ELISA：讓科研變得簡單而有趣！

  她身著精雕細琢的禮服，每一處細節(jié)都散發(fā)著精致的光芒，象征著ELISA實驗步驟的嚴謹。她優(yōu)雅的舞姿，流暢的實驗流程，一氣呵成，展現(xiàn)著技術精湛的一面。她脖頸上閃耀著珍珠項鏈，如同她多樣的應用范圍，可以檢測各種物質(zhì)，擁有無限的可能性。她的笑容迷人，就像ELISA結果的準確可靠，讓人充滿信心和信賴。

 

  她，就是ELISA，IVD舞臺上不可或缺的主角，吸引著所有人的目光。她經(jīng)久不衰的魅力，就像舞臺上的經(jīng)典作品，永遠不會過時。她是復古優(yōu)雅的女孩，在IVD舞臺上閃耀著獨特的光芒。

 

  說起ELISA，是酶免技術不可或缺的檢測技術，別名叫酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA-Enzyme-LinkedImmunosorbentAssay），使用它可以檢測和定量物質(zhì)，包括抗體，抗原，蛋白質(zhì)，糖蛋白和激素。

 

  ELISA發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今，是非常經(jīng)典實驗，創(chuàng)始人Engvall,E.和Perlmann,P在1971年發(fā)表了關于酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)的第一篇論文。在ELISA發(fā)展之前，進行免疫測定的唯一選擇是VanWeemen,B.K.和Schuurs,A.H.W.M開發(fā)放射免疫測定（RIA）。RIA放射性對實驗人員健康構成潛在威脅，逐漸的被ELISA取代。

 

  ELISA原理與其他免疫分析技術，如放射免疫測定法（RIA）和免疫熒光測定法（IFA）等，在抗體-抗原特異性結合的原理上相似。ELISA利用酶標記的抗體或抗原，通過酶催化底物發(fā)生顏色變化來指示抗原結合的存在和數(shù)量。

 

  抗體是由機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，能夠與特定抗原發(fā)生特異性結合?？乖梢允堑鞍踪|(zhì)、多糖、脂類或核酸等物質(zhì)，既可以來自外來物，也可以是自身抗原。抗體與抗原的結合會觸發(fā)一系列免疫反應，例如激活免疫細胞、分泌細胞因子等。ELISA測試利用抗體與抗原的這種特異性結合反應，通過酶標記的抗體或抗原，對微量樣本進行敏感的檢測。

 

  這里為大家舉個例子加以說明：

 

  新冠病毒檢測：新冠病毒檢測中，人們會使用鼻拭子或咽拭子采集少量樣本，然后通過ELISA試劑盒進行檢測。ELISA試劑盒中包含針對新冠病毒特異性的抗體，這些抗體能夠與樣本中存在的病毒抗原結合。當病毒抗原存在時，就會發(fā)生抗原-抗體結合，并觸發(fā)一系列反應，最終產(chǎn)生可見的顏色變化，從而判斷樣本中是否含有新冠病毒。

 

  ELISA實驗中常使用96微孔板進行平行分析，以提高檢測的靈敏度和準確性。96微孔板的設計可以同時分析多個樣本、標準品和對照，提高實驗效率。微孔板表面經(jīng)過特殊處理，例如包被抗體或抗原，或涂覆聚苯乙烯等吸附劑，使抗原或抗體能夠牢固吸附在微孔板上，以便進行后續(xù)的反應和檢測。

 

  ELISA檢測方法分為4種類型，每種類型都有它的優(yōu)缺點，4種類型如下：

 

  直接ELISA

 

  在直接ELISA中，待測抗原被吸附到反應板的孔中，并進行洗滌去除未結合的抗原。隨后，添加酶標記的抗體，該抗體能夠特異性識別抗原。抗體與抗原結合后，加入底物溶液，酶催化底物發(fā)生顏色變化，顏色變化的程度與樣本中抗原的含量成正比。

 

  優(yōu)缺點分析:

 

  優(yōu)點:

 

  操作簡單快速：直接ELISA僅使用一種抗體，步驟較少，減少了誤差的可能性，提高了實驗效率。

 

  避免交叉反應：直接ELISA不使用第二抗體，因此可以避免第二抗體與其他抗體的交叉反應，提高檢測的特異性。

 

