отследить действие медицинских препаратов на организм больного человека и даже животного. Последнее широко применяется в ветеринарных клиниках, помогая сохранить здоровье нашим домашним питомцам либо кормильцам, обеспечивающим стабильное поступление мясной, молочной продукции и незаменимых в рационе яиц.

Так, в результате забора всего нескольких миллилитров венозной крови и ее диагностики методикой ИФА, врач, описав материалы исследования, сможет определить:

гормональное состояние, включающее биологически активные вещества половых и щитовидной желез, а также надпочечников;
наличие бактериальной и вирусной инфекции (гепатит В и С, сифилис, герпес, хламидиоз, туберкулез, мико- и уреаплазмоз, ВИЧ, TORCH) и другие заболевания данной природы;
признаки жизнедеятельности возбудителей патологического процесса, завершившегося выздоровлением и перешедшего в стадию образования антител (иммунного ответа).

Такие комплексы гораздо проще распознаются и ликвидируются клетками иммунитета. Остаточные явления в виде антител во множественных случаях содержатся в крови пожизненно, что практически сводит риски повторного заражения к нулю.

Разновидности иммуноглобулинов

Существует несколько видов антител, причем каждый из них вовлекается в процесс иммунного ответа на определенном этапе. К примеру, первыми в ответ на попадание АГ в организм образовываются иммуноглобулины класса М (IgM). Самые высокие их показатели наблюдаются в первые дни заболевания.

Виды используемых при ИФА иммуноглобулинов

Затем иммунная система запускает в плазму ИГ класса G (IgG), ответственные за полное уничтожение антигенов и выздоровление больного. Позже они так и продолжают находиться в крови, тем самым подготавливая иммунитет к повторному попаданию идентичного возбудителя. По такому принципу работает вакцинация. При введении ослабленных антигенов патологических микроорганизмов, в плазме появляется и остается циркулировать много иммуноглобулинов.

Основными интересующими объектами для лабораторной диагностики считаются Ig классов M, G и A. По уровню их концентрации можно определить стадию заболевания и узнать, какими инфекционными болезнями человек болел в своей жизни. Например, можно проверить была ли в анамнезе ветряная оспа или краснуха. Врачу, чтобы узнать присутствует ли определенный вид АТ или АГ в организме пациента или концентрацию какого-либо гормона, нет необходимости назначать множественные лабораторные обследования – достаточно выписать направление на ИФА.

Суть методики

Методика исследования строится на нескольких вариантах (прямой и непрямой – конкурентный и неконкурентный) выполнения поставленных задач, причем каждый из них предназначен для определенных целей. Такой подход позволяет производить целенаправленный поиск, и в кратчайшие сроки выявлять причину той или иной патологии. Для обнаружения Ig разных классовых категорий применяется 96-луночный планшет (полистироловая панель), а в его лунках расположены сорбированные рекомбинантные белки. Они исполняют роль антигенов, и на начальном этапе находятся в твердой фазе.

При попадании в лунку с плазмой крови, антигены или антитела идентифицируют в связи со своей направленностью объект, и формируют комплекс (АГ – АТ). Данное образование закрепляется ферментным соединением (коньюгатом), который впоследствии проявится измененным окрашиванием лунки. ИФА производится на специфических тест-системах, изготовленных в профильных лабораториях и укомплектованных полным набором реагентов.

Данный анализ можно выполнять на вошерах – промывных аппаратах и считывающих спектрофометров, но они требуют ручного труда. Безусловно, лаборанту в несколько раз удобнее и быстрее осуществлять все манипуляции на полностью автоматизированных приборах. При их использовании сотрудники лаборатории освобождаются от большого объема монотонной деятельности – промывания, закапывания и остальной рутины, но не все лечебные учреждения могут себе позволить такую дорогостоящую аппаратуру

Поэтому многие больницы и диагностические заведения продолжают осуществлять ИФА по старинке – на полуавтоматах.

