Методом ифа что это

Для проведения комплексной оценки состояния организма применяется ИФА-метод проведения диагностики. Иммуноферментный анализ крови предназначен для диагностирования инфекционных, гематологических, первичных и вторичных иммунодефицитов.

Многие пациенты интересуются методом ИФА: что это, для чего проводится исследование. Иммуноферментный анализ начал использоваться сравнительно недавно. Изначально с его помощью изучались антигенные структуры, и он проводился только в научных целях. Затем ученые пришли к выводу, что при помощи ферментов можно выявить специфические антитела, возникающие в ответ на протекающее заболевание.

Изначально эта методика применялась только узкопрофильными медицинскими учреждениями, в основном на станциях переливания крови. Особое значение имеет метод ИФА для выявления ВИЧ-инфекции.

На сегодняшний день этот метод имеет широкую сферу применения. Современные лаборатории используют его для диагностирования:

  • опухолей;
  • гормональных нарушений;
  • инфекций;
  • хронических или перенесенных ранее инфекционных процессов;
  • гельминтов.

Если в организме протекает инфекционный процесс, то этот вид диагностики считается наиболее оптимальным для определения типа заболевания.

Метод ИФА — что это, какова суть этого вида исследования? Этот и многие другие вопросы интересуют пациентов. Основой этого способа диагностики считается связывание иммунных клеток организма с антигенами возбудителей инфекции. Получившийся комплекс определяют при помощи специального фермента.

Чтобы понять принцип метода ИФА, нужно знать, как проходит реакция антиген-антитело. Антиген – чужеродная для организма молекула белкового происхождения, которая проникает вместе с инфекцией. Частички чужой крови, несовпадающие по группе, также считаются антигенами. В организме они провоцируют иммунную реакцию, направленную на защиту от чужеродных веществ. Поэтому тело человека вырабатывает антитела – иммуноглобулины, способные присоединяться к антигенам, образуя иммунный комплекс. Такие соединения намного легче распознаются и уничтожаются клетками иммунитета.

Реакцию на наличие таких иммунных комплексов проводят в лабораторных условиях, применяя уже готовые соединения, чтобы определить, есть ли в крови подобные им.

Суть метода ИФА достаточно простая, однако из-за того, что анализ крови проводится для выявления многих инфекций и болезней, существует несколько его разновидностей. Каждый отличается схемой проведения и областью применения. Может быть прямой или непрямой ИФА. Прямой метод подразумевает под собой то, что применяются обездвиженные антитела, реагирующие с антигенами. Основным плюсом такого метода является то, что все процессы можно автоматизировать, а значит, диагностика занимает немного времени.

Непрямой метод подразумевает, что применяются антитела вторичного характера. А на твердой фазе обездвиживается антиген. Анализ позволяет определить антитела к различным антигенам. Это помогает достигнуть более точного результата, однако метод отличается сложностью.

Лабораторные исследования методом ИФА имеют множество преимуществ в сравнении с другими способами диагностики. К основным можно отнести такие:

  • высокая чувствительность;
  • стабильность при хранении ингредиентов;
  • скорость проведения диагностики;
  • можно применять небольшое количество исследуемого материала;
  • есть возможность автоматизации всех процессов;
  • можно выявить инфекцию на самых ранних стадиях.

Этот метод диагностики универсальный, поэтому подходит для проведения массового обследования. При помощи анализа есть возможность проследить динамику протекания инфекционного процесса.

Проведение исследования при помощи метода ИФА могут назначить при подозрении на множество болезней:

  • острые и хронические инфекции, венерические болезни;
  • наличие паразитов;
  • аутоиммунные патологии;
  • онкологические заболевания;
  • для определения уровня гормонов.

На наличие антител исследуется венозная кровь. Перед проведением анализа из нее выделяют элементы, которые могут осложнять исследование. Может проводиться забор и других биологических жидкостей.

Чтобы получить наиболее точную информацию, забор крови проводится на голодный желудок. Если процедура была назначена для определения скрытой инфекции, то за несколько недель до проведения анализа нужно прекратить принимать антибактериальные и противовирусные препараты. В зависимости от оснащенности лаборатории, где проводился забор материала, результат можно получить в течение суток. В экстренных случаях это время сокращается до нескольких часов.

Использование метода ИФА помогает определить наличие многих инфекций в организме, в частности и сифилиса. Для проведения исследования берется кровь из вены натощак. Затем осуществляется исследование, помогающее определить не только наличие болезни в организме, но и точные сроки ее начала, так как в течение болезни одни антитела заменяются другими в строго определенном порядке.

При острой фазе, свидетельствующей о продолжительном течении болезни, или при обострении хронической инфекции в крови будут обнаружены иммуноглобулины типа M. Наличие иммуноглобулинов типа A свидетельствует о том, что инфекция обитает в организме более 4 недель. Иммуноглобулины группы G говорят о разгаре болезни или о ранее проведенной терапии.

По степени окраса лунок оценивают интенсивность протекания инфекционного процесса, так как его насыщенность зависит от количества образовавшихся иммунных комплексов.

