Immunaffinitás kromatográfia ELISA ELSŐDLEGES ANTIGÉN – ELLENANYAG KAPCSOLÓDÁSON ALAPULÓ PREPARATÍV ÉS ANALITIKAI MÓDSZEREK (1.) Immunaffinitás kromatográfia ELISA

AZ IMMUNOESSZÉK ÉRZÉKENYSÉGE

ELLENANYAG TISZTÍTÁS ANTIGÉN IMMUNSZORBENSEN oszlop polimer gyöngyök oszlop töltelék affinity purified antibody : a katalógusokból rendelhető ellenanyagokat ezzel a módszerrel tisztítják. rákötött antigének

A TISZTÍTÁS LÉPÉSEI Tisztítandó ellenanyagok hozzáadása Kötődés Mosás Elúció

ANTIGÉNTISZTÍTÁS Tisztítandó oldat felvitele Kötődés Mosás Elúció oszlop Kötődés oszlop töltelék Mosás polimer gyöngy Elúció hozzákötött antigén specifikus ellenanyagok Tisztított antigén

IMMUNPRECIPITÁCIÓ egy adott fehérje izolálása és koncentrálása sok fehérjét tartalmazó mintákból fehérje kölcsönhatások vizsgálata (pl. jelátvitelben résztvevő molekulák vizsgálata) A bakteriális A/G fehérje egy rekombináns fúziós fehérje, mely erősen kötődik az immunglobulinok Fc-régiójához. http://en.wikipedia.org/wiki/Immunoprecipitation

ELISA Enzyme Linked Immune Sorbent Assay ELISA plate (lemez) lyuk avagy kút Különböző lemezek – különböző természetű molekulákhoz

felülethez, vagy ellenanyagokhoz kötődő antigének/ellenanyagok enzyme linked immune sorbent enzim felülethez, vagy ellenanyagokhoz kötődő antigének/ellenanyagok ellenanyaghoz konjugált enzim

AZ ELISA VIZSGÁLATBAN AZ MENNYISÉGÉVEL ARÁNYOS MÉRTÉKŰ VÁLTOZÁST DETEKTÁLUNK Az enzimaktivitás mértékére a katalizált színreakció mértékéből következtethetünk Hasonló elméleti alapokon nyugszik az összes elsődleges antigén-ellenanyag kölcsönhatáson alapuló immunoassay

Szekunder ellenanyagok AZ ELISA, IMMUNHISZTOKÉMIA, CITOMETRIA SORÁN HASZNÁLT MÓDSZEREK ALAPTÍPUSAI Direkt módszer Indirekt módszer Jelzés Szekunder ellenanyagok Jelzés Primer ellenanyag Antigén

Enzim-antienzim rendszer AZ ELISA, IMMUNHISZTOKÉMIA, CITOMETRIA SORÁN HASZNÁLT MÓDSZEREK ALAPTÍPUSAI Enzim-antienzim rendszer PAP – peroxidáz / anti-peroxidáz APAAP – alkalikus foszfatáz / anti-alkalikus foszfatáz Enzimek A primer ellenanyaggal azonos (izo)típusú enzim-specifikus ellenanyag Szekunder ellenanyag (faj v. izotípus specifikus) Primer ellenanyag Antigén

Biotin-avidin rendszerrel kombinált indirekt módszerek AZ ELISA, IMMUNHISZTOKÉMIA, CITOMETRIA SORÁN HASZNÁLT MÓDSZEREK ALAPTÍPUSAI Biotin-avidin rendszerrel kombinált indirekt módszerek Az avidin nagy affinitással képes a biotint kötni Egyszerű ABC Avidin Biotin Complex Jel felerősítése Avidin-enzim komplexek Biotin-enzim komplex Biotin = B7-vitamin / H-vitamin Avidin = tojásból izolált molekula, mely az eddig ismert legerősebb másodlagos kölcsönhatást kialakítva köti a biotint (Feltételezhetően antibakteriális tulajdonsága miatt található meg a tojásokban. Egyes Streptomyces baktériumfajok is termelnek avidint (streptavidin) mely a kolonizációban biztosít számukra előnyt a többi megtelepedni próbáló baktériumfajjal szemben.) Avidin Biotinált ellenanyag Antigén

KOMBINÁLT „SZENDVICS” ELISA Kis koncentrációjú antigének (pl. citokinek, hormonok) kimutatása szendvics technikával. Szérumok, nem tiszta oldatok vagy keverékek esetén is ez használható (pl. liquor). nem kötődő anyagok kimosása citokin specifikus ”capture” ellenanyagok kitapasztása felesleges fehérjék kimosása telítés: a szabad plasztikfelület beborítása aspecifikus fehérjével felesleges ellenanyagok kimosása felesleges konjugátum kimosása citokin tartalmú minta hozzáadása eltérő antigén determinánst felismerő biotinilált ellenanyagok hozzáadása avidinnel konjugált enzim hozzáadása színreakcióhoz szükséges anyagok hozzáadása

