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1、本科畢業(yè)論文題目: 化學發(fā)光免疫分析技術(shù) 及在臨床檢驗中的應用 學院: 化學與環(huán)境工程學院 班級: 2011級應用化學2班 姓名: 王俊烽 指導教師: 李小花 職稱: 講師 完成日期: 2015 年 05 月 22 日化學發(fā)光免疫分析技術(shù)及在臨床檢驗中的應用 摘 要:化學發(fā)光免疫分析技術(shù)(CLIA)是把免疫反應和化學發(fā)光檢測方法結(jié)合的一種分析技術(shù)。其中免疫反應的特異性和靈敏度都很高。CLIA是在酶聯(lián)免疫分析、放免疫分析和熒光免疫分析后面發(fā)展起來的一種檢測技術(shù)。由于其具有操作簡單,標記方便,穩(wěn)定度和檢測靈敏度高,速度快,對環(huán)境沒有污染等優(yōu)點因此CLIA在臨床上受到醫(yī)學檢驗者和醫(yī)生的一致好評。關(guān)鍵
2、詞:化學發(fā)光免疫分析技術(shù);基本原理 ;臨床;醫(yī)學檢驗CLIA Technology And Its Application in The Clinical Laboratory Abstract:Chemiluminescence immunoassay (CLIA) is an analytical technique the immune response and chemiluminescent detection methods combined. Which the immune response is very high specificity and sensitivity. C
3、LIA is the enzyme-linked immunoassay, put immunoassay and fluorescence immunoassay later developed a detection technology. Because of its simple, easy to mark, high stability and sensitivity, speed, no environmental pollution, etc. Therefore CLIA praise medical tests and doctors at the clinic. Key w
4、ords :chemiluminescent immunoassay; fundamental; clinical; medical laboratory目 錄1. CLIA的基本簡介12. 化學發(fā)光免疫分析的原理32.1 CLIA原理32.2器檢測原理33 . CLIA的分類43.1發(fā)光免疫物質(zhì)的直接標記分析法43.2化學發(fā)光免疫物酶催化分析法43.3發(fā)光免疫物的電化學發(fā)光分析法(ECUA)44. 自動化的CLIA分析系統(tǒng)45. CLIA技術(shù)有關(guān)問題探討56. CLIA在臨床檢驗中的應用56.1可用CLIA來檢測分析激素56.2 CLIA對類風濕關(guān)節(jié)炎的檢測66.3 CLIA對梅毒的檢測76
5、.4 CLIA對艾滋?。ˋIDS)病毒的檢測76.5檢測分析腫瘤標志物86.6 CLIA對糖尿病的檢測86.7 其他物質(zhì)的檢測87. 結(jié) 論9參考文獻10致謝12 化學發(fā)光免疫分析技術(shù)及在臨床檢驗中的應用 1 CLIA的基本簡介: 目前,CLIA已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注,在不同的領(lǐng)域上面都有應用,包括生命科學,醫(yī)學臨床診斷,環(huán)境檢測,食品和藥物分析檢測等。Arakawe在1975年左右第一個發(fā)表了化學發(fā)光免疫技術(shù),到目前為止CLIA已經(jīng)成長為一類優(yōu)秀的而且成熟的超微量活性物質(zhì)的測量技術(shù)。CLIA是在放射免疫分析的方法上發(fā)展來的一類新的技術(shù)手段,主要有兩類,第一類是免疫反應系統(tǒng)第二類是化學發(fā)光系
