Как проводится анализ ифа. Анализ ИФА: что это такое? зачем он нужен? плюсы и минусы метода

Анализ ИФА – что это такое? Полное наименование этого метода диагностики называется иммуноферментный анализ крови, и он основан на определении в периферической крови антител различных классов, или иммуноглобулинов, которые вырабатывает человеческий организм.

В практике врача ИФА – анализ занимает очень важное место, когда нужно диагностировать какую – либо инфекционную патологию. Этот анализ показывает не только факт наличия инфекционного заболевания, но так же и стадии патологического процесса. Также не только в отношении возбудителя метод ИФА показан к применению: он используется для диагностики аллергических состояний. Этот тест позволяет выявить проблемы в системе иммунитета, при многих заболеваниях кроветворной системы, аутоиммунных и других расстройствах.

Зачем нужен ИФА?

Все исследователи склоняются к тому, что название «антитело» выбрано слишком неудачно. Но все-таки оно отражает одну важную особенность иммуноглобулинов: они способны связывать и нейтрализовывать вредные вещества, подходя к ним как «ключик» к «замочку». Количество антител в крови отражает не только общую способность организма к защите от инфекций, но так же и способность к образованию циркулирующих иммунных комплексов, которые могут возникнуть при различных аутоиммунных болезнях, например, при ревматоидном артрите или болезни Бехтерева.

Комплексы антител с антигеном (вредным фактором инфекционной природы) – это результат ответной реакции организма на внедрение «чужаков». Поэтому иммунитет учится распознавать их, с помощью лимфоцитов обучает иммунокомпетентные клетки, и они способны продуцировать высокоспецифичные антитела. Так, антитела к вирусу Эпштейна устроены иначе, чем антитела к вирусному гепатиту С, или к кишечной палочке, а anti-HAV, или антитела к вирусу гепатита А – иначе, чем аутоантитела к хрящевой ткани. Именно высокая специфичность, и соответствие иммуноглобулинов инфекционному возбудителю и делает высокую ценность такому лабораторному исследованию, как иммуноферментный анализ крови.

После прочной связи антител и антигенов в единый комплекс (антиген-антитело) вредные факторы утрачивают свою способность к повреждению тканей организма, и затем эти комплексы или нейтрализуются, или лизируются с помощью фагоцитоза нейтрофилами, и, «перевариваясь», покидают организм.

Анализ крови ИФА может показать, с каким определенным болезнетворным фактором сталкивается наш организм, на какой стадии находится процесс взаимодействия организма с инфекцией. После проведенного исследования врач может с высокой степенью уверенности сделать прогноз, назначить определенные виды лечения, а в некоторых случаях даже может определить продолжительность жизни пациента, особенно при хронических вирусных инфекциях, например, при вирусном гепатите С.

Но в некотором случае, в организме вообще нет никаких инфекционных агентов, и антитела по «ошибке» набрасываются на собственные органы и ткани, поскольку иммунокомпетентные клетки получили ложную информацию. Такие заболевания называют аутоиммунными, и иммуноферментный анализ крови также помогает распознать эту хроническую патологию, и помочь в диагностике.

Подробнее об иммуноглобулинах

Всего человеческий организм вырабатывает 5 известных классов антител, которые обозначаются Ig (что расшифровывается как иммуноглобулины), которые принадлежат классам A, M, G, E, и D. Все они имеют большое значение в интерпретации результатов ИФА – анализа. Конечно, комплексов значительно больше, и далеко не все они еще открыты. Но в диагностике разных болезней наиболее ценны первые три типа антител. Анализ крови на ИФА использует максимум информации: момент появления антител в крови, изменение их концентрации в зависимости от времени, срок исчезновения, а также тип специфических антител.

Так, участниками первичного, острого инфекционного процесса являются иммуноглобулины класса М, которые всегда свидетельствуют об острой фазе, даже в том случае, когда клинически болезнь протекает стерто. Характерный пример – безжелтушная форма острого вирусного гепатита В или С. Иммуноферментный анализ крови на гепатиты покажет, что у человека есть острый гепатит, и такие симптомы, как боли в подреберье, сухость во рту, ломота в суставах и другие неспецифические симптомы становятся легко понятными.