BIOAKTÍV ANYAGOK KIMUTATÁSA hCG (human coriogonadotropin) – terhességi tesztek Tumor antigének kimutatása Citokinek, hormonok kimutatása doppingvizsgálatok: EPO (erithropoetin), szteroid származékok kimutatása szendvics technikával vagy kompetitív tesztekkel

TUMORDIAGNOSZTIKA A tumor specifikus (TSA,TSTA) és tumor asszociált (TAA) antigéneket felismerő ellenanyagok felhasználhatóak a diagnosztikában Szendvics technikával ezek az antigének kimutathatóak Tumor Ag specifikus capture ellenanyaggal (a kit része) fedett felület Tumor Ag specifikus detektor/reporter ellenanyag (a kit része) Tumor antigén (pl. a beteg szérumából) Prosztata daganatok prosztata-specifikus antigén (PSA): Szérum koncentrációja magas a prosztata rákos, benignus prosztata hiperpláziás (BPH) és prosztatitiszes páciensekben  nem specifikus, de a PSA szérum szintje korrelál a prosztata daganat méretével és a klinikai állapotával (monitorozásra alkalmas) hasonlóan felhasználható a prosztataspecifikus savas foszfatáz (PAP) mennyiségi kimutatása a szérumból

Pajzsmirigy daganatok: Hólyagrák: Az urothel sejtek NMP22 nukleáris mátrix proteinje egészséges emberekben csak kis mennyiségben található meg a vizeletben → megemelkedése diagnosztikus marker Pajzsmirigy daganatok: A szérum tireoglobulin (hTG) megemelkedett szintje diagnosztikus marker Alfa Fötoprotein (AFP) : 68kD-os protein, amit az embrionális máj és szikzacskó termel. Megjelenhet az anya szérumában is (transzplacentális transzfer). Születés utáni egy év alatt alacsony szérumszintre csökken le (<9ng/ml). Magasabb koncentrációja leggyakrabban máj-, petefészek- és hererákkal, preszakrális teratokarcinómákkal, de egyéb daganatokkal is összefüggésben lehet. Carcinoembryonic Antigen (CEA) sejtadhézióban vesz részt. Normális esetben csak az embrionális fejlődés során van jelen. Colorectális és egyéb carcinomát hordozó egyénekben megemelkedik a szérumszintje. Változásának nyomon követésével következtetni lehet a terápia hatékonyságára. tireoglobulin: pajzsmirigyhormon szintézis alap molekulája (kolloid) NMP22: korai stádiumban kimutatható a hólyagrák – monoklonális ellenanyagot használó eljárás – követésre is alkalmas Her-2/neu protein: 185 kD-os transzmembrán glikoprotein, tirozin kináz receptor. Az emlődaganatok 20-30%-ban a tumorsejtek emelkedett mértékben expresszálják. Immunterápia során a működése blokkolható specifikus ellenanyaggal (Herceptin), ezért jelenlétét immunhisztokémiával, vagy immunfluoreszcenciás eljárással mutatják ki biopsziás mintákban.

HER-2/NEU RECEPTOR SZEREPE AZ EMLŐRÁKBAN ÉS A MONOKLONÁLIS HERCEPTIN TERÁPIA MECHANIZMUSA

EGYSZERŰ INDIREKT ELISA LÉPÉSEI Antigén specifikus ellenanyag, vagy az antigén egyszerű kimutatásához Példa: HIV fertőzöttség diagnosztikája a páciensben megjelenő HIV specifikus ellenanyagok kimutatásával - rekombináns HIV fehérje, vagy annak megfelelő szintetikus peptid segítségével felesleges antigén kimosása felesleges fehérjék kimosása az antigén kitapasztása (coating avagy fedés) felesleges ellenanyagok kimosása telítés: a szabad plasztikfelület beborítása aspecifikus fehérjével specifikus ellenanyagok hozzáadása enzimmel konjugált szekunder ellenanyagok hozzáadása színreakcióhoz szükséges anyagok hozzáadása HIV burokfehérje, vagy nagy méretű szintetikus peptid