6、統(tǒng)。免疫反應系統(tǒng)和酶聯(lián)免疫技術(shù)一樣,經(jīng)常使用雙抗體夾心法(圖1.1)、競爭法(圖1.2)、間接法(圖1.3)等反應模式。CLIA測量方法是免疫反應中具有高特異性、結(jié)合體或測量新的標記免疫分析技術(shù)。這種方法的使用范圍廣,最近十幾年成長的特別快,是現(xiàn)在非常優(yōu)秀的一種對疾病的檢測方法,當然這和全世界各個國家的推廣還有在免疫分析方法中它的應用頻率高有很大關(guān)系。在與熒光法和酶免法的對比中CLIA的精準性和靈敏性比前兩者都要高出很多倍,可以完全換取酶聯(lián)免疫分析和放射免疫分析。但是從目前世界上CLIA的發(fā)展來看,我們國家的免疫診斷技術(shù)還是相對落后的,如表1.1我國和世界強國在免疫的應用上對比。目前市場上面的
7、醫(yī)院對CLIA的應用很頻繁,對CLIA也很重視?,F(xiàn)在醫(yī)院能夠操作化學發(fā)光免疫分析方法測量激素(黃體生成素、雌二醇、孕酮、睪酮等);產(chǎn)篩(相關(guān)蛋白、-HCG、AFP);腫標(CA-125、CA-135、CA-199、CEA、AFP);乙肝(表面抗原、表面抗體、e抗原、e抗體、核心抗體);優(yōu)生(弓形體抗體、風疹病毒抗體、單純皰疹病毒抗體I、單純皰疹病毒抗體、巨細胞病毒抗體);性病(支原體、衣原體、淋病奈瑟菌);電解質(zhì)(鉀、鈉、氯、總CO2、鈣、離子鈣)等。CLIA主要具有試劑便宜且有效期長、方法特異性特別好、自動化程度很高、測量的靈敏度高、檢測范圍廣、方法穩(wěn)定、得到結(jié)果的時間很快等一系列優(yōu)點因此現(xiàn)
8、在各研究人員對這種CLIA技術(shù)非常認可。傳統(tǒng)的生物檢測技術(shù)已經(jīng)逐步的被化學發(fā)光免疫技術(shù)所取代。 表 1.1中國與世界其他國家免疫診斷對比Table 1.1 China and the rest of the world immunodiagnostic contrast中國先進國家放射免疫(RIA)1、 在20世紀70年代出現(xiàn),目前在縣級以上的醫(yī)院使用很平常;2、 此方法在使用頻率在下滑;3、 廠家在藥品和儀器的開發(fā)上是一體的。1、 在上世紀60年代出現(xiàn),現(xiàn)在基本在市場上消失了;2、 此方法壽命已經(jīng)結(jié)束;3、 廠家在藥品和儀器的開發(fā)上是一體的。酶聯(lián)免疫(ELISA)1、 在20世紀80年代首次
9、出現(xiàn),現(xiàn)在在各級的醫(yī)療單位都有使用,使我們國家免疫治療的最普遍的方法;2、 方法處在成熟期;3、 廠家在藥品和儀器開發(fā)上是一體的。1、 在上世紀70年代第一次出現(xiàn),目前仍然繼續(xù)使用;2、 此方法的壽命基本快結(jié)束;3、 廠家在藥品和儀器的開發(fā)上是一體的。發(fā)光免疫(CLIA)1、 在上個世紀90年代引進,目前只有極少數(shù)較大的醫(yī)院在一部分項目上面使用;2、 方法處于成長期;3、 全部靠進口,國內(nèi)沒有廠家生產(chǎn)。1、 在上世紀80年代出現(xiàn),目前是各個醫(yī)院的主要手段;2、 此方法處在成熟期;3、 廠家在藥品和儀器的開發(fā)上是一體的。 圖1.1雙抗體夾心法1 圖1.2 競爭法1Fig1.1 Double an
