ГОУ ВПО

(КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Биологический факультет

Кафедра генетики

Реферат для большого практикума по молекулярной

генетике и иммунохимии

Тема: Иммунологические методы, основанные

на взаимодействии антиген – антитело

Преподаватель

д.м.н. А.В. Шабалдин

Работу выполнила

ст. 5 курса

биологического факультета

Лунина А.А.

КЕМЕРОВО 2007

Содержание

Введение

1. Двойная радиальная иммунодиффузия по Ухтерлони

   1. Принцип

   2. Проведение иммунодиффузии

   3. Оценка результатов

   4. Определение титра

   5. Область применения

2. Простая линейная иммунодиффузия по Удену

   1. Принцип

   2. Проведение иммунодиффузии

3. Простая радиальная иммунодиффузия по Манчини

   1. Принцип

   2. Проведение исследования

   3. Оценка метода

4. Нефелометрия

   1. Принцип метода

   2. Проведение исследования

   3. Оценка метода

5. Иммунодот и иммуноспот

6. Список литературы

Введение

В современное время широко используют методы, основанные на взаимодействии антиген – антитело. К данным методам относятся методы иммунодиффузии, нефелометрии, иммунодот и иммуноспот. Они широко используются для определения числа антигенов в различных жидкостях (сыворотке крови, цереброспинальной жидкости), для оценки чистоты препаратов при выделении антигенов, для сравнения известных антигенов и антител с неизвестными. Твердофазный иммуноферментный анализ является наиболее популярным методом в диагностике различных вирусных, бактериальных, грибковых и паразитарных болезней человека и животных.

1. Двойная радиальная иммунодиффузия по Ухтерлони

1.1. Принцип

В слое агарового геля равномерной толщины на определенном расстоянии друг от друга вырезают лунки для антигена и антисыворотки и заполняют их соответствующими растворами. После этого антигены и антитела диффундируют в гель, встречаются друг с другом и образуют иммунные комплексы, которые преципитируют в полях геля и становятся видимыми как линии преципитации.

1.2. Проведение иммунодиффузии

Расплавляют агар (1,5 г) на водяной бане в 100 мл одного из предлагаемых растворителей (0,15 М раствор Na Cl, веронал-ацетатный буфер с pH 8,6 и ионной силой 0,1). Горячий агарозный гель разливают по 3 мл на предметные стекла, расположенные строго горизонтально.

Чтобы усилить сцепление геля с поверхностью стекла, предметные стекла рекомендуется покрыть агаровой пленкой. Для этого на стекло наносят 1%-ный водный агаровый золь и высушивают при 70°С.

В зависимости от задачи иммунохимического анализа для вырезания лунок в геля применяют либо специальные штампы разного профиля, либо инъекционные иглы, металлические или стеклянные трубочки с разными краями. Лунки для антигенов и антисыворотки располагают на расстоянии не менее 4 и не более 10 мм.

Заполнив лунки соответствующими растворами, пластинки помещают во влажную камеру. Иммунодиффузию можно проводить при 4, 20 и 37°С. Она длится не менее 24ч и может продолжаться до 6-7 дней. Образование новых линий преципитации следует наблюдать ежедневно. Продолжительность иммунодиффузии зависит от конкретной задачи исследования и от ряда других факторов. Результаты иммунодиффузии учитывают непосредственно на влажном препарате или сначала удаляют непреципитировавшие белки. Для этого препараты 2-3 раза погружают на 12 ч в ванночку с 0,15 М раствором NaCl, затем поверхность геля накрывают фильтровальной бумагой, смоченной в дистиллированной воде, и высушивают при комнатной температуре. Высушенные препараты окрашивают, например амидо-черным 10В, и учитывают результаты иммунодиффузии.

1.3. Оценка результатов

Число линий преципитации

У разных антигенов часто бывают сходные коэффициенты диффузии. Поэтому в многокомпонентных системах антиген-антитело в одном и том же участке геля могут появиться преципитаты разной специфичности, образующие одну линию преципитации. В других случаях концентрации антигенов и антител и их соотношения могут оказаться настолько неблагоприятными, что заметной преципитации просто не произойдет. Поэтому число видимых линий преципитации обычно меньше числа систем антиген-антитело и лишь в лучшем случае равно ему.