Спустя несколько недель эти антитела обнаруживаются во все более исчезающей концентрации, уступая иммуноглобулинам класса G. Они определяются в крови долгие месяцы, и даже годы, и свидетельствуют или о выздоровлении, и тогда могут оставаться пожизненно, формируя прочный иммунитет. Это свидетельствует о мощной защите от антигенов возбудителей. Так, именно антитела этого класса делают человека невосприимчивым к повторным случаям заболевания сибирской язвой и чумой. Но бывают случаи, когда эти антитела не препятствуют при наличии антигенов их вредному влиянию. В таком случае речь может идти о повышении активности хронического процесса.

Прежде всего, нужно понять, что нет такого анализа – «просто кровь на ИФА». Бывает анализ на гепатиты, бывает – на уреаплазму, или на сифилис. Таким образом, сдавать кровь на ИФА можно только прицельно, «заказав» поиск нужной инфекции. Просто так непонятно, зачем сдавать кровь из вены, не зная, что нужно искать. Вот почему метод иммуноферментного анализа – это мощный инструмент, который важен в диагностическом поиске. Только врач может назначить этот анализ, поскольку он целенаправленно ищет инфекцию, для которой характерны данные симптомы. Обычный человек, конечно, может заказать 150 анализов крови методом ИФА на «все инфекции», но это будет неразумным и затратным подходом к диагностике, сдавая анализы на все подряд.

Наиболее востребовано назначение этих анализов при следующих заболеваниях и состояниях:

Различные микробные и вирусные инфекции, симптомы инфекционных заболеваний – сыпь, лихорадка, желтуха, увеличение лимфоузлов, синдром диареи, подозрения на заболевания, передающиеся половым путем.

Помогает методика ИФА при определении уреаплазмы и микоплазмы, сифилиса и хламидиоза, туберкулеза и цитомегаловирусной инфекции, герпеса, вирусных гепатитов и вируса Эпштейн-Барра. В настоящее время около 500 различных инфекций можно верифицировать с помощью метода иммуноферментного анализа,

При подозрении на глистные инвазии, и наличии таких симптомов, как аллергия, эозинофилия в крови, кожный зуд, диспепсия и похудение,

При выявлении аллергенов, которые вызывают отек Квинке, крапивницу, одышку и приступы астматического удушья.

В этом случае выявляются конкретные Ig E, и существуют целые аллергопанели, которые помогут точно определить аллерген – кальмары или креветки, сухой корм для рыбок, содержащий дафнии, домашнюю пыль. При поллинозе этот метод позволяет найти точно тот злак, кустарник или дерево, который вызывает весеннее чихание и слезотечение,

Показан этот метод при подозрении на аутоиммунные заболевания, которые лечат врачи-ревматологи,
При подозрении на опухолевый рост и активность,
В комплексной диагностике иммунодефицитных состояний и ВИЧ – инфекции,
При заболеваниях крови и в трансплантологии, для комплексной оценки иммунитета, например, перед пересадкой печени или почек.

Теперь мы знаем, зачем нужно сдавать кровь на ИФА. Выясним, как проводится это исследование.

Как выполняется анализ?

Классический материал – это венозная кровь пациента. Но при необходимости, можно исследовать самую разную жидкость и ткань: слизь, слюну, цервикальный секрет, цереброспинальную жидкость, стекловидное тело глаза, содержимое пупочного канатика и околоплодные воды. Важно помнить, что прием различных лекарств, избыточная физическая активность, злоупотребление алкоголем, может сильно исказить результаты анализов.

Существуют несколько методов, которые позволяют проводить этот анализ. Чаще всего в клинических лабораториях используют фотометрический способ. При этом используют меченые краской вещества, после реакции которых, и маркировки комплекса антиген-антитело изменяется их окраска. В результате изменяется и оптическая плотность раствора, и это изменение прямо пропорционально концентрации обнаруженных антител. Лабораторные спектрофотометры успешно используются для измерения этих отклонений.