10、tibody sandwich Fig1.2 Competition Law圖1.3 間接法1Fig1.3 Indirect method 2化學發(fā)光免疫分析的原理2.1 CLIA原理CLIA的基本原理就是用免疫反應和化學發(fā)光反應結(jié)合的一種定量檢測技術(shù)。這種方法具備這兩種方法的優(yōu)點,不僅具有靈敏度高的特點,而且還有特異性高的特點?;瘜W發(fā)光免疫分析里面最重要的就是免疫系統(tǒng)和化學發(fā)光系統(tǒng)這兩種。放射免疫測量和免疫反應里面的抗原還有抗體一樣,化學發(fā)光卻是使用某種化合物經(jīng)過催化劑還有氧化劑處理出來,在這之后變成激發(fā)態(tài)的化合物,當它變成基態(tài)就可以把剩下的能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾拥臓顟B(tài),最后就可以使用發(fā)光測量儀檢測
11、這里面光子的產(chǎn)率。即將要被檢測的抗原、抗體或在磁性顆粒之間的抗原、抗體在與使用了化學發(fā)光劑標記了的抗原、抗體反應。通過磁場和自由狀態(tài)的組合得出的結(jié)果很可靠,優(yōu)點就是測量的范圍廣,試劑儲存的時間會更加長,自動化程度更加的高,它的靈敏度和RIA等傳統(tǒng)測量辦法比起來更加的高,得到結(jié)果的時間更快,試劑在市場上的價格特別便宜。 2.2 儀器檢測原理 在化學反應的檢測中,被氧化后的某些化學基團,以形成激發(fā)態(tài),并且發(fā)射某些波長的光子而返回基態(tài)。它實際上就是用一個高靈敏度的組合來分析免疫反應和化學反應的手段,也被叫做微量倍增技術(shù)。CLIA有兩個辦法,其中的第一個辦法就是采用競爭法來測量小分子中間的抗原物質(zhì)。第
12、二個是抗原物質(zhì)的大分子通過夾心法測定。其中固相微觀磁性粒子直徑小,極大地增加了涂層的表面積,抗體或抗原的吸附量,反應速度,并且容易分離和清洗。3 CLIA的分類發(fā)光免疫物直接標記分析法、發(fā)光免疫物電化學分析法、發(fā)光免疫物酶催化化學分析法都是依據(jù)運用在免疫分析體系中CLIA不一樣的方法而得到。3.1 CLIA的直接標記分析法 發(fā)光物質(zhì)直接標記免疫物質(zhì)的這種分析方法就是使用作為抗原物質(zhì)的吖啶酯直接標記抗體,將適當?shù)臏y試樣品和抗體進行免疫反應,它會形成抗體-包被的固相抗原,吖啶酯標記抗體復合物。3.2 CLIA的酶催化分析法 發(fā)生免疫反應時抗原或者抗體是發(fā)光免疫酶催化化學分析方法的樣本,發(fā)光的酶是這
13、個反應的標記物。3.3 CLIA的電化學發(fā)光分析法(ECUA) 化學發(fā)光和電化學是這種分析辦法的兩個步驟,電子給體是三丙胺(TPA),抗體(抗原)是用三聯(lián)吡啶釕所標記的。三聯(lián)吡啶釕是反應的電化學發(fā)光劑。因此電子在電場中的轉(zhuǎn)移體現(xiàn)了互相發(fā)光反應的特異性。4自動化的CLIA分析系統(tǒng):自動化分析系統(tǒng)就是人們給檢測過程中全部使用儀器完成,很少使用人工操作完成的這種儀器的命名,目前國外有許多的廠家已經(jīng)開發(fā)出這種檢測儀,并且有多種型號可供選擇。原理不一樣的化學發(fā)光信號,它所檢測的數(shù)據(jù)也有很大差別,因為它產(chǎn)生的信號檢測完全不一樣,因此也就有了使用不同的試劑盒檢測的實驗數(shù)據(jù)不一樣。表2 不同CLIA的比較Ta