ИФА-метод применяется и для проведения анализа на ВИЧ-инфекции. Диагностика в таком случае имеет определенные особенности, которые связаны с протеканием и прогрессированием болезни. Этот метод исследования считается наиболее приемлемым для определения, однако проводить его нужно не ранее чем через месяц после воздействия факторов риска. Это связано с наличием инкубационного периода, протекающего от 45 дней и до 6 месяцев. Именно поэтому анализ нужно повторить через полгода.

Положительным результат считается, если при первичном исследовании были обнаружены антитела. В таком случае анализ повторяется через полгода, если снова результат положительный, то исследование проводится с применением высокоспецифичных тестовых систем.

Достаточно часто доктора назначают проведение иммуноферментного анализа для определения наличия паразитов в организме. При помощи такого метода исследования можно определить:

  • аскаридоз;
  • лямблиоз;
  • токсоплазмоз и др.

ИФА-диагностика крови применяется для обнаружения паразитов и продуктов их жизнедеятельности, а также иммуноглобулинов. Результативность этого метода составляет 90% и помогает проследить динамику развития процессов.

Несмотря на все преимущества, существуют также недостатки метода ИФА. Основным недостатком считается то, что при проведении исследования доктор должен заранее иметь предположение о заболевании.

При диагностике инфекционных болезней нет возможности случайно найти возбудителя и определить его иммуноферментные свойства. Тест только указывает на наличие антител в крови больного. Кроме того, это достаточно дорогостоящий анализ.

Результатом качественного ИФА будет либо наличие антител, либо их отсутствие в крови. Если проводится количественный анализ, то концентрация антител может выражаться или в цифровом значении, или в определенным количеством знаков +.

Кроме того, анализируются такие показатели, как:

  • IgM;
  • IgA;
  • IgG.

Показатель IgM указывает на протекание острого инфекционного процесса в организме. Полное его отсутствие может говорить об отсутствии возбудителя болезни или переходе ее в хроническую стадию.

Показатель IgA при отрицательном результате теста на IgM говорит о хронической или скрытой инфекции. Одновременное присутствие IgM и IgA свидетельствует о том, что болезнь находится в острой стадии. Наличие IgG говорит о переходе болезни в хроническую стадию или о полном выздоровлении и выработке иммунитета.

Сейчас существуют специальные тесты ИФА, которые можно провести самостоятельно.

96-луночный микропланшет, используемый для ИФА.

Иммуноферментный анализ (сокращённо ИФА, англ. enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) — лабораторный иммунологический метод качественного или количественного определения различных низкомолекулярных соединений, макромолекул, вирусов и пр., в основе которого лежит специфическая реакция антиген-антитело. Выявление образовавшегося комплекса проводят с использованием фермента в качестве метки для регистрации сигнала. Теоретические основы ИФА опираются на современную иммунохимию и химическую энзимологию, знание физико-химических закономерностей реакции антиген-антитело, а также на основные принципы аналитической химии.

ИФА является одним из наиболее активно развивающихся направлений химической энзимологии. Это обусловлено тем, что в ИФА уникальная специфичность иммунохимической реакции (то есть антитела связываются исключительно с определёнными антигенами, и ни с какими другими) сочетается с высокой чувствительностью детекции ферментативной метки (вплоть до 10−21 моль в образце). Высокая стабильность реагентов, простота методов регистрации, возможность создания каскадных систем усиления различных химических сигналов, относительно низкая цена и многие другие достоинства метода ИФА способствовали его широкому внедрению в различные области медицины, сельское хозяйство, микробиологическую и пищевую промышленность, охрану окружающей среды, а также в научные исследования.

Из-за разнообразия объектов исследования — от низкомолекулярных соединений, пептидных и стероидных гормонов, фармакологических препаратов, пестицидов, до вирусов и бактерий, и даже до других антител, — многообразия принципов связывания и многообразия условий проведения ИФА существует большое количество вариантов этого метода. По одним лишь вариантам регистрации ферментативной активности возможно применение фотометрических, флуорометрических, био- и хемолюминесцентных методов, а в ряде случаев (особенно связанных с решением технологических задач) успешно применяются электрохимические и микрокалориметрические датчики.

Иммунохимическая реакция в растворе протекает в несколько стадий, первой из которых является обратимое образование комплекса между антителами и антигенами состава 1:1 (вследствие наличия в молекуле антител более одного центра связывания для поливалентных антигенов возможно дальнейшее многостадийное образование сложных комплексов с различным соотношением компонентов). Образование комплекса обеспечивается гидрофобными, ионными, ван-дер-ваальсовыми и водородными связями. Наиболее существенную роль играют силы гидрофобного взаимодействия, которые стабилизируют всю систему (уменьшают её свободную энергию при одновременном увеличении энтропии). Эффективность таких взаимодействий возрастает с повышением температуры.

В простейшем случае взаимодействие одного центра связывания антитела (AT) с одновалентным антигеном (AG) может быть представлено схемой

AG+AT⇌AG×AT{displaystyle AG+ATrightleftharpoons AGtimes AT}.