Также для проведения ИФА используется флуориметрический метод, основой которого является флуоресценция. Здесь тоже высчитывается интенсивность флуоресцирующих веществ, которые осели на исследуемых образцах.

Наконец, в иммунологическом анализе используют электрохимические способы определения активности ферментов, которые являются особыми метками для антигенов и антител. Сам иммуноферментный метод чаще всего подразумевает использование таких ферментов, как щелочная фосфатаза, пероксидаза хрена и галактозидаза. Эти ферменты способны связываться с антителами или антигенами и маркировать их вследствие своей активности.

Минусы метода и его плюсы

К очевидным «плюсам» можно отнести демократичную себестоимость анализа, возможность его скринингового использования у широких групп населения, например, при обследовании беременных на ВИЧ. Метод иммуноферментного анализа достаточно спецефичен, и может применяться для контроля качества лечения многих заболеваний. Немаловажно, что анализ готовится быстро, и является простым и безопасным для пациента.

Существует, однако, много «подводных камней». Так, если иммуноглобулины не выявлены, то это еще не говорит о 100% отсутствии заболевания. Ведь на фоне иммунодефицита у организма просто может не «быть сил» на синтез антител. Если у пациента тяжелая печеночная недостаточность, то печень просто не в силах синтезировать белок – строительный материал для антител. В таком случае результат называют серонегативным, и требуется подтверждение инфекции уже прямым и самым совершенным методом исследования – ПЦР, или полимеразной цепной реакцией. В отличие от иммуноферментного анализа, при этом методе выявляется не реакция организма на инфекционный процесс (которая может быть дефектной, или отсутствовать вовсе), при ПЦР определяется непосредственно наследственный материал, или находится сам возбудитель.

– современное лабораторное исследование, в ходе которого ведется поиск специфических антител в крови либо антигенов к конкретным заболеваниям с целью выявления не только этиологии, но и стадии болезни. Результаты ИФА могут выдаваться качественно и количественно.

В настоящее время ИФА применяется в следующих ситуациях:

1) Поиск специфических антител к любому инфекционному заболеванию;
2) поиск антигенов каких-либо заболеваний (инфекционных, венерологических);
3) исследование гормонального статуса пациента;
4) обследование на онкомаркеры;
5) обследование на предмет наличия аутоиммунных заболеваний.

Преимущества метода ИФА:

1) Высокая специфичность и чувствительность метода ИФА (более 90%).
2) Возможность определения заболевания и отслеживания динамики процесса, то есть сравнивание количества антител в разных временных промежутках.
3) Доступность ИФА-диагностики в любом медицинском учреждении.

Относительный недостаток:

1) Выявление иммунного ответа (антител), но не самого возбудителя.

Основные понятия

Перед тем, как прояснить суть метода ИФА, кратко разберемся в некоторых понятиях.
Антитела (или иммуноглобулины - Ig) – специфические белки, вырабатываемые B -
лимфоцитами (иммунные клетки) в ответ на попадание в организм какого-либо инфекционного патогена (вирусы, бактерии, грибы и др). Выделяют иммуноглобулины А (IgA), иммуноглобулины Е (IgE), иммуноглобулины М (IgM), иммуноглобулины G (IgG), иммуноглобулины D (IgD). Отличаются они друг от друга молекулярной формой и массой, периодом полураспада, участием/неучастием в инфекционных процессах, сроками обнаружения с момента инфицирования. Если рассмотреть молекулярный вес, то больше всего он у IgM – это пентамер (950 000 дальтон) в отличие от остальных Ig (от 150 до 200 000 Да), благодаря чему IgM просто не могут проходить через плацентарный барьер. Поэтому обнаружение IgM у ребенка 1 года жизни всегда является признаком наличия инфекции у плода. В сыворотке крови основная масса иммуноглобулинов представлена именно IgG (75-85%), а самая низкая - IgE (0,003%). В инфекционном процессе непосредственное участие принимают только IgA, M, G. IgE являются признаком аллергических реакций и заболеваний, а IgD – можно обнаружить лишь в ткани лимфоузлов и миндалин, играет роль в формировании местного иммунитета.