14、ble 2 Comparison of different methods CLIA吖啶酯標記CLIA酶標記CLIAECLIA標記物Apase/HRP三聯(lián)吡啶釕吖啶酯類型夾心法、競爭法速度慢最快快影響因素多少少能不能半自動開放能不行不行成本少多多底物NaOH、H2O2金剛烷、魯米諾電激光5CLIA技術(shù)有關(guān)問題探討檢測方法不同檢出的值也有差別:檢測結(jié)果的影響因素有很多,如有效期、試劑盒質(zhì)量、儀器的校準、儲存的條件、實驗室的環(huán)境條件等。競爭法與雙位點夾心法是最典型的不同反應模式,在統(tǒng)計學上不同的測定值具有不同的意義,因為前者使用的是具有高度特異性的兩株單克隆抗體,所以測定值相對于競爭法來說要低。即
15、使反應模式完全相同,由于抗體的親和力和特異性不同,因此相對于測定值來說也有一定的影響。此外影響測定值的因素還有標記物的活性、固相抗體的制備、標準品的差異等。 6 CLIA在臨床檢驗中的應用6.1 可用CLIA來檢測分析激素激素是具有高效能的,它是由內(nèi)分泌細胞或者內(nèi)分泌腺所分泌的一種生物活性物。細胞之間主要就是依賴這種物質(zhì)完成信息的傳遞。對于檢測甲狀腺激素、性激素等一類的激素,可依據(jù)診斷情況和診斷以后恢復情況等數(shù)據(jù)來提供,測量的特異性和靈敏度從而可以很好的改善。Vutyavanich等2使用CLIA測量了血清中含有的催乳素、促卵泡生成素、睪丸素、促黃體生成素,CLIA檢測技術(shù)能夠很好的測量激素的
16、含量。Schmidt-Gaykd等3用以前的放射免疫法與測量的降鈣素比較后,得出CLIA技術(shù)有更高的精密度和準確度,能夠很好的被臨床所使用,使得檢測結(jié)果更加的準確。 Karlsson等4用CLIA技術(shù)檢測了患有甲狀腺病癥的病人,這個方法和其他的方法比起來具備更加的準確、快速以及靈敏度高的特點。甲狀腺病癥有內(nèi)科診斷和外科診斷。內(nèi)科診斷有甲亢還有甲狀腺的炎癥。其中炎癥里面又有急性的病癥、亞急性的病癥和慢性的病癥。在內(nèi)外科的治療里面區(qū)分它們的依據(jù)是:在檢測的時候內(nèi)科的甲狀腺能力和健康人的有區(qū)別,外科檢測時它卻顯示的是和健康人的一樣。內(nèi)科和外科之間卻不是完全獨立的,它們的病理也是能夠彼此變更的,特別是
17、內(nèi)科某些時候也需求外科的診斷。趙德臣等5測定甲狀腺激素的具體步驟是采集血樣,放在沒有放抗凝劑的采血管里面。靜置待凝固以后離心,低溫保存,樣品收集一周左右,所有樣品一起測量。CLIA用的儀器是e411。試劑盒用的是和儀器相配套的。測量的是病人血清里面的血清游離三碘甲腺原氨酸、血清游離甲狀腺素、促甲狀腺激素的含量。完全按照試劑盒的說明,在準備測量的血清里面加入需要的試劑,混合后,在常溫環(huán)境下靜置,把反應條放在熒光儀上面檢測讀取數(shù)據(jù)。使用CLIA和其他方法比較起來對患有甲狀腺病人的檢查,得出的結(jié)果是對假陽性的檢查效率更好,而在假陰性的檢查上面卻比其他方法更低。當然CLIA法在檢查里面特異性和靈敏度都
18、要比其他方法高出很多。6.2 CLIA對類風濕關(guān)節(jié)炎(RA)的檢測 RA是人體關(guān)節(jié)發(fā)病,從而導致人體畸形的一類自身免疫系統(tǒng)的慢性病癥。RA的發(fā)病情況和遺傳、感染、性激素都有很大的關(guān)聯(lián)。在上世紀90年代,抗風濕藥藥品出現(xiàn)在市場上面,對RA的治療有了很大的改變。2000年Sehellekens6用化學試劑合成了環(huán)瓜氨酸肽(CCP),其中CCP可以用來作為ELISA反映的吸附試驗,在這之后很多研究都研究確定了CCP對于RA的病情治療有很好的靈敏度和特異性。CCP抗體測量已經(jīng)能夠被用來當成一類全新的判斷RA的血清學方法。徐雪亮等7使用CLIA 測量了RA患者血清中的CCP,發(fā)現(xiàn)CLIA 法測量抗CCP