С количественной стороны специфичность взаимодействия антиген-антитело характеризуется через аффинность антител или равновесную константу образования иммунокомплекса Ka (внутреннюю аффинность, л/моль):

Ka=×{displaystyle Ka={frac {}{times }}},

где , и  — равновесные концентрации свободного антигена, свободного антитела и комплекса антиген-антитело соответственно. На практике часто используют равновесную константу диссоциации комплекса Kd (моль/л), связанную с Ka простым соотношением

Kd=1Ka{displaystyle Kd={frac {1}{Ka}}}

Очевидно, что чем меньше Kd (или же, наоборот, больше Ka), тем прочнее образующийся иммунокомплекс.

Константа комплексообразования является термодинамическим параметром, характеризующим изменение свободной энергии взаимодействия антиген-антитело, которое может быть рассчитано по формуле:

ΔF=−RTln⁡Ka{displaystyle Delta F=-RTln Ka},

где R — газовая постоянная, T — абсолютная температура. Общее изменение свободной энергии при комплексообразовании складывается из двух термодинамических величин — изменений энтальпии и энтропии:

ΔF=ΔH−TΔS{displaystyle Delta F=Delta H-TDelta S}.

Реакция антиген-антитело протекает с выделением теплоты, но, как правило, изменение энтальпии невелико и составляет около 40 кДж/моль. Изменение энтропии в большинстве случаев положительно, так как активные центры антител в свободном виде доступны растворителю и гидратированы, а при взаимодействии с антигеном из них высвобождаются связанные молекулы воды, что приводит к уменьшению общей упорядоченности системы. Таким образом, говоря об иммунологической специфичности антител, всегда проводят сравнительную оценку эффективности антиген-антитело, которое характеризуется константой равновесия или изменением свободной энергии системы при комплексообразовании.

Ранее для количественного описания эффективности взаимодействия антиген-антитело за основу была взята простая модель взаимодействия одновалентного антигена и одновалентного антитела. Но так как молекула антитела имеет несколько антигенсвязывающих центров и, кроме того, способна взаимодействовать с несколькими антигенными детерминантами одной молекулы антигена, то такая характеристика образования иммунохимического комплекса является весьма упрощённой. Для описания более близкого к реальности процесса взаимодействия поливалентного антитела с поливалентным антигеном введён термин авидность, или функциональная аффинность (функциональное сродство). С биологической точки зрения именно функциональная аффинность играет основную роль в иммунном ответе на инфицирование организма вирусами или бактериями, имеющими на своей поверхности повторяющиеся антигенные детерминанты.

Процесс образования комплекса антиген-антитело состава 1:1, в котором реализуются поливалентные взаимодействия, также является обратимым и может быть охарактеризован константой комплексообразования. С энергетической точки зрения образование поливалентного комплекса намного выгоднее, чем моновалентного. Например, эффективная константа комплексообразования IgG может в 1000 и более раз превышать константу одиночных связей.

Весьма важной и часто используемой на практике характеристикой ферментов является их каталитическая активность. За единицу каталитической активности (1 каталь) любого фермента принимают такое его количество, которое катализирует превращение 1 моль субстрата в 1 с в реакционной смеси при определённых условиях. Для практических целей наиболее удобным является нанокаталь (10−9 кат). Однако до сих пор часто употребляется старое обозначение каталитической активности, известное как международная единица (МЕ, англ. U), определённое как количество фермента, катализирующее превращение 1 ммоль субстрата в 1 мин. Соотношение между этими единицами следующее:

1 нкат = 10−9 кат = 0,06 U.

Для сравнительной оценки различных препаратов фермента часто используют удельную каталитическую активность, то есть каталитическую активность, отнесённую к единицу массы белка.

На скорость ферментативной реакции оказывают влияние различные факторы, среди которых основными являются:

  1. температура,
  2. природа и pH буфера,
  3. субстраты,
  4. коферменты,
  5. эффекторы,
  6. количество белка в системе.

Температурные зависимости имеют сложный вид, что обусловлено как термолабильностью белковых молекул, так и влиянием температуры на константы Михаэлиса, константы скоростей распада отдельных фермент-субстратных комплексов и положение pH-оптимума. В области низких температур, когда структура активного центра достаточно стабильна, константа скорости распада фермент-субстратного комплекса описывается уравнением типа Аррениуса.

Диапазон pH-оптимума активности может быть весьма узким. Он зависит от ионной силы и вида используемого буфера, меняется с температурой. Например, для щелочной фосфатазы pH-оптимум при температурах 37, 30 и 25 °C составляет 9,9; 10,1 и 10,3 соответственно.

Определяемая каталитическая активность сильно зависит от используемого субстрата, которые могут быть как природными, так и синтетическими, при этом скорости их превращения также значительно варьируют. Например, фермент β-D-галактозидаза гидролизует синтетические субстраты 2-нитрофенил-β-D-галактозид и 4-нитрофенил-β-D-галактозид соответственно в 7 и 17 раз быстрее, чем естественный субстрат лактозу.