FERTŐZÉSEK DIAGNOSZTIKÁJA Mivel szabad vírus antigének és vírus részecskék nem minden esetben detektálhatóak kellő hatékonysággal (pl. látencia), ezért helyette inkább a szervezetben képződött vírus specifikus ellenanyagokat mutatják ki a fertőzés diagnosztizálásakor. emberi Ig specifikus jelölt ellenanyagok jelzik a specifikus ellenanyagok jelenlétét a fertőzött személy szérumában található vírus specifikus ellenanyagok hozzákötnek az antigénhez vírus antigénnel fedett ELISA lemezek készen kaphatóak ILYEN ELVEN MŰKÖDIK: Epstein-Barr Virus (EBV) teszt kit → EBNA-1 (EBV nukleáris antigén) segítségével mutatják ki az ellene termelt IgG-t HIV diagnosztikai kitben → rekombináns HIV antigénnel anti-HIV antitestek kimutatása vérből, plazmából, szérumból vagy akár beszáradt vérfoltból Toxoplazmózis (Toxoplazma gondii – egysejtű parazita) → Toxoplazma elleni IgM kimutatás A toxoplazmózis terhesség során veszélyes akkor, ha az anya elsődleges fertőzésben szenved. Ekkor IgM típusú ellenanyagok termelődnek a fertőzés hatására, melyek transzplacentálisan nem szállítódnak és így nem nyújtanak védelmet a magzat számára. látencia – sok vírus képes a szervezetben inaktív, az immunrendszer számára sem látható módon létezni az életciklusának bizonyos szakaszaiban toxoplazma fertőzöttség és megemelkedett fiú születésszám: Naturwissenschaften. 2007 Feb;94(2):122-7. Epub 2006 Sep 30. http://www.frozenevolution.com/effect-parasite-toxoplasma-gondii-sex-ratio-human-beings

AUTOIMMUNITÁS A különféle autoimmun folyamatokban megjelenő autoantitesteket is hasonló módszerekkel detektálják Pl.: SLE (szisztémás lupus erythematosus): Immunkomplex betegség, melyben számos autoantigén ellen kimutathatóak autoantitestek. A leggyakoribb antitest a kettős szálú DNS elleni antitest (az SLE-ben szenvedő betegek 60%-ában kimutatható). Anti-ENA antitestek számos szisztémás AIB-ben megfigyelhetők (ld. Ouchterlony-módszer). I típusú (autoimmun) diabétesz diagnosztikája a sziget sejt antigének elleni autoantitestek kimutatásával ELISA vizsgálat segítségével: glutaminsav dekarboxiláz (GAD65): a prediabetikus személyek 70-90%-ban és a diabetikus betegekben specifikus ellenanyagot találni ellene IA-2 (tirozin foszfatáz-szerű protein): az I típusú diabeteszes betegek 50-75%-ban és közvetlenül a betegség megjelenése előtti állapotban specifikus ellenanyagot találni. Ilyen ellenanyagok megtalálhatóak egyes GAD ellenanyag negatív személyekben is, ezért független diabetesz markernek tekinthető. inzulin: a legfőképp de nem kizárólagosan autoimmun diabeteszes fiatal gyermekekben (<5 éves) találni ellenanyagot, (megemlítendő, hogy ezek az ellenanyagok nem megkülönböztethetőek azoktól, melyek az inzulin terápia során a szervezetben termelődnek)

SZÉRUM ELLENANYAG IZOTÍPUSOK MEGHATÁROZÁSA A szervezetben jelenlevő antigén specifikus ellenanyagok utalnak az antigén jelenlétére (lásd pl. vírusfertőzések diagnosztikájánál). Az így kimutatott ellenanyagok izotípusa utalhat arra, hogy friss, perzisztáló fertőzésről (IgM ellenanyag dominancia), vagy korábbi fertőzést követő memória válasz eredményéről van-e szó (IgG ellenanyag dominancia). Anti-izotípus specifikus ellenanyagokkal ez eldönthető. anti-IgM anti-IgG IgM IgG antigén Megemelkedett szérum IgE szintet tapasztalni atópia esetén, bizonyos autoimmun betegségekben, és egyes parazita fertőzések esetében Egyes immundeficienciákban az ellenanyag alosztályok koncentrációja eltér a normálistól (hiper IgM szindróma) (lásd a korábbi mielóma multiplex esettanulmányt is) ellenanyag capture-ellenanyag a szérum ellenanyaga izotípus specifikus ellenanyag