  缺點:

 

  抗體標記難度：為每種抗原準備相應的標記抗體，需要額外的時間和成本。

 

  靈敏度較低：由于標記抗體的密度較低，直接ELISA的靈敏度可能低于間接ELISA。

 

  在直接ELISA法中，為了提高直接ELISA法的靈敏度，可以嘗試以下幾種方法：

 

  1.使用高親和力的標記抗體：

 

  選擇與抗原結合能力更強的標記抗體，可以提高抗原的識別效率，從而提高靈敏度。

 

  可以使用單克隆抗體，因為單克隆抗體具有更高的特異性和親和力。

 

  2.優(yōu)化標記方法：

 

  可以嘗試不同的標記方法，例如使用更有效的酶或熒光標記物，以提高標記效率和靈敏度。

 

  可以嘗試對抗體進行優(yōu)化，例如改變抗體的結構或進行修飾，以提高其標記效率。

 

  3.提高抗原的包被密度：

 

  在進行ELISA實驗時，可以通過增加抗原的包被濃度或延長包被時間，提高抗原在反應板上的吸附密度，從而提高檢測靈敏度。

 

  4.使用信號放大技術：

 

  可以使用一些信號放大技術，例如生物素-鏈霉親和素系統(tǒng)，來放大信號，提高檢測靈敏度。

 

  5.使用更靈敏的檢測方法：

 

  可以使用更靈敏的檢測方法，例如化學發(fā)光檢測法，來提高檢測的靈敏度。

 

  6.優(yōu)化實驗條件：

 

  優(yōu)化實驗條件，例如調(diào)整孵育時間、洗滌步驟、底物濃度等，可以提高實驗的效率和靈敏度。

 

  7.使用更敏感的試劑盒：

 

  選擇專門為提高靈敏度設計的直接ELISA試劑盒，例如使用高靈敏度的酶標記抗體或高靈敏度的底物。

 

  間接ELISA

 

  間接ELISA使用兩種抗體：第一抗體（一抗）特異性識別待測抗原，第二抗體（二抗）特異性識別一抗。首先，待測抗原被吸附到反應板的孔中，并進行洗滌去除未結合的抗原。然后，加入一抗，一抗與抗原結合。接著，加入酶標記的二抗，二抗與一抗結合。最后，加入底物溶液，酶催化底物發(fā)生顏色變化，顏色變化的程度與樣本中抗原的含量成正比。

 

  優(yōu)缺點分析:

 

  優(yōu)點:

 

  降低成本：可以利用同一物種的多種一抗，并使用相同的標記二抗進行檢測，降低實驗成本和工作量。

 

  提高靈敏度：由于一抗未被標記，可以保持其天然的免疫活性，提高檢測的靈敏度。此外，高密度的二抗標記能夠放大信號，進一步提高檢測靈敏度。

 

  缺點:

 

  存在交叉反應：二抗可能與其他抗體發(fā)生交叉反應，導致非特異性信號，降低檢測結果的準確性。

 

  延長實驗時間：間接ELISA需要額外的孵育步驟，增加了實驗時間。

 

  在間接ELISA法中，為了避免存在交叉反應，要注意：

 

  選擇高純度的二抗：高純度的二抗可以降低雜質(zhì)抗體存在的可能性。

 

  選擇對一抗具有高度特異性的二抗：這樣可以確保二抗只與一抗結合，而不會與其他抗體結合。

 

  進行對照實驗：在進行ELISA實驗時，需要設置對照組，排除二抗的交叉反應造成的假陽性結果。

 

  夾心ELISA

 

  夾心ELISA需要使用兩對抗體，分別識別抗原的不同表位，而且這兩個表位不能重疊。首先，將捕獲抗體固定在反應板的孔中。然后，加入待測樣本，如果樣本中含有待測抗原，抗原就會與捕獲抗體結合。接著，加入酶標記的檢測抗體，它能夠識別與捕獲抗體結合的抗原。最后，加入底物溶液，酶催化底物發(fā)生顏色變化，顏色變化的程度與樣本中抗原的含量成正比。

 

  優(yōu)缺點分析:

 

  優(yōu)點:

 