Антигены – высокомолекулярные вещества органического происхождения, в частности возбудителей инфекционных и других заболеваний, а также вещества различных измененных клеток, образующихся при той или иной болезни (аутоиммунные заболевания, онкология).

Иммунный комплекс – комплекс антиген-антитело, участвующий в иммунном процессе.

На чем основан метод ИФА.

Выделяют несколько разновидностей ИФА (прямой, непрямой, метод блокирования, конкурентный), однако на практике чаще всего используется гетерогенный твердофазный иммунный анализ или ELISA (enzyme linked immunosorbent assay)

Основу иммуноферментного анализа составляет иммунная реакция антигена и антитела с образованием иммунного комплекса: антиген-антитело, в результате которого происходит изменение ферментативной активности специфических меток на поверхности антител.

Простым языком этот процесс можно разделить на несколько этапов:

1) На поверхности лунок планшета доктора, проводящего обследование, находится очищенный антиген определенного возбудителя. При добавлении биологического материала (сыворотки крови) пациента происходит специфическая реакция между этим антигеном и искомым антителом (иммуноглобулином). Это соединение будет выступать «особым антигеном» в следующем этапе.

2) На данном этапе идет образование ИК (иммунных комплексов) - реакция между «особым антигеном» и конъюгатом (это иммуноглобулин, меченый ферментом пероксидазой). Добавляется особый хромоген. Результатом такой ферментативной реакции является образование окрашенного вещества в лунке планшета, интенсивность окраски которого зависит от количества содержащихся в материале пациента иммуноглобулинов (антител).

3) Далее происходит оценка результата: фотометрирование с помощью многоканального спектрофотометра, сравнение оптической плотности исследуемого материала с оптической плотностью контрольных проб, математическая обработка результатов. Количество антител у пациента напрямую зависит от высоты оптической плотности данной лунки.

Обычно на практике используют 96 луночные планшеты.

При измерении оптической плотности (ОП) исследуемой жидкости подсчитывается количество (или концентрация) антител в определенной единице объема. Затем результат сравнивается с контрольным образцом.

Нужно помнить: для каждой тест-системы разрабатываются индивидуальные показатели для учета результатов, показатели нормы и патологии (то есть «референтные значения»). Это нужно учитывать при оценке результатов каждого конкретного исследования. Некорректно интерпретировать результаты одной лаборатории по «референтным значениям» другой лаборатории. Также некорректно сравнивать результаты разных лабораторий между собой.

При постановке реакций ИФА имеет значение и такое понятие как авидность антител.
Авидность антител – это прочность связи антитела с антигеном и то количество антигена, находящегося во взаимосвязи с иммноглобулинами (антителами). Авидность имеет большое значение при оценке предполагаемого срока инфицирования, что чрезвычайно важно при диагностике первичного инфицирования у беременных.

Основа теста на авидность антител состоит из обработки иммунного комплекса (антиген-антитело) раствором мочевины с целью разрушения белка. Высокоавидные связи остаются целыми, а низкоавидные разрушаются. Результат выдается в виде индекса авидности, выражаемого в процентах (%).

Какие заболевания выявляются с помощью ИФА-диагностики?

2. Маркеры аутоиммунных заболеваний и показатели иммунитета человека (общий IgE, общий IgG, общий IgA, общий IgM, общий IgD, секреторный IgA, IgG 2, IgG4, ЦИК-циркулирующие иммунные комплексы, IgA и IgG к глиадину и другие)

3. Онкологичсекие маркеры (ФНО – фактор некроза опухоли, РЭА – раково-эмбриональный антиген, ПСА – простатспецифический антиген, ХГ – хорионический гонадотропин, СА 125, альвеомуцин и многие другие)

4. Репродуктивные нарушени я (эстрадиол, прогестерон, пролактин, тестостерон, АФП- альфафетопротеин, ФСГ – фолликулостимулирующий гормон и другие)

5. Заболевания щитовидной железы (свободные и связанные Т3, Т4, тиреоглобулин, тиреопероксидаза – ТПО, тиреотропный гормон - ТТГ).