19、的靈敏度和酶聯(lián)免疫法比起來要高很多,對RA辨析的靈敏度和特異型也都要高很多。所需要的時間非常少。白伊娜等8使用了ECLIA分析和ELISA檢測抗環(huán)瓜氨酸肽抗體的相同性對比,用上面這兩個辦法測量抗環(huán)瓜氨酸肽抗體的最后實驗數(shù)據(jù)對比得出電化學發(fā)光免疫分析和酶聯(lián)免疫測量抗CCP抗體有非常好的統(tǒng)一性。王慧燕等9用CLIA測定抗環(huán)瓜氨酸肽抗體有很好的特異性,不過靈敏性仍然還是有點低,這樣,可能使有很少的病人病情查不出。因此在醫(yī)學上最好在檢測血清類風濕因子和抗CCP抗體一起進行,這樣就可以提高RA的檢測率。 6.3 CLIA對梅毒的檢測 馬江濤等10報道梅毒是一種性傳播疾病,它是由蒼白螺旋體引起的慢性傳染疾
20、病。此病的傳染性特別強,而且就目前來看這種病在我們國家的情況是每年都在上升。現(xiàn)在在實驗室里面的測量辦法主要是甲苯胺紅不加熱血清試驗(TRUST)和快速血漿反應素環(huán)狀卡片試驗(RPR)等。侯曉菁等11采用了化學發(fā)光免疫分析與梅毒螺旋體明膠凝集試驗這兩個方法,對7913個血清樣本進行梅毒螺旋體特異性的測量,對比測量后發(fā)現(xiàn)CLIA分析這種抗體的靈敏度比梅毒螺旋體明膠凝集試驗高很多,CLIA的陰陽性符合率能夠達到99.95%和100%,并且化學發(fā)光免疫分析方法簡單測試時間快、重復性好,這種方法能夠大量的選擇梅毒病菌。在醫(yī)學檢測時能夠和甲苯胺紅不加熱血清和RPR一起測量,這樣能夠測量出很少的假陽性還有鉤
21、狀效應,最后得到的數(shù)據(jù)更值得信賴。王華等12報道了在使用了CLIA測量的辦法后,已經(jīng)能夠得到具備特異性的抗原蛋白,因此,目前對于梅毒的檢測可以使用CLIA檢測的方法。CLIA在梅毒的檢測在醫(yī)學上處于非常重要的地位。 6.4 CLIA對艾滋?。ˋIDS)病毒的檢測 AIDS是一種獲得性免疫缺陷綜合征,因為感染艾滋病病毒(HIV)而產(chǎn)生的傳染病,到目前為止,世界上除了預防以外再也沒有其他的特別有用的診斷方法。隔絕輸血的時候以外感染,盡早發(fā)現(xiàn)艾滋病病毒感染者,然后使用有效的隔離方法是目前世界上主要的控制方法。在現(xiàn)階段有很大的研究都確定化學發(fā)光免疫分析比酶聯(lián)免疫靈敏度更好,而且黃疸、溶血及脂血對它的影
22、響非常小,所以假陽性率更少13。陳慶如14報道ECLIA測定艾滋病病毒的含量使用的方法為:用生物素抗艾滋病病毒抗體, 使用三聯(lián)吡啶釕標記的艾滋病病毒抗體和即將檢測的標本化學作用, 再放入人組織多肽抗原檢測試劑, 最后就可以得到標本里面艾滋病病毒的陰陽性臨界值。 ECLIA法結(jié)合了很多的先進技術(shù)很大程度的優(yōu)化了測量辦法的靈敏度, 而且新使用的儀器能夠達到測量時候的自動化和標準化, 很大程度的降低了人為操作的誤差, 能夠給醫(yī)學檢測提供更加準確的數(shù)據(jù)。電化學發(fā)光免疫分析法檢測血清中艾滋病病毒的全過程都是在密閉的系統(tǒng)里面進行, 很大程度的減少了病毒的傳染和對試劑的污染。數(shù)據(jù)測量有很好的特異性。精確度比
23、ELISA好很多, 檢測的寬度也比ELISA高好幾倍。是目前比較好的一種檢測方法。 6.5檢測分析腫瘤標志物 腫瘤細胞分裂或生長的時候機體和腫瘤細胞發(fā)生化學反應或者有部分腫瘤細胞釋放、合成從而生成的一種物質(zhì)叫做標志物,其中包括癌基因產(chǎn)物、激素、酶(同工酶)及蛋白質(zhì)等。病人體內(nèi)組織、體液、血液或細胞中含有腫瘤標志物。化學發(fā)光免疫分析可以對病人體內(nèi)惡性及良性腫瘤細胞實行手術(shù)以后的監(jiān)察和體外的初期病情的判斷,當然也能夠找到新的腫瘤細胞。Raslan和Shabin15比較了兩種標志物即健康孕婦和胎膜早破孕婦陰道液中的含量:人絨毛膜促線性激素和甲胎蛋白(AFP),胎膜早破的孕婦與健康孕婦相比陰道積液中的