  高特異性：由于使用兩種針對同一抗原不同表位的抗體，夾心ELISA具有很高的特異性，可以有效地識別并檢測目標抗原。

 

  適用范圍廣：夾心ELISA適用于復雜或粗/不純的樣品，無需對抗原進行預處理，可以直接進行檢測。

 

  靈敏度高：夾心ELISA的靈敏度較高，可以檢測微量的抗原。

 

  缺點:

 

  需要定制開發(fā)抗體：如果市面上沒有現(xiàn)成的配對抗體，就需要定制開發(fā)，這會增加時間和成本。

 

  競爭ELISA

 

  競爭性ELISA是一種用于測量樣本中抗原或抗體濃度的免疫學檢測方法，特別適用于檢測小分子抗原或抗體。它的原理是：將待測樣本中的抗原或抗體與已知濃度的標記抗原或抗體（參考物質(zhì)）進行競爭性結合，競爭結合到固相載體上的抗體或抗原。樣本中的抗原或抗體濃度越高，與標記參考物質(zhì)競爭結合的量就越少，最終產(chǎn)生的信號強度就越弱。

 

  優(yōu)缺點分析:

 

  競爭性ELISA可以基于直接ELISA、間接ELISA或夾心ELISA的檢測方法，因此其優(yōu)缺點也與所選用的檢測方法有關。

 

  優(yōu)點:

 

  高靈敏度：可以檢測微量的抗原或抗體。

 

  適用于小分子抗原或抗體：可以檢測無法直接捕獲或檢測的小分子抗原或抗體。

 

  缺點:

 

  操作復雜：需要額外的步驟來進行競爭性結合反應。

 

  需要嚴格的質(zhì)量控制：需要確保參考物質(zhì)的濃度和質(zhì)量穩(wěn)定。

 

  ELISA應用

 

  ELISA的一些最常見用途包括：

 

  一、臨床診斷：

 

  ELISA是臨床環(huán)境中廣泛使用的診斷工具。它可以檢測血液或其他體液中是否存在特定抗體或抗原，因此可用于診斷多種疾病。該檢測可作為診斷急性感染的替代工具，并且適合在資源有限的環(huán)境中篩查大量樣本。基于ELISA的傳染性血清學是準確診斷和預后最可靠的方法之一。目前已開發(fā)并上市了多種用于檢測傳染性病原體的先進檢測方法。

 

  ELISA在臨床診斷中的一些應用方式包括：

 

  傳染病診斷：ELISA通常用于診斷由細菌、病毒和其他病原體引起的傳染病。例如，ELISA可以檢測人體對病原體產(chǎn)生的抗體，表明當前或過去的感染。ELISA用于診斷HIV/AIDS、乙型肝炎和丙型肝炎、萊姆病和梅毒等疾病。

 

  過敏測試：ELISA可用于檢測免疫系統(tǒng)對花粉、塵螨或食物等過敏原產(chǎn)生的特定IgE抗體。ELISA可幫助診斷過敏并確定引起癥狀的過敏原。

 

  自身免疫性疾病診斷：ELISA用于檢測免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的攻擊人體自身組織的自身抗體。ELISA可用于診斷狼瘡、類風濕性關節(jié)炎和多發(fā)性硬化癥等自身免疫性疾病。

 

  癌癥診斷：ELISA可用于檢測腫瘤標志物，即癌細胞產(chǎn)生的物質(zhì)，可在血液或其他體液中找到。ELISA可幫助診斷某些類型的癌癥，例如前列腺癌和卵巢癌。

 

  藥物水平監(jiān)測：ELISA可用于監(jiān)測血液中的藥物水平，以確保藥物處于治療水平且無毒性。ELISA還可用于通過測量尿液中的藥物或其代謝物的水平來檢測藥物濫用。

 

  二、生物醫(yī)學研究：

 

  ELISA是一種有效的技術，不僅在一般的生物醫(yī)學研究中很有價值，而且可作為診斷工具。它可以檢測出各種類型的極低水平和數(shù)量的生物分子。盡管存在局限性，但ELISA仍然是基礎研究中的重要工具，并在過去幾十年中改變了生物醫(yī)學研究。

 

  ELISA在生物醫(yī)學研究中的一些應用：

 