Расположение преципитатов между лунками

При оптимальном соотношении между антигеном и антителом линия преципитации располагается почти посередине между лунками. Количественное преобладание одного из реагентов сдвигает линию преципитации к лунки другого реагента. Относительная концентрация реагентов в месте первоначальной преципитации может изменится, например из-за дополнительного поступления одного из них; тогда происходит сдвиг фронта преципитации, но часть иммунных агрегатов, особенно на стороне избытка антител остается в прежнем положении, и их можно обнаружить в виде вуали или отдельной зоны преципитации. Возможность подобных явлений заставляет при длительной иммунодиффузии ежедневно просматривать препараты.

Взаимное расположение линий преципитации: сравнительный анализ

Для выявления полной или частичной идентичности в геле обычно вырезают три лунки, расположенные треугольником. В две из низ помещают сравниваемые растворы антигенов, а в третью – антисыворотку.

Если линии полностью сливаются, то антигены полностью идентичны. Если линии пересекаются, то антигены не идентичны. Если одна из линий длиннее другой, и выходя из нее образует шпору, то антигены частично идентичны. Оба антигена имеют некоторые общие детерминанты, но у одного антигена имеются детерминанты, которых нет у второго, именно они образуют шпору. Если две линии преципитации пересекаются, частично сливаясь, антигены имеют как одинаковые, так и различные детерминанты.

1.4. Определение титра

Готовят последовательные двукратные разведения изучаемого антигена и равные объемы каждого разведения вносят в лунки, расположенные по периферии той лунки, в которой антисыворотка (стандартный объем). При оценке результатов иммунодиффузии учитывают:

1. расстояние, отделяющее линию преципитации от центральной и периферических лунок;

2. последнее разведение антигена, которое еще дает видимый преципитат;

3. интенсивность и ширину полос преципитации.

Последнее разведение антигена, дающее преципитат, считают его титром. Подобным образом можно титровать содержание антител в антисыворотке.

1.5. Область применения

Качественный анализ, например для определения числа антигенов в различных жидкостях (сыворотке крови, цереброспинальной жидкости), для оценки чистоты препаратов при выделении антигенов, для сравнения известных антигенов и антител с неизвестными.

Метод обладает высокой специфичностью, при количественных вариантах иммунодиффузии ошибка метода составляет 3-7%.

2. Простая линейная иммунодиффузия по Удену

2.1. Принцип

Гель, содержащий антисыворотку, помещают в стеклянные трубки или пробирки. Трубки вертикально погружают в раствор антигена, и в пробирках раствор антигена наслаивают на гель. Антигены диффундируют в гель со скоростью, пропорциональной их концентрации, и, соединившись со специфическими антителами, образуют с ними беловато-мутные преципитаты. Число линий преципитации зависит от числа реагирующих систем антиген-антитело. Чем продолжительнее диффузия, тем дальше фронт преципитации каждой линии удаляется от границы, разделяющей гель и жидкость. Расстояние, которое он проходит за определенное время при строго постоянной концентрации антисыворотки в геле, зависит только от концентрации диффундирующего антигена. При постоянных условия опыта (температура, серия антисыворотки и ее концентрация в геле, концентрация самого геля) с помощью простой линейной иммунодиффузии можно определять количество антигена.

2.2. Проведение иммунодиффузии

Реагенты и приборы

Моноспецифические антисыворотки, стандартные растворы антигенов и рабочий стандарт, веронал-ацетатный буфер с pH 8,6 и ионной силой 0,1. Специальный агар Noble; стеклянные капилляры для определения гематокрита длиной около 50 мм, с внутренним диаметром 1-1,5 мм; измерительная лупа с точностью до 0,1 мм.

В стеклянные капилляры насасывают и выдувают обратно 1%-ный горячий золь агара на воде. Затем капилляры высушивают при 70°С. Образовавшаяся агаровая пленка усиливает сцепление геля со стеклом и препятствует образованию щелей, в которые мог бы проникнуть антиген.

В 100 мл веронал-ацетатного буфера суспендируют 2 г сухого агара и нагревают на водяной бане до расплавления. Агар охлаждают до 48°С и смешивают с равным объемом подогретой до 48°С антисыворотки. В эту смесь погружают капилляры, с тем чтобы она заполнила их на 2-3 см. Когда гель затвердеет, капилляры готовы к употреблению.

Капилляры погружают в растворы антигенов, но перед погружением капилляров в антиген следует довести температуру всех реагентов до нужной величины, например до 4°С. Реакция длится 48 ч. Затем измеряют расстояние, которое прошел фронт преципитации в каждом капилляре.