Данный список представлен далеко не всеми заболеваниями, которые диагностируются с помощью иммуноферментного анализа.

Материал для ИФА анализа и правила его забора

Наиболее распространенный материал для реакции ИФА – это сыворотка крови пациента, взятая натощак. Материалом также могут служить спинномозговая жидкость, околоплодные воды, содержимое стекловидного тела, слизь цервикального канала и уретры, мазки.

Подготовка пациентов к сдаче материала для ИФА

Сроки изготовления ИФА

Иммуноферментный анализ материала проводится быстро, в течение суток. Задержки могут быть в разных лабораториях из-за накопления определенного количества сывороток.

Возможные результаты ИФА-диагностики

При оценке результатов на конкретные инфекции имеет значение класс обнаруженных антител и их количество. От этого зависит не только вопрос этиологии инфекции (есть она или нет), но и предполагаемая стадия заболевания (острая, хроническая), а также наличие активной инфекции (острой или обострения хронической) на момент обследования.

Каковы приблизительные сроки появления антител (иммуноглобулинов - Ig)?

Самыми ранними антителами являются IgM . Выявить их можно через 1-3 недели после возможного инфицирования, что характеризует острую фазу инфекционного процесса. Вторая ситуация появления антител IgM – активация (или обострение) хронического процесса. Антитела IgM циркулируют в среднем около 3х месяцев, затем их количество постепенно исчезает. Однако у некоторых пациентов следовые количества IgM могут обнаруживаться в течение 1-2х лет с момента инфицирования.

Современные тест-системы обладают высокой чувствительностью, вследствие чего встречаются неспецифические ложноположительные результаты (нередко у беременных). Поэтому у данной группы пациентов положительные IgM нужно перепроверять!

Антитела IgA появляются через 2-4 недели после инфицирования, но в количестве, достаточном для обнаружения – через месяц. Сывороточные IgA синтезируются плазматическими клетками селезенки, лимфоузлов и слизистых оболочек,Секреторные IgA концентрируются на слизистых оболочках для выполнения своей защитной функции – участвуют в местном иммунитете.

С 4й недели после инфицирования начинают появляться антитела IgG . При большинстве инфекций титр их постепенно увеличивается с максимумом в разные сроки (в среднем через 1,5-2 мес), далее титр остается на невысоком уровне и указывает на иммунитет. При некоторых заболеваниях (микоплазмоз, хламидиоз, трихомониаз) уровень IgG не бывает высоким, снижается существенно из-за отсутствия иммунитета при данных инфекциях.

Варианты обнаружения антител разных классов:

Изолированное обнаружение антител IgM предполагает наличие первичного
инфицирования.
- Одновременное выявление в крови IgM и IgG характерно для первичного инфицирования
в предыдущие 2-3 месяца, а также при обострении хронического заболевания. Следовательно, при беременности наличие IgM не всегда является признаком первичного инфицирования.
- Выявление изолированно IgG может указывать как на иммунитет к данному заболеванию,
так и на хроническую инфекцию. Во второй ситуации имеет значение и количество антител (титр), и изменение этого титра в динамике. Обычно исследования проводят с интервалом в 2-4-6 недель.
- Обнаружение IgA изолировано или с IgM указывают на первичную инфекцию. При
появлении IgA вместе с IgG предполагается активация хронической инфекции (в среднем 2 недели от момента обострения).

Определение авидности антител IgG является прекрасным дополняющим этапом диагностики первичной инфекции от давнего заражения, что имеет свое клиническое значение, прежде всего, при оценке риска внутриутробного заражения плода. Обнаружение низкоавидных IgG указывает на первичную инфекцию и выявляются в среднем спустя 4-6 месяцев после инфицирования, реже дольше. Низкоавидные IgG требуют других лабораторных подтверждений первичного инфицирования (IgM). Высокоавидные антитела являются либо признаком хронического заболевания и его обострения, либо сформировавшегося иммунитета.