К эффекторам относят как ингибиторы, так и активаторы ферментативных реакций, то есть вещества, оказывающие замедляющее или ускоряющее действие на превращение субстрата. В некоторых случаях для ферментативных реакций наблюдается ингибирование высокими концентрациями субстрата или одним из продуктов реакции. Наличие в реакционной среде эффекторов может приводить к нежелательному отклонению скорости ферментативной реакции от линейной зависимости с количеством фермента в системе.

Фотометрический метод

В ИФА наибольшее распространение получил фотометрический метод регистрации активности ферментов. В качестве субстратов ферментов при этом используют такие вещества, продукты превращения которых являются окрашенными соединениями или, наоборот, окраска самих субстратов изменяется в процессе реакции. Окрашенные соединения поглощают видимый свет, то есть электромагнитное излучение с длинами волн 400—700 нм. Поглощение света подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера, в соответствии с которым оптическая плотность раствора в определённом диапазоне прямо пропорциональна концентрации вещества. Для измерения оптической плотности используется спектрофотометр.

В последнее время в ИФА получили распространение субстраты, которые образуют продукты, регистрируемые флуориметрическим методом. Молекула при поглощении фотона переходит из основного электронного состояния в возбуждённое. Возбуждённая молекула может вернуться в основное состояние, при этом избыток энергии перейдёт в теплоту, но может произойти обратный процесс перехода электрона на основной уровень, сопровождающийся выделением кванта света, который носит название флуоресценции. Благодаря частичной потере энергии при переходе молекулы из возбуждённого состояния в основное длина волны испускаемого света всегда больше длины волны поглощаемого света. Долю молекул, перешедших из возбуждённого состояния в основное с испусканием света, определяет квантовый выход φ. Интенсивность флуоресценции пропорциональна количеству света, адсорбированного образцом. Таким образом, она прямо пропорциональна концентрации растворённого вещества и абсолютному значению начальной интенсивности света, в то время как в фотометрии сравниваются относительные интенсивности, адсорбированные образцом. Этот факт позволяет на 1-2 порядка повысить чувствительность определения вещества в растворе флуориметрическим методом по сравнению с фотометрическим.

В качестве детектирующих систем в ИФА нашли применение ферментативные реакции, энергия которых реализуется в виде светового излучения — реакции био- и хемилюминесценции. За скоростью таких реакций следят по интенсивности свечения реакционной системы, регистрируемой с помощью люминометра. Реакции биолюминесценции катализируются люциферазами светляков и бактерий, а реакция окисления циклических гидразидов перекисью водорода (реакция хемолюминесценции) катализируется пероксидазой хрена.

Известны также электрохимические способы определения активности ферментов, используемых в качестве меток в иммуноанализе. Такие датчики позволяют определить скорость ферментативных реакций в мутных средах и удобны для создания проточных иммуноферментных ячеек.

В иммуноферментных методах анализа в качестве метки антигенов и антител могут использоваться как ферменты, так и их субстраты. Если меткой служит молекула фермента, то выбранный способ детекции должен обеспечивать регистрацию сигнала, пропорционально зависимого от концентрации фермента, а в случае применения в качестве метки субстрата — от концентрации субстрата. В первом случае фермент выполняет роль маркёра (он ковалентно связан с молекулой антигена или антитела), во втором — детектора (свободный фермент). После проведения всех иммунохимических стадий любого метода ИФА необходимо установить концентрацию меченного ферментом компонента иммунохимической реакции, то есть определить каталитическую активность фермента в пробе. По наблюдаемой скорости реакции судят о концентрации фермента-маркёра в системе. Следует отметить, что ИФА всегда строится на сравнительном определении в идентичных условиях стандартного и измеряемого образца, в связи с чем требование пропорциональности скорости и концентрации является скорее желательным, чем обязательным. Достаточным является существование взаимно однозначного соответствия между количеством образовавшегося продукта ферментативной реакции и количеством фермента в системе. Однако же, выполнение условия пропорциональности в определённом диапазоне концентраций обеспечивает б́ольшую точность эксперимента и позволяет построить теоретическую модель с описанием метода для его оптимизации.

Принципиальная возможность применения ферментов в качестве меток в ИФА обусловлена чрезвычайно высокой чувствительностью регистрации ферментов в растворе. Если обычными спектрофотометрическими или флуориметрическими методами можно зарегистрировать образование продукта в концентрации 10−7 моль/л, то концентрация фермента составит при этом 10−13 моль/л. Причём принципиально возможным является значительное уменьшение пределов обнаружения ферментов как за счёт увеличения времени ферментативной реакции, так и увеличения чувствительности регистрации образовавшегося продукта. В этой связи перспективными являются люминесцентные методы детекции ферментативных реакций, а также методы, основанные на ферментативном усилении детекции продуктов первичной ферментативной реакции («каскады»).