Для того, чтобы антиген мог диффундировать в гель, содержащий антитела, он должен быть в избытке. Скорость миграции преципитата К можно вычислить, разделив расстояние h, на квадратный корень из времени диффузии t.

При постоянном времени диффузии между логарифмом концентрации антигена и расстоянием, которое проходит фронт преципитации, существует прямая линейная зависимость. Наклон калибровочной кривой прямо пропорционален квадрату коэффициента диффузии антигена и обратно пропорционален концентрации антител в геле и вязкости геля.

Оценка метода

Критическим фактором является температура. Продолжительность инкубации зависит от величины диффундирующих молекул, чаще всего длится 12, 24 или 48 часов.

3. Простая радиальная иммунодиффузия по Манчини

3.1. Принцип

На ровную поверхность равномерным слоем наносят гель, содержащий антитела. В геле вырезают лунки и заполняют их раствором антигена. Молекулы антигена радиально диффундируют из лунки и, встретившись с антителами, образуют кольцо преципитации. До тех пор пока в лунке сохраняется избыток антигена, происходит постепенное увеличение диаметра кольца преципитации.

3.2. Проведение исследования

Реагенты и приборы

Моноспецифические антисыворотки; стандартные растворы антигенов; рабочий стандарт; веронал-ацетатный буфер с pH 8,6 и ионной силой 0,1; агар; рамки для закрепления предметных стекол, штативы для этих рамок, кюветы для элюции из комплекта для электрофореза; измерительный инструмент с точностью до 0,1 мм; микрошприц.

Нагревают 1,5 г агара до полного расплавления в 100 мл веронал-ацетатного буфера на водяной бане и, охладив до 48°С, смешивают в нужной пропорции с антисывороткой, подогретой до той же температуры. Смесь разливают по 2 мл на предметные стекла, расположенные строго горизонтально. Золь должен равномерно распределиться по поверхности стекла. Чтобы усилить сцепление геля со стеклом, рекомендуется предварительно покрыть стекло тонкой агаровой пленкой.

В пластинке геля вырезают лунки, рассчитанные на 2 мкл антигенного раствора каждая. После внесения антигена пластинки геля помещают во влажную камеру и проводят иммунодиффузию при комнатной температуре. Кольца преципитации можно измерять прямо на влажной пластинке. Если преципитаты видны недостаточно четко, то сначала элюируют непреципитировавшие белки в двух сменах 0,15 М раствора NaCl по 12 ч, затем гель высушивают и окрашивают красителями, например амидо-черным, и высушивают вновь.

Площадь, занимаемая преципитатом к концу диффузии, прямо пропорциональна исходной концентрации антигена в лунке. Для построения калибровочной кривой берут либо площадь преципитата как функцию концентрации антигена, либо логарифм диаметра преципитата как функцию логарифма концентрации антигена:

S=K*Q_AГ+S₀,

где S – площадь преципитата, включая S₀, S₀ – площадь стартовой лунки и Q_AГ -- количество антигена.

Наклон К полученной прямой обратно пропорционален концентрации антител в геле. Уменьшив содержание антисыворотки в агаре, можно увеличить К. В результате возрастет диаметр преципитата, что повысит чувствительность и экономность метода. Оптимальная концентрация антисыворотки в геле зависит прежде всего от титра антител.

Результаты иммунодиффузии существенно не зависят от температуры. Опыт может быть поставлен при 4, 20 или 37°С. Следует избегать только резких (более 5°) колебаний температуры.

Необходимая продолжительность иммунодиффузии зависит от природы изучаемого антигена. Первый ориентировочный замер преципитатов можно сделать уже через 24 ч.

3.3. Оценка метода

В пределах своей чувствительности радиальная иммунодиффузия пригодна для количественного определения любого антигена, если имеются соответствующие моноспецифические антисыворотки и чистые или стандартные антигены, чтобы построить калибровочную кривую для данной системы.

При помощи этого метода чаще определяют белковые антигены, например белки сыворотки крови, цереброспинальной жидкости, секретов желез. Радиальная иммунодиффузия пригодна также для сравнительного качественного и количественного анализа иммунохимически близких белков.

4. Нефелометрия

4.1. Принцип метода

Раствор антигена смешивают с соответствующей моноспецифической антисывороткой и смесь инкубируют. При этом образуются иммунные агрегаты, способные рассеивать проходящий свет. Интенсивность рассеивания или поглощения проходящего света прямо пропорциональна количеству комплексов антиген-антитело, и ее можно измерять фотометрически.