KOMPETITÍV ELISA Érzékenysége miatt szolubilis fázisban levő kis mennyiségű antigén kimutatásához használják. A mintában jelenlevő ismeretlen mennyiségű oldott antigén hozzáköt az ellenanyagokhoz, és így gátolja azok hozzákötődését a rendelkezésre álló, korábban a szilárd fázishoz tapasztott tisztított antigénhez. - A tisztított antigén kitapasztása a szilárd fázishoz és blokkolás - Az ismeretlen mennyiségű, szolubilis antigént tartalmazó vagy nem tartalmazó minta hozzáadása Jelölt ellenanyag hozzáadása, kötődés - Mosás - Kromogén anyagok hozzáadása

pl. Human Chorio-Gonadotropin kimutatása szérumból vagy vizeletből Mindenki látott már ehhez hasonló diagnosztikai eszközöket, vagy ha nem, találkozni fog velük későbbi pályafutása során pl. Human Chorio-Gonadotropin kimutatása szérumból vagy vizeletből (terhességi teszt) Ezek az eszközök is az ELISA esetében már megismert elsődleges antigén-ellenanyag specifikus kapcsolódását kihasználó technikán alapulnak!

hCG KIMUTATÁSA IMMUNKROMATOGRÁFIÁS TESZTCSÍKKAL elölnézet oldalnézet abszorbciós rész (cellulóz, papír) kontroll ellenanyag sáv nitrocellulóz membrán hCG csapda ellenanyag sáv jelölt ellenanyagokkal átitatott üvegfilter (A jelzés szabad szemmel is látható!) abszorbciós lap, mintafelviteli rész Az „ellenanyaggal átitatottság” valószínűleg liofilizátumot jelent vizeletminta

a jelölt ellenanyagra specifikus ellenanyagok kontroll sáv teszt sáv van hCG nincs hCG kontroll ellenanyag sáv hCG csapda ellenanyag sáv A tesztcsíkook egy adott antigén koncentráció tartományra vannak belőve!!! Ennél a formánál a nagyon magas hCG koncentráció fals negativitást mutatna! : (hook effect – a sok szabad hCG ráköt a csapda sávra és az ellenanyaggal jelölt hCG már nem tud kikötni rá) jelölt ellenanyagok Analóg a szendvics ELISÁval hCG

Ugyanez kompetitív rendszerben kontroll sáv teszt sáv van hCG nincs hCG kontroll ellenanyag sáv a jelölt ellenanyagra specifikus ellenanyagok hCG sáv ( kikötött hCG) Analóg a kompetitív ELISÁval

kolloidális arany („surface plasmon” rezonancia színek) Az ellenanyagon található jelzés szabad szemmel is megfigyelhető, így nincs szükség enzimes folyamatokra, és egyéb reagensekre: kolloidális arany („surface plasmon” rezonancia színek) festékkel töltött latex gyöngyök Az eljárás szemikvantitatívá tehető Immunkromatográfiás tesztcsík egyéb felhasználási lehetőségei: élelmiszervizsgálat során toxinok kimutatása kolloidális méretű nemesfém partiulumoknak speciális fényelnyelési, gerjesztési, fényszórási sajátságai lehetnek, aminek eredményeképp intenzív színjelenséget tapasztalni. (élénk színűnek látszanak) A jelenség a localized surface plasmon resonance (LSPR) –hoz tartozik. Aflatoxins are naturally occurring mycotoxins that are produced by many species of Aspergillus, a fungus, the most notable ones being Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus. Aflatoxins are toxic and among the most carcinogenic substances known.  After entering the body, aflatoxins may be metabolized by the liver to a reactive epoxide intermediate or hydroxylated to become the less harmful aflatoxin M1 „Fáraó átkának” egy racionálisabb magyarázata Pl.: kompetitív immunkromatográfiás tesztcsíkok aflatoxin detektálására

ELKÉSZÜLT ELISA LEMEZEK

A KONCENTRÁCIÓ MEGHATÁROZÁSA Valamilyen indikátor mennyiségi jellemzője utal a koncentrációra pl.: szín (abszorbancia, optikai denzitás) fluoreszcencia sejtszám (pl. növekedési hormon koncentráció meghatározása) Számszerűsíthető értéket ismert koncentrációjú mintával való összehasonlítás segítségével kaphatunk (standard) A sztenderddel összehasonlítás alapja: Ha két minta abszorbanciája azonos  koncentrációjuk is azonos DE EZ CSAK RÉSZBEN IGAZ!!!!

Ez az a tartomány, ami a koncentrációt jellemző értékeket ad A standard hígítási sora OD Ismeretlen koncentrációjú minta Az összehasonlíthatósághoz az ismeretlen mintából is hígításokat kell csinálni! Ez az a tartomány, ami a koncentrációt jellemző értékeket ad Az optikai denzitás alpján bármelyik lehetne ? 500 250 125 62 31 16 7.8 3.9 1.9 1000 0.97 0.49 0.24 0.12 0.061 0.030 0.015 0.007 0.004 koncentráció Szerencsés esetben, a minta OD-je a lineáris szakaszra esik, és nem kell hígítani.