К выбору ферментных меток в ИФА предъявляется ряд общих требований. Основными являются следующие:

  1. высокая специфичность и удельная каталитическая активность, позволяющая обнаружить метку в низких концентрациях;
  2. доступность фермента, возможность получения достаточно чистых ферментных препаратов, сохраняющих высокую активность после химической модификации при получении конъюгата с антигенами или антителами;
  3. стабильность в оптимальных условиях взаимодействия антигена с антителом;
  4. простота и чувствительность метода определения концентрации фермента.

Наибольшее распространение в гетерогенном ИФА (где используются реагенты, иммобилизированные на поверхности твёрдых носителей) получили пероксидаза хрена, щелочная фосфатаза и β-D-галактозидаза. Все три фермента определяются на уровне пикомолярных концентраций.

Наиболее доступной является пероксидаза хрена. Она содержит легко окисляемые перйодатом углеводные остатки, через которые может осуществляться связывание фермента с антителами или антигенами. В состав субстратной системы для измерения активности пероксидазы фотометрическим способом входят хромогены, дающие при окислению перекисью окрашенные соединения.

Каталитическую активность глюкозооксидазы регистрируют с теми же хромогенами, что и активность пероксидазы, однако чувствительность её определения по сравнению с пероксидазой несколько ниже. Основным достоинством фермента служит полное отсутствие его в плазме крови, что даёт возможность использования этого фермента в гомогенных методах ИФА (реагенты для всех стадий ИФА находятся в водном растворе).

Щелочная фосфатаза и её конъюгаты имеют высокую стабильность и низкий предел обнаружения, однако имеет относительно высокую стоимость. Разработаны сверхчувствительные ферментативные системы, позволяющие детектировать в растворе до нескольких тысяч молекул щелочной фосфатазы, основанные на использовании в качестве субстрата молекулы НАДФ. Образующийся в результате ферментативного гидролиза продукт НАД определяется в ферментативной системе регенерации кофактора.

β-D-Галактозидаза является также широко используемым ферментом как в гомогенном, так и в гетерогенном ИФА. Она катализирует гидролиз лактозы с образованием глюкозы и галактозы. Если вместо природного субстрата взять 4-метилумбеллиферил-β —D-галактозид, при гидролизе образуются галактоза и 4-метилумбеллиферон, регистрируемый флуориметрически.

Во всех коммерческих тест-системах используется пероксидаза хрена, выбор которой определяется её высокой удельной каталитической активностью, доступностью, стабильностью, простотой детекции. В качестве субстратного реагента наиболее часто применяется орто-фенилендиамин (ОФД) или тетраметилбензидин (ТМБ) с перекисью водорода, продукт окисления которых регистрируется фотометрически. Для остановки ферментативной реакции применяют «стоп реагент», который добавляют во все исследуемые и контрольные пробы в равных количествах. Наиболее часто в качестве «стоп реагента» применяют серную кислоту. Учёт результатов проводят спектрофотометрически при длине волны 450—490 нм.

К настоящему времени разработано большое число различных вариантов проведения ИФА, имеющих как принципиальные, так и второстепенные отличия. Единая чёткая классификация всего многообразия методов ИФА в литературе отсутствует, что затрудняет выявление общих закономерностей и проведение сравнительной оценки возможностей различных методов. Обычно рассмотрение методов ИФА осуществляется с позиций разделения на гетерогенные и гомогенные, то есть по принципу проведения всех стадий анализа с участием твёрдой фазы или же только в растворе.

Первичным процессом в ИФА является стадия «узнавания» анализируемого соединения специфическим к нему антителом. Так как процесс образования иммунохимических комплексов происходит в строго количественном соотношении, обусловленном аффинностью, концентрациями компонентов и условиями реакции, то достаточным для определения исходной концентрации анализируемого соединения является количественная оценка образовавшихся иммунных комплексов. В случае анализа антигенов для проведения такой оценки существует два подхода:

  1. прямое измерение концентрации образовавшихся комплексов;
  2. определение концентрации оставшихся свободными (не вступивших в реакцию) антител.

Очевидно, что в последнем случае число образовавшихся иммунных комплексов определяется по разности общего числа добавленных антител и числа антител, оставшихся свободными.

Классические методы ИФА основаны на образовании антителами в присутствии антигена преципитата (осадка), однако для визуальной регистрации процесса преципитации необходимы высокие концентрации компонентов и длительное время проведения реакции. К тому же, результаты такого анализа не всегда можно однозначно интерпретировать и в большинстве случаев они носят качественный или полуколичественный характер. Кроме того, для многих одновалентных антигенов (гаптенов), например, гормонов и лекарственных соединений, эти методы непригодны. Индикация образовавшегося комплекса антиген-антитело в растворе может быть осуществлена, если в один из исходных компонентов реакционной системы ввести метку, которая легко детектируется соответствующим высокочувствительным физико-химическим методом. Весьма удобными для этой цели оказались изотопные, ферментные, флуоресцентные, парамагнитные метки, использование которых дало возможность увеличить чувствительность иммунохимических методов в миллионы раз, а время анализа уменьшить до нескольких часов. Так как процесс комплексообразования происходит в строго количественном отношении, то концентрация метки, входящей в состав комплекса, однозначно связана с исходной концентрацией антигена.