Особенности у детей грудного возраста: у детей до года, а иногда и 1,5 лет в крови циркулируют материнские IgG к разным инфекциям (то есть произошло их проникновение через плаценты от матери к плоду в период внутриутробного развития). Она не являются сами по себе признаком наличия инфекции в настоящем. Если же в такjм возрасте обнаруживаются IgM (напомним, что материнские IgM проникнуть через плаценту не могут), то это признак внутриутробного инфицирования или приобретенной после рождения инфекции.

Количественный ИФА-метод

Результат ИФА-диагностики (с помощью иммуноферментного анализатора) выдается в определенных единицах измерения:
- Оптическая плотность (ОП) пробы – концентрация специфических антител в единице объема. Чем выше ОП пробы, тем выше концентрация антител. В некоторых результатах говорится о коэффициенте позитивности (КП) – это тоже оптическая плотность образца.
- Единицы концентрации антител (нанограмм/ миллилитр или нг/мл).
- В виде титров сывороток: 1:20, 1:40, 1:100, 1:200, 1:400, 1:800, 1:1200 и так далее. Диагностические титры (при которых ставится диагноз именно болезни, а не факт инфицирования) для разных болезней разные.
- В виде символов – «+», «-», «?» (+, ++, +++, ++++).
- В виде качественной оценки по заданному критерию (положительно или отрицательно).

Правильно оценить количество антител, вариант классового выявления иммуноглобулинов, а, следовательно, выставить стадию болезни и необходимость лечения может только врач.

Нельзя забывать, что для любой тест-системы разрабатываются свои «референтные значения» (варианты нормы), при превышении которых и диагностируется то или иное заболевание (варианты патологии). Для разных тест-систем «референтные значения» различные.

Корректное сравнивание результатов ИФА, взятых в динамике, возможно только в случае их изготовления в одной и той же лаборатории.

Врач инфекционист Быкова Н.И.

Содержание

Современная диагностика не обходится без лабораторных высокочувствительных анализов. Раньше для установления причины заболевания и обнаружения возбудителя инфекции врачи проводили разные микроскопические многоступенчатые исследования. Сегодня, чтобы опровергнуть или подтвердить первоначальный диагноз, надо сделать единственный тест – иммуноферментный анализ (ИФА). Данное лабораторное исследование помогает оценить состояние здоровья человека и диагностировать гематологические, онкологические, аутоиммунные, инфекционные патологии.

Что такое иммуноферментный анализ крови

Метод иммуноферментного анализа – это современное лабораторное исследование крови на присутствие в ней антигенов, антител к возбудителям и вирусам болезни. Метод ИФА помогает врачу выявлять этиологию заболевания, определять ее фазу, давность происхождения, уровень опасности для человека и вносить в лечение необходимые корректировки . Чаще других при иммуноферментном анализе исследуют наличие антител групп M и G. Что они из себя представляют?

При попадании патогенного микроорганизма в кровоток, иммунная система включает защитную реакцию в виде выделения антител (иммуноглобулинов). Эти вещества связываются с клеткой и выявляют, является ли она частью организма или пришла извне. Если система установила, что микроорганизм чужеродный, то число антител возрастает с целью борьбы с болезнетворным вирусом. Иммуноглобулины (Ig) бывают нескольких видов: одни появляются в период инфицирования, другие остаются на протяжении всей жизни, вырабатывая стойкий иммунитет. Антитела в медицине обозначаются: A, D, E, M, G.

Методом ИФА исследуют кровь, хотя существует и другие виды иммуноферментного анализа. Как правило, они различаются типом взятой жидкости, на основании которой далее проводится изучение состава и определение наличия антигенов. При этом для исследования берется как кровь человека, так и другие жидкости:

содержимое стекловидного тела;
слизь из цервикального канала и уретры;
околоплодные воды;
мазки;
спинномозговая жидкость.