  蛋白質(zhì)定量：ELISA通常用于定量樣本中特定蛋白質(zhì)的含量。這可以幫助研究人員了解細胞和組織中蛋白質(zhì)的表達和調(diào)控。

 

  抗體檢測：ELISA用于檢測和量化生物樣本（如血清或血漿）中的抗體。這有助于了解免疫系統(tǒng)如何對病原體或疫苗作出反應。

 

  藥物研發(fā)：ELISA可用于篩選大量化合物庫，以確定其與特定蛋白質(zhì)的結合能力。這有助于識別潛在的候選藥物以供進一步開發(fā)。

 

  生物標志物發(fā)現(xiàn)：生物標志物是可用于指示疾病的存在、嚴重程度或進展的分子。這可以幫助科學家檢測和測量某些生物標志物，這些生物標志物有可能幫助診斷、監(jiān)測和治療疾病。

 

  三、藥物研發(fā)：

 

  ELISA用于藥物研發(fā)，以確定新的藥物靶點。該技術可用于識別與疾病相關的新型蛋白質(zhì)、受體、酶和其他分子。它也常用于藥代動力學和藥效學研究。這些研究旨在研究藥物如何被身體吸收、分布、代謝和排泄，以及其對靶分子的影響。ELISA可以測量血液、組織或其他體液中的藥物濃度，這對于確定最合適的藥物劑量和給藥方案至關重要。

 

  此外，ELISA還用于識別藥物反應或疾病診斷的生物標志物。生物標志物是疾病或藥物反應的可量化指標，可用于診斷疾病、監(jiān)測疾病進展或預測藥物療效。

 

  四、食品安全檢測：

 

  ELISA用于識別食品中存在的過敏原、病原體和其他污染物。這是一種廉價而快速的方法，可用于篩選大量食品樣本以進行質(zhì)量控制和安全目的。ELISA也是牛奶、魚、轉基因食品、輻照食品或其他可能影響人類健康的危險食品成分（如牛海綿狀腦?。┵|(zhì)量控制的重要技術。

 

  ELISA用于食品安全檢測的許多不同領域，包括食源性病原體的檢測、食品加工和生產(chǎn)的監(jiān)控以及進口食品的篩查。

 

  五、環(huán)境監(jiān)測：

 

  以下是ELISA在環(huán)境監(jiān)測中應用的一些具體方式：

 

  水質(zhì)檢測：ELISA用于檢測水中是否存在有害物質(zhì)，如殺蟲劑、除草劑和重金屬。它還可用于監(jiān)測飲用水或娛樂用水水源中是否存在可能導致疾病的病原體，如大腸桿菌和其他細菌。

 

  空氣污染監(jiān)測：ELISA可用于監(jiān)測工業(yè)過程和交通排放的空氣污染物，例如苯、甲苯和二甲苯。

 

  土壤分析：ELISA可檢測土壤中是否存在對植物和動物有害的污染物，如重金屬和殺蟲劑。它還可用于監(jiān)測土壤中是否存在病原體，如炭疽孢子。

 

  工業(yè)過程監(jiān)測：ELISA能夠監(jiān)督工業(yè)過程中是否存在重金屬和溶劑等危險物質(zhì)，這些物質(zhì)可能會排放到周圍環(huán)境中。

 

  六、獸醫(yī)診斷：

 

  ELISA是獸醫(yī)學中一種有價值的診斷工具，用于檢測可能導致動物疾病的各種病原體，包括病毒、細菌和寄生蟲。ELISA可用于診斷牲畜、伴侶動物和野生動物的傳染病。此外，ELISA還是監(jiān)測疫苗接種效果和動物群體中傳染病傳播的重要工具。此外，它還可用于檢測牛奶和肉類等動物產(chǎn)品中的藥物殘留，以確保食品安全。此外，獸醫(yī)學對低成本、快速和可靠的診斷結果的需求日益增長。

 

  ELISA用于獸醫(yī)診斷的許多不同領域，包括：

 

  傳染病檢測：ELISA適用于識別各種動物病原體（如病毒、細菌和寄生蟲）的抗體。

 

  動物種群篩查：ELISA可用于篩查動物種群中是否存在特定疾病，有助于防止疾病傳播。

 