Для осуществления анализа эффективности комплексообразования необходимо провести полную очистку комплексов от свободных компонентов. Эту задачу оказалось легко решить, если один из компонентов пары антиген-антитело прочно связать (иммобилизировать) на твёрдом носителе. Иммобилизация позволяет предотвратить агрегацию в растворе и осуществить физическое разделение образующихся комплексов от свободных компонентов. Использование иммобилизации антител на твёрдом носителе положило начало методам твердофазного (гетерогенного) ИФА.

Особую значимость для широкого внедрения твердофазного ИФА в практику имела разработка в качестве носителей для сорбционной иммобилизации антител и антигенов специальных полистирольных плат, содержащих 96 лунок. Факт сорбции антител на поверхности полистирола был установлен в середине 60-х годов и использован первоначально в методах радиоиммунологического анализа (РИА). Введение полистирольных плат в практику ИФА позволило значительно увеличить число проводимых анализов и упростить методическую процедуру его выполнения. Были сконструированы специальные приборы, позволяющие автоматизировать стадии добавления реагентов, промывки и осуществлять одновременную регистрацию каталитической активности фермента-метки в каждой из лунок планшеты.

Гетерогенный (твердофазный) ИФА в микропланшетном варианте получил наибольшее распространение в тест-системах для клинических лабораторных исследований. В качестве твёрдой фазы используется поверхность лунок полистиролового микропланшета, на которую адсорбированы входящие в состав тест-системы известные антигены или антитела (называемые в этом случае иммуносорбентом). В ходе специфической реакции иммуносорбента с определяемыми в исследуемом образце антителами или антигенами образуются иммунные комплексы, которые оказываются фиксированными на твёрдой фазе. Субстанции, не участвовавшие в реакции, а также избытки реагентов, удаляются при многократной промывке. Такая схема позволяет упростить процесс эффективного разделения компонентов реакции.

В прямом иммуноферментном анализе вносимый материал (антиген) закрепляется во время инкубации на поверхности чистых лунок. Количество исследуемого материала детектируется с помощью антител к выявляемому антигену, соединенных со специфической меткой, обеспечивающий ферментативную реакцию.

Структура анализа.

Биологический материал (кровь, соскобы со слизистых, мазки) помещается в чистые лунки на некоторое время (обычно 15—30 минут), достаточное, чтобы антигены могли приклеиться к поверхности лунок.

Далее в лунки добавляют антитела к выявляемому антигену. Это значит, что выявляя антигены, например, сифилиса, добавляются антитела против антигенов сифилиса. Данную смесь исследуемого материала и антител оставляют на некоторое время (от 30 минут до 4—5 часов), чтобы антитела смогли найти и связаться со «своим» антигеном. Чем больше в биологической пробе антигенов, тем больше антител свяжется с ними. Поскольку антитела добавляются в избытке, то не все они свяжутся с антигенами, а если антигена вообще нет в пробе, то, соответственно, ни одно антитело не свяжется с искомым антигеном. Для того чтобы убрать «лишние» антитела, содержимое из лунок выливают (или вымывают методом декантации). В результате этого все «лишние» антитела убираются, а остаются те, которые связались с антигенами, поскольку антигены «приклеены» к поверхности лунок.

Следующий этап — ферментативная реакция. В промытые лунки добавляют раствор с ферментом и оставляют на 30—60 минут. Данный фермент имеет сродство к веществу (специфической метке), с которым связаны антитела. Фермент проводит реакцию, в результате которой эта специфическая метка (субстрат) превращается в окрашенное вещество (продукт).

Краткая схема: (Антиген) → Антитело

Поскольку добавленная специфическая метка связана с антителами, значит, концентрация окрашенного продукта реакции равна концентрации антител. А концентрация антител равна концентрации антигенов.

В непрямом иммуноферментном анализе используют антитела к выявляемому антигену, соединенные со специфической меткой. Эта специфическая метка и есть субстрат ферментативной реакции.

По типу иммунохимического взаимодействия на первой стадии анализа (в которой происходит связывание определяемого вещества) среди гетерогенных методов различают неконкурентный и конкурентный. Если в системе присутствуют только анализируемое соединение и соответствующие ему центры связывания (антиген и специфические антитела), то метод является неконкурентным. Если же на первой стадии в системе одновременно присутствует анализируемое соединение и его аналог (меченное ферментом анализируемое соединение или анализируемое соединение, иммобилизованное на твердой фазе), конкурирующие за ограниченное количество центров специфического связывания, то метод является конкурентным.

В лунки, на твёрдой поверхности которых предварительно сорбирован антиген, вносится исследуемый биологический материал (чаще всего сыворотка или плазма крови человека), содержащий антитела к антигену. Образец исследуется на содержание антител.

Структура анализа.

Исследуемые антитела из внесённого образца биологического материала во время инкубации связываются с антигеном и таким образом иммобилизируются на поверхности лунки. Несвязавшиеся антитела удаляют отмыванием.