Интерпретация материалов исследования исключительно компетенция специалиста лабораторной диагностики – только ему могут рассказать результаты о специфике и тонкостях протекания заболевания. При этом врач должен обязательно учесть возможность получения ложноотрицательных или ложноположительных ответов.

Расшифровка материалов

Итогом качественной иммуноферментной диагностики должно стать однозначное заключение – найден искомый микроорганизм или нет в данном образце крови. Количественный анализ будет указывать на уровень концентрации и может выражаться двумя способами – значением в цифрах либо количеством знаков «+».

Анализируемые показатели

В процессе исследования производится тщательное изучение основных иммуноглобулинов, вовлеченных в иммунный ответ, таких как:

IgM – обнаружение данного класса означает развитие острой формы инфекционного заболевания. Отрицательный результат по поиску IgM может быть как свидетельством отсутствия искомого возбудителя, так и перехода болезни в хроническое течение.
IgА – определение этого класса при отсутствии IgM в большинстве случаев сигнал о хронической либо скрытой форме развития инфекционной болезни.
IgM и IgА (одновременное наличие) – положительные результаты на оба вида свидетельствует о самом пике острой формы патологии.
IgG – его наличие указывает на трансформацию заболевания в хроническую форму либо на выздоровление и формирование иммунитета к определяемому агенту.

Появление и накопление определенного класса ИГ происходит на разных временных этапах. Так, к примеру, первыми появляются IgM, приблизительно на 5 день от попадания возбудителя. ИГ находятся в крови около 5–6 недель, и затем постепенно пропадают. В это время они доступны к определению посредством ИФА. Ориентировочно через 3–4 недели от начала болезни появляются IgG, которые впоследствии могут оставаться на протяжении нескольких месяцев. Но в анализе их не всегда удается обнаружить.

IgА образуются в крови в период 2–4 недели, при этом 20% их содержится в сыворотке, а 80% – в секрете слизистых оболочек. Как правило, эти иммуноглобулины пропадают на протяжении 2–9 недель, что свидетельствует об уничтожении возбудителя и выздоровлении больного. Если же ИФА все же показывает наличие IgА, то это сигнализирует о переходе процесса в хроническую форму.

Варианты результатов анализа

В зависимости от полученных данных, ответы ИФА могут быть выданы на бланке в виде таблицы с полным списком всех АТ и АГ и указанием положительной либо отрицательной реакции. В определенных ситуациях будет выведено количественное значение – резко положительный, положительный, слабоположительный или отрицательный результат. Второй вариант указывает на количество содержащихся АТ в изучаемом образце крови.

Варианты интерпретации материалов ИФА

Кроме вышеперечисленных значений, в процессе ИФА исследуется еще один количественный параметр – индекс авидности АТ, исчисляющийся в процентах. Он показывает, сколько длится заболевание – то есть чем выше показатель, тем больше времени идет развитие патологии.

Альтернативный способ ИФА

Иммуноферментный анализ крови – достаточно известная и распространенная диагностика. Возможно, о ней никогда и не слышали некоторые, но существует одна еще менее известная широкому кругу людей разновидность данного исследования, при котором берется образец не крови. Эта методика называется анализ кала на скрытую кровь, и во многих случаях она позволяет избежать дополнительных изнуряющих процедур, к тому же еще сопровождающихся неприятными ощущениями.

Анализ ИФА на скрытую кровь (молекулы гемоглобина) дает возможность обнаружить кровотечение органов пищеварительной системы, даже незначительное, признаки которого в стуле больного, как говорится, невооруженным глазом не найти. Иммуноферментный анализ скрытой крови в испражнениях человека за короткое время способен показать язвенную болезнь, полипоз, дивертикулез, опухоли, которые на ранних стадиях не сопровождаются определенной симптоматикой.

На сегодняшний день созданы тысячи разновидностей тест-систем иммуноферментной диагностики, которые предоставляют возможность находить АТ и АГ огромного списка патологий. Поэтому данный анализ применяется почти во всех отраслях медицины, для любой возрастной категории. А абсолютная безвредность позволяет прибегать к нему и при беременности, и для диагностики ослабленных пациентов.