24、人絨毛膜促線性激素和甲胎蛋白有顯著性的增高,其中最高的是甲胎蛋白的特異性和敏感性。Sakaida等16測量了肝病患者細胞色素的含量,比較得出了色素可能會成為肝衰竭的一種全新的標志物。Mao等17檢測了cyfra21-1的濃度、鱗狀細胞癌抗原、血清中癌胚抗原,從而達到了對食管癌患者術(shù)后病情監(jiān)測及診斷的目的。6.6 CLIA對糖尿病的檢測 糖尿病的類別能夠分成兩種形式的癥狀:第一種類型是胰島素依賴型,第二種類型是非依賴型。這兩種類型的患者具有不相同的地方就是“三多一少”(平時吃飯吃的比較多、飲水也飲的特別多、隨時都想尿、人長的比較瘦)的癥狀不是特別的明顯18,最主要的是非依賴型的患者很少能盡早的發(fā)
25、現(xiàn)病癥,如果不能及時的發(fā)行病癥并且就醫(yī)就會對患者造成很大的影響,所以對病人的初期判斷和病癥的確立就特別關(guān)鍵。對糖尿病患者測量胰島素原、胰島素、C 肽是經(jīng)常使用的幾種方法,依靠這些測量的數(shù)據(jù)能夠知道胰島素合成與分泌功能19。謝瑋20等人對50 例已確診的非依賴型糖尿病病人進行饅頭餐測試,結(jié)果顯示吃了饅頭的病人自己體內(nèi)的胰島素雖然比沒吃的時候高但還是比正常人低很多。這種情況的原因是胰島細胞被高血糖所約束,讓它的反應能力降低了。因此在臨床上可以通過CLIA測量胰島素和C 肽的方法來分析判斷糖尿病的病情。 6.7其他物質(zhì)的檢測CLIA技術(shù)還可以進行測定酶、葉酸、細胞因子、維生素、細菌、免疫球蛋白及基因
26、等其他的一些微量物質(zhì)21, 22。7結(jié) 論化學發(fā)光免疫分析方法作為一種具有發(fā)展前景的免疫分析方法,目前已經(jīng)表現(xiàn)出來了很多優(yōu)點,如試劑便宜且有效期長、方法特異性好、自動化程度和測量的靈敏度都很高、檢測范圍廣、方法穩(wěn)定、得到結(jié)果的時間快等。化學發(fā)光免疫分析方法目前已被廣大的醫(yī)學工作者和研究者所認可,傳統(tǒng)的生物檢測技術(shù)必將逐步的被化學發(fā)光免疫技術(shù)所取代。目前應用于臨床疾病治療和診斷中的全自動化學發(fā)光免疫分析儀器能進行全自動分析,對檢測者不但無害,而且試劑穩(wěn)定,速度快,可以得出準確的結(jié)果。展望未來,CLIA技術(shù)本身一定會不斷改進與完善,朝著更快速、精準、靈敏度高和智能化的方向進步。隨著我們國家高新精密
27、儀器制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展和進步。小型的,更加智能化的化學發(fā)光免疫分析儀器在微型自動化的化學發(fā)光免疫分析系統(tǒng)研制上將取得更大的進步。CLIA必將會為臨床診斷提供非常重要的依據(jù)?;瘜W發(fā)光免疫分析技術(shù)在未來的應用上必將迎來全新的高峰。參考文獻1 Sutherland DR, Anderson L, Keeney M, et al, The ISHAGE guidelines for CD34+cell deter mination by flow cytometry J. J Hematother, 1996,5(3): 213-226.2 Vutyavanich T , Piromlertamorn
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