В лунку вносят конъюгат, то есть антитело с заранее прикреплённым к нему ферментом (например, пероксидазой хрена, способное связаться с антителом, иммобилизированном на первой стадии. Если в ячейке имеются образовавшиеся на первой стадии иммунные комплексы, то конъюгат соединяется с ними во время второй инкубации, а несвязавшийся конъюгат удаляется последующим отмыванием.

Далее в лунку добавляется субстратно-хромогенный реагент, который превращается в окрашенный продукт под влиянием ферментного компонента конъюгата.

Краткая схема: Антиген → (Антитело) → Антитело-К

Таким образом, отличие от прямого метода состоит в том, что исследуемые антитела не приклеиваются к поверхности чистой лунки, а связываются с иммобилизированным на планшете антигеном.

«Сэндвич» является вариантом непрямого неконкурентного гетерогенного ИФА, в котором в качестве иммуносорбента выступает антитело.

Структура анализа.

К носителю с иммобилизованными антителами добавляют раствор, содержащий анализируемый антиген. В процессе инкубации на первой стадии на твердой фазе образуется комплекс антиген-антитело.

Затем носитель отмывают от несвязавшихся компонентов и добавляют меченные ферментом специфические антитела.

После вторичной инкубации и удаления избытка конъюгата антител с ферментом определяют ферментативную активность носителя, которая пропорциональна начальной концентрации исследуемого антигена. Ферментативная реакция (цветная реакция) проходит в присутствии перекиси водорода и субстрата, представленного неокрашенным соединением, которое в процессе пероксидазной реакции окисляется до окрашенного продукта реакции на заключительном этапе проведения исследования. Интенсивность окрашивания зависит от количества выявленных специфических антител.

Результат оценивается спектрофотометрически или визуально.

Краткая схема: Антитело → (Антиген) → Антитело-К

На стадии выявления специфического иммунокомплекса антиген оказывается как бы зажатым между молекулами иммобилизованных и меченных антител, что послужило поводом для широкого распространения названия «сэндвич»-метод. По аналогичной схеме работают тест-системы для определения антител, но в качестве иммуносорбента в них используется антиген, а конъюгат содержит раствор антигена, меченного ферментом.

«Сэндвич»-метод может быть использован для анализа только тех антигенов, на поверхности которых существуют, по крайней мере, две пространственно удалённые антигенные детерминанты. На этом формате основано большое количество тест-систем для иммуноферментной диагностики различных инфекций: ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты, цитомегаловирусная, герпесная, токсоплазменная и другие инфекции.

В настоящее время получили распространение тест-системы с использованием стрептавидина и биотинилированных моноклональных антител (которые представляют собой смесь высокоочищенных специфичных моноклональных антител к различным эпитопам). Стандарты, контроли и пробы пациентов добавляются в микроячейки, покрытые стрептавидином, затем добавляют биотинилированные антитела, и антитела, меченные ферментом (конъюгат). После перемешивания результатом реакции становится образование «сэндвич»-комплекса, который связывается со стрептавидином в ячейках. Несвязавшиеся компоненты удаляются промывкой. После инкубации с субстратным раствором фотометрически определяется относительная плотность растворов в лунках. Особенностью таких систем является отдаление ферментной реакции от стенки планшета, поэтому окраска развивается в объёме и тест-система аналитически становится более чувствительной.

В случае конкурентного ИФА определяемые антигены или антитела конкурируют с аналогичными меченными антигенами или антителами конъюгата за места связывания с иммуносорбентом. Анализ этого типа часто используют для определения антигенов, присутствующих в высоких концентрациях или гормонов, имеющих только один антиген-связывающий центр.

Среди конкурентных схем твердофазного ИФА существует два основных формата: прямой и непрямой.

Прямой конкурентный формат ИФА использует иммобилизованые на твердой фазе специфические антигены, а меченые ферментом и немеченые антитела конкурируют за связь с иммобилизованным антигеном.

Структура анализа.

В лунку планшета, на поверхности которой сорбированы антигены, вносят исследуемый образец (сыворотку или плазму крови человека) и конъюгат, который представляет собой антитела, меченные ферментом. После инкубирования образуются иммунные комплексы двух видов: содержащие ферментную метку (меченные) и без неё (немеченные). Чем больше определяемых (немеченных) антител содержит исследуемый образец, тем больше конкуренция с меченными антителами и, следовательно, образуется меньше меченных иммунокомплексов.

Далее, после отмывки носителя от несвязавшихся компонентов, добавляют субстрато-хромагенный реагент и регистрируют ферментативную активность образовавшихся на твердой фазе специфических иммунных комплексов.

Краткая схема: Антиген → (Антитело) + Антитело-К

Таким образом, величина детектируемого сигнала, получаемого прямым конкурентным ИФА, находится в обратной зависимости от концентрации антигена.

Преимуществом прямой схемы является небольшое число стадий, что позволяет легко автоматизировать анализ. К недостаткам схемы относятся сложность методов синтеза ферментных конъюгатов, а также возможное влияние компонентов образца на активность фермента.