  疫苗有效性監(jiān)測：ELISA支持監(jiān)測動物對疫苗的免疫反應，確保它們免受特定疾病的侵害。

 

  七、免疫學研究：

 

  免疫系統(tǒng)是人體的保護者，可以以細胞或體液（先天或適應）模式發(fā)揮作用。為了了解免疫疾病，評估和跟蹤免疫反應的變化非常重要。多項研究表明，ELISA是測量和監(jiān)測免疫反應變化的首選和最有效的方法。

 

  ELISA用于免疫學研究的許多不同領域，包括：

 

  抗原和抗體的檢測：ELISA已用于檢測各種生物樣本（例如血清、血漿和組織勻漿）中抗原和抗體的存在和數(shù)量。

 

  細胞因子和其他蛋白質(zhì)的量化：ELISA能夠測量參與免疫反應的細胞因子和其他蛋白質(zhì)，例如腫瘤壞死因子、干擾素和白細胞介素。

 

  研究對病原體的免疫反應：ELISA通過測量特定抗原和抗體的水平來協(xié)助研究對病原體（例如病毒、細菌和寄生蟲）的免疫反應。

 

  展望ELISA未來

 

  隨著科學的進步，基于多學科，多領域的系統(tǒng)創(chuàng)新加快了ELISA技術的更新和迭代的步伐。

 

  近期英國倫敦帝國理工學院研究人員在Nature雜志上發(fā)布了關于成功開發(fā)新型Elisa酶聯(lián)免疫吸附技術的研究，這項技術中的酶用來控制金納米顆粒的累積，通過顏色變化來檢測超低水平的蛋白，僅用肉眼即可讀取檢測結果，無需昂貴的儀器和繁瑣的實驗步驟。

 

  密歇根大學安娜堡分校與復旦大學信息學院在《自然-通訊》期刊上發(fā)布了最近他們共同開發(fā)的一種新型光微流激光酶聯(lián)免疫吸附劑測定(ELISA)技術，這項新技術將應用于癌癥，艾滋病等重大疾病的早期檢測與診斷以及單個酶分子催化機制研究。

 

  該技術比傳統(tǒng)ELISA技術創(chuàng)新在于以熒光產(chǎn)物為激光增益介質(zhì)，利用高品質(zhì)因子的光學微腔產(chǎn)生激光輸出;在固定的泵浦功率下，產(chǎn)生激光的閾值時間和被測目標分子的濃度呈反比，不同的濃度對應不同的閾值時間，由此，將閾值時間作為該技術中的探測信號。

 

  現(xiàn)有的酶聯(lián)免疫裝置對于很多臨床樣品來說靈敏度還是不夠的。尤其是對稀有樣本而言，當待測蛋白靶標分子總數(shù)極少時，提高分子計數(shù)效率十分重要。

 

  美國有一家診斷公司研發(fā)出一種全自動數(shù)字式超靈敏的單分子蛋白檢測方法，能夠對靶標分子數(shù)較少的樣本進行檢測，提高測量的準確度和靈敏度。這個技術是基于單分子免疫陣列技術的超靈敏研究診斷平臺，其對蛋白質(zhì)濃度的靈敏度是現(xiàn)有技術的1000倍。

 

  密歇根大學的研究人員以及診斷公司共同開發(fā)了一款便攜，快速，低成本，高精度的新冠肺炎抗體檢測的微流控ELISA設備，其通過取指尖血樣本就可以在短短15分鐘內(nèi)得到定量且準確的結果。這款微流控ELISA產(chǎn)品外形輕巧，攜帶方便，成本低，在這次疫情中滿足了操作人員快速應對大流行的檢測需求。

 

  如何使古老技術煥發(fā)出新的光彩，使其能夠在目前層出不窮的新技術中仍可獲得一席之地，需要有創(chuàng)新思維和扎實的技術加持。ITL經(jīng)歷了40多年體外診斷技術的發(fā)展和更迭，從80年代末期的放射性免疫，到現(xiàn)在大熱的化學發(fā)光等免疫分析儀器的研發(fā)和設計，積累了豐富的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗，再加上ITL研發(fā)項目的多樣性和創(chuàng)新性，也為傳統(tǒng)IVD項目的開發(fā)和設計注入了更多的創(chuàng)新血液，碰撞出了不一樣的火花。