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如何高效地解决免疫试剂中非特异干扰问题

    免疫检测技术(如ELISA、化学发光、胶体金试纸条等)是体外诊断(IVD)的核心手段,但非特异性干扰一直是影响检测结果准确性的隐形杀手。本文将探讨系统性解决方案。

    一、什么是非特异性干扰?

    在免疫反应中,非目标分子(如杂蛋白、类风湿因子、嗜异性抗体等)或试剂成分因物理吸附、交叉反应等机制,与检测系统中的固相载体、标记物或目标抗体发生非预期结合,导致信号异常的现象。

    二、常见干扰来源

    1. 非特异性吸附干扰

    成因:样本/试剂中的蛋白质、脂类通过范德华力、静电作用吸附到固相载体(如微孔板、磁珠)或管路表面。

    蛋白质的吸附是一个复杂的过程,可以被不同的作用力驱动,如疏水作用、静电作用以及构象变化等。蛋白质在材料表面及自身的吸附与很多因素有关,包括材料的化学组成、亲疏水性、表面电荷、形貌结构、拓扑结构以及蛋白质的结构等。

    影响因素:

    ·内包材

    IVD产品的内包材多为塑料材质,如PEPPPET等,材料表面为烷烃基团或芳香基团,呈现明显的疏水性。疏水作用是蛋白质非特异性吸附的主要原因。

    ·载体

    磁性颗粒(微球)、纳米聚苯乙烯羧基微球、彩色微球等。微球表面羧基基团提供静电作用,其表面电荷与蛋白电荷相反时相互吸附,发生非特异性反应。




    ·蛋白质

    蛋白质由多种氨基酸残基组成,亲水性、疏水性的氨基酸残基都有,其中疏水性氨基酸有蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸等;羟基、氨基等基团发生氢键作用。


    2. 交叉反应干扰

    成因:抗体与除其特异抗原之外的其他抗原发生反应的现象,这种反应发生的原因是抗原结构相似。当抗原结构相似时,抗体可能会识别并与多个抗原发生反应(如抗HCG抗体误结合FSH)。


    常见干扰物质:

    ·人抗鼠抗体(Human anti-mouse AntibodiesHAMA

    原理:人体中人抗鼠抗体对鼠源性抗体产生的免疫反应,对于鼠源性抗体标记的试剂干扰尤为明显。

    人抗鼠抗体产生原因:在早期的单克隆抗体治疗中,由于使用的是来自小鼠的单克隆抗体,这些抗体对人类来说是异源的,因此人体免疫系统会将其识别为外来物质并产生相应的抗体来对抗它们。

    ·嗜异性抗体(Id

    原理:人体中嗜异性抗体对多种动物免疫球蛋白IgG Fab区域的非特异性反应

    嗜异性抗体(Id)主要由低纯度抗原导致,它们不是针对特定抗原的特异性反应,而是对多种动物免疫球蛋白的非特异性结合。

    嗜异性抗体可能导致免疫分析中的假阳性或假阴性结果,因为它们可能交联固相和酶标抗体,从而影响检测结果。

    在肌钙蛋白检测中,嗜异性抗体是一个常见的假阳性原因,尤其是在急性冠脉综合征的诊断中,可能导致不必要的治疗或诊断程序。

    嗜异性抗体的产生可能与病毒性疾病、动物接触、疫苗接种、自身免疫疾病或某些药物有关。估计人群中嗜异性抗体的流行率为0.7%-3.7%

    识别和处理嗜异性抗体干扰的方法包括稀释样本、物理化学方法(如超速离心、样本加热)、使用阻断剂或选择不同的检测系统。

    ·类风湿因子(rheumatoid factorRF

    类风湿因子是一种抗人或动物IgG分子Fc片段抗原决定簇的抗体,是以变性IgG为靶抗原的自身抗体,在类风湿性关节炎患者血清中普遍。

    ·补体(complementC

    抗体分子发生变构,其Fc段的C1q分子结合位点被暴露出来,激活补体分子与抗体结合,从而造成假阳性。

    3. 样本基质干扰

    成因:血液/体液中的血红蛋白、脂浊物质、纤维蛋白原等影响光学信号或反应效率。

    4. 试剂自身干扰

    成因:酶标记物聚集、缓冲液离子强度失衡等引发非特异性结合。



    大多数所谓的干扰效应都是基于基质成分(如人血清样本中的血清蛋白)与待测物或抗体之间不需要的低或中亲和力结合。

    待测物可能会被样本中的蛋白质或其他成分所掩盖,从而导致抗体不能与待测物结合。此外,基质成分也可能会掩盖抗体。选择合适的抗干扰剂可大幅度的减少非特异性干扰。

    那么我们可以如何高效地解决非特异性吸附等问题呢?

    在实验过程中,可以加入封闭剂,可以有效的封闭待封闭的点位,形成致密保护层,抑制非特异性吸附。封闭剂还可以维持抗体三维结构,抗体利用率提升,使试剂线性范围更大。


    免疫试剂制备示意图

    微球上的羧基经活化剂EDC/NHS作用下形成中间体,与抗体上氨基反应形成酰胺键,得到抗体/微球结合复合物,未结合的羧基位点用含氨基的封闭剂进行封闭剂。

    适用范围:

    封闭剂可用于封闭微球表面的化学基团,降低非特异性吸附,提升试剂产品的稳定性和灵敏度。主要适用于

    ·胶乳免疫比浊法试剂(胶乳增强免疫比浊法)

    ·磁微粒化学发光法试剂

    ·侧向层析法试剂(时间分辨荧光免疫分析法、上转发光法)

    也可以在实验过程中加入抗干扰剂,从而降低样本基质中非待测物(蛋白类/脂肪类/细胞碎片等)与试剂中微球或抗体之间的非特异性吸附。

    交叉反应解决方案:

    阻断剂:有助于消除免疫分析中微弱或中等的亲和交叉反应(HAMA/RF/ID/补体等)所带来的干扰,成功地将各种干扰因素的影响降至低,成为有经济效益的解决方法。

    解决非特异性干扰需要预防-阻断-清除三位一体的策略。随着表面化学、抗体工程等技术的进步,未来免疫检测的准确性将迈向新高度。对于IVD企业而言,建立从原料筛选到工艺验证的全流程质控体系,是突破这一技术瓶颈的关键。