Показания к назначению

аллергических реакций;
иммунодефицита;
недугов вирусного происхождения (гепатит, герпес, вирус Эпштейна-Барр, цитомегаловирус);
венерических болезней, передающихся половым путем ЗППП (уреаплазма, сифилис, трихомонада, хламидиоз, микоплазма);
болезней печени;
нейросифилиса (инфекционное поражение ЦНС (центральной нервной системы)).

Анализ крови на ИФА часто проводится во время предоперационного комплексного обследования для определения уровня гормонов и оценки качества проводимого лечения. Высокая точность полученных данных помогает врачу иметь представление о развернутой картине состояния здоровья. При этом получение результатов происходит за короткий временной промежуток, что позволяет отслеживать динамику развития заболевания.

Преимущества метода

Бесспорными плюсами метода ИФА крови является высокая чувствительность, т.е. возможность определить искомое вещество, даже при малой его концентрации; и специфичность, подразумевающая безошибочность диагностики . Кроме того, исследование сыворотки крови методом ИФА имеет следующие преимущества:

Недостатки

Главным недостатком иммуноферментного анализа крови считается то, что при проведении исследования врач заранее должен иметь предположение о природе болезни. При диагностике инфекционных заболеваний нельзя случайно найти возбудителя и установить его иммуноферментные свойства. Тест лишь способен указать на наличие антител в крови пациента, косвенно свидетельствующих о присутствии вредоносного микроорганизма.

Кроме того, при нарушении техники выполнения или неправильной подготовке, анализ может показать ложноположительный или ложноотрицательный результат . Исследование сыворотки крови ИФА – точный, но при этом дорогой метод, поэтому к нему следует обращаться в крайних случаях. Интерпретацию результатов надо доверять лишь квалифицированному специалисту.

Подготовка

Иммуноферментный анализ необходимо проводить, придерживаясь рекомендаций врача, т.к. на результаты исследования часто влияют разные внешние факторы. Основные правила подготовки к ИФА:

венозную кровь надо сдавать строго натощак (в норме, последний прием пищи должен быть за 12 часов до исследования);
необходимо накануне проведения анализа исключить прием любых лекарственных препаратов (если пациент принимает антигистаминные (противоаллергические) средства, следует проконсультироваться с доктором о том, за сколько до начала ИФА надо их отменить);
нельзя перед обследованием курить и пить алкогольные напитки, т.к. это негативно повлияет на результат;
следует обязательно выспаться перед анализом;
надо исключить любые физические нагрузки, стрессовые факторы;
диагностика большинства гормонов женской репродуктивной системы потребует взятия крови в определенные дни менструального цикла.

Как проводится

Для проведения иммуноферментного анализа у пациента берется кровь из локтевой вены строго натощак. Больной заранее должен сообщить врачу о наличии болезней и принимаемых препаратах, чтобы результаты исследования не были искажены. Как правило, все лекарства надо прекратить пить за 16 дней до ИФА. Ощущения при проведении процедуры похожи на взятие крови во время биохимического анализа.

Материал отправляют в лабораторию, где из крови выделяют сыворотку, в которой находятся антитела. Полученный состав помещают в пробирку с антигенами. Это могут быть самые разные аллергены (молоко, шерсть, пыльца, цитрусовые), возбудители вирусных и инфекционных болезней и другие. После получения реакции все остатки сыворотки сливают. При помощи специальных индикаторов специалисты определяют количество антител. Срок выполнения ИФА зависит от лаборатории. Как правило, результаты исследования могут предоставить в срок от двух дней до недели .

Расшифровка ИФА

Иммуноферментный анализ крови помогает определить наличие в организме антител. Существуют несколько классов иммуноглобулинов:

IgM. Появляются самые первые после заражения. Наличие данных антител указывает на появление болезни в любом случае, т.к. у здорового человека этот класс отсутствует. Как правило, иммуноглобулины IgM присутствуют в крови примерно 6 недель.
IgA. Антитела содержатся в большом количестве в слизистых оболочках, защищая организм от проникновения патогенных микробов. Если у пациента присутствует данный класс, необходимо интенсивнее бороться с болезнью. Ведь иммуноглобулины А возникают лишь при хроническом заболевании. Исчезновение IgA свидетельствует об уничтожении инфекции.
IgG. Иммуноглобулины данного класса свидетельствуют о том, что человек либо является носителем инфекции, либо уже перенес заболевание. Данные антитела вырабатываются после IgM через месяц после заражения. Иммуноглобулины класса G могут присутствовать в организме на протяжении 5-6 лет, защищая его от рецидива заболевания, а при сифилисе такие антитела находятся пожизненно.

При проведении анализа ИФА в детском возрасте (до 1,5 лет) следует учитывать, что кровь ребенка содержит антитела IgG матери к инфекциям. Хотя это не означает, что малыш болен, скорее данный факт – норма. Наличие класса M свидетельствует о внутриутробной или приобретенной после рождения инфекции, т.к. антитела IgM матери не способны проникать в детский организм через плаценту. Расшифровка возможных комбинаций наличия или отсутствия антител 3 классов представлена в таблице:

Расшифровку результатов ИФА должен производить квалифицированный врач . Как правило, (+) говорит о положительном исходе анализа, а (-) – об отрицательном. Результат, который показывает отсутствие или наличие вещества, именуется качественным. Иногда его дополняет количественный, который отображает число различных веществ в организме. Часто тест-система имеет собственные референтные (соотносимые) значения. Превышение таких показателей означает наличие патологий у пациента.

Противопоказания

Кардинальных противопоказаний для проведения иммуноферментного исследования не выявлено. Иногда при беременности, когда у пациентки наблюдается непрерывное изменение гормонов в крови, может понадобиться неоднократное проведение анализа для более достоверного результата. Диагностический метод не рекомендуется использовать после:

хирургических вмешательств;
гемолиза (разрушения эритроцитов);
переливания крови;
взятия пункции или биопсии биологического материала.

Цена иммуноферментного анализа крови

Стоимость исследования ИФА зависит от политики медицинского учреждения, вида анализа и определяемого антигена, т.к. исходя из этих факторов, рассчитывается цена реагентных наборов и устанавливается сложность проведения исследования. Как правило, иммуноферментный анализ крови – это общедоступная процедура, средняя стоимость метода варьируется от 300 до 2000 рублей. Примерные цены на иммуноферментный анализ крови в Москве представлены в таблице:

Видео

Диагностические методики современности дают возможность в условиях лаборатории выявить то или иное заболевание с помощью специальных анализов. К одним из таких стоит отнести иммуноферментный анализ крови, благодаря которому можно подтвердить предварительно поставленный диагноз.

Иммуноферментный анализ ИФА является одним из самых эффективных и современных способов, позволяющих выявить , нарушения, связанные с иммунными и гормональными сбоями, а также онкологические процессы. Во время проведения анализа в крови можно обнаружить антитела, вырабатывающиеся при наличии в организме инфекции. Учитывая этот нюанс, обнаружить болезнь можно даже на самом раннем этапе её развития.

Что лежит в основе методики

В основе результатов ИФА анализа лежит получение химических реакций на ферменты, служащие особенными опознавательными знаками для распознания антител. Следовательно, во время иммунохимических реакций антитела начинают взаимодействовать с некоторыми антигенами. Всё это даёт основания утверждать, что ложные результаты при сдаче крови на ИФА минимальны.

Исследование позволяет определить количество иммунных клеток, их свойства, а также наличие необходимых антител

Положительным результат считается тогда, когда обнаруживается окрашивание раствора. Окрас сигнализирует о том, что антигены взаимодействуют с антителом. В случае когда ничего подобного не происходит, результат является отрицательным.

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.

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. 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.

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 плотносги от концетрации (рис. 2).

Рисунок 2. Прямой ИФА.

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

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 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).

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.

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 (рис.4).

Рисунок 3. Непрямой ИФА для выявления антител.

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 (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.

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

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.

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.

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.

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).

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 (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.