В непрямом конкурентном формате ИФА используются меченные ферментом антивидовые антитела (специфические или вторичные) и иммобилизованный на твердой фазе конъюгат антиген-белок-носитель. Одна из наиболее распространенных схем ИФА. Конкуренция происходит на этапе связывания антител либо с антигеном из сыворотки крови испытуемого (свободные, удаляются при отмывке), либо с антигеном, иммобилизированном на твёрдой фазе (при отмывке не удаляются). Далее к антителам присоединяется конъюгат меченых антител и определяется оптическая плотность. Т. е. если во внесённом образце вообще нет измеряемого вещества, все антитела свяжутся с антигеном, иммобилизированном через белок-носитель на поверхности лунки, при отмывке они останутся в лунке, и детектируемый сигнал будет высоким. В случае, если в сыворотке испытуемого окажется много измеряемого вещества (т. е. оно будет находиться в растворе в свободном состоянии), часть антител свяжутся с этим веществом, а часть — с иммобилизированным; антитела, находящиеся в свободном состоянии (связанные с антигеном из сыворотки), будут удалены при отмывке, и детектируемый сигнал дадут антитела, связанные с иммобилизированным в лунке антигеном — он окажется низким, поскольку часть антител удалена при отмывке.

Структура анализа.

На поверхности носителя иммобилизуют конъюгат антиген-белок, к которому добавляют раствор, содержащий определяемый антиген и фиксированную концентрацию немеченых специфических антител, инкубируют.

После удаления несвязавшихся компонентов добавляют фиксированную концентрацию меченых вторичных антивидовых антител.

После инкубации и отмывки носителя детектируют ферментативную активность образовавшихся на твердой фазе специфических иммунных комплексов.

Краткая схема: Антиген-К → (Антитело) + Антиген → Антитело-К

Величина детектируемого сигнала также, как и при использовании прямого конкурентного метода, находится в обратно-пропорциональной зависимости от концентрации определяемого антигена.

Применение универсального реагента — меченых антивидовых антител — даёт возможность выявлять антитела к разным антигенам. Кроме того, анализируемый образец и меченый реагент вводятся в систему на разных стадиях, что устраняет влияние различных эффекторов, содержащихся в образце, на каталитические свойства ферментной метки. Однако такая схема анализа усложняет его проведение из-за введения дополнительных стадий. Данный метод применяется для качественного и количественного выявления, например, опиатов (морфин, героин), каннабиноидов (марихуана, гашиш), амфетаминов и метамфетаминов, барбитуратов.

В 1972 г Рубеншетейн с сотрудниками разработали новый подход с проведением всего анализа без твёрдой фазы. Метод получил название гомогенного ИФА (англ. «EMIT» — enzyme multiplied immunoassay technique) и был основан на учёте различий каталитических свойств ферментной метки в свободном виде и в иммунохимическом комплексе. Суть его состоит в связывании низкомолекулярного антигена с ферментом лизоцимом вблизи активного центра. В комплексе с антителами активный центр фермента становится стерически недоступен макромолекулярному субстрату, которым являются стенки бактериальных клеток. При увеличении концентрации определяемого антигена концентрация неактивного комплекса конъюгата с антителами снижается, а следовательно, возрастает регистрируемый параметр ферментативной реакции. На основе данного подхода были разработаны наборы для определения широкого круга токсических, наркотических и лекарственных средств. Существенным достоинством EMIT-анализа являются возможность использования малых объёмов анализируемого образца (5-50 мкл) и высокая скорость определения (2—5 мин), обусловленная отсутствием стадии разделения свободного и меченого анализируемого соединения. К недостаткам метода следует отнести меньшую чувствительность, чем в гетерогенном ИФА (~ 1 мкг/мл), и возможность определения только низкомолекулярных антигенов.

Как любые иммунохимические методы анализа, ИФА может давать ложноположительные и ложноотрицательные результаты. Например, ложноположительные результаты при определении антител к различным инфекциям могут возникнут за счёт ревматоидного фактора, представляющего собой иммуноглобулин M против собственных иммуноглобулинов G человека; за счёт антител, образующихся при различных системных заболеваниях, нарушениях обмена или приёме лекарственных препаратов; у новорождённых такие ложноположительные реакции могут возникать за счёт образования в организме ребёнка M-антител к иммуноглобулину G матери. Помимо этого, причиной ложнопололожительных результатов может быть синдром поликлональной активации. При этом, особые вещества — суперантигены — неспецифически стимулируют выработку B-лимфоцитами антител к различным инфекциям. Практически это выражается в неспецифическом нарастании титра антител сразу ко многим возбудителям. Ложноотрицательные результаты при определении антител могут быть обусловлены состояниями иммунодефицита, а также техническими ошибками при постановке реакции.

Таким образом, за счёт несомненных преимуществ иммуноферментного анализа: удобства в работе, быстроты, объективности за счёт автоматизации учёта результатов, возможности исследования иммуноглобулинов различных классов (что важно для ранней диагностики заболеваний и их прогноза) в настоящее время является одним из основных методов лабораторной диагностики.

В зависимости от того, какие антигены используются, иммуноферментные тест-системы подразделяют на:

  1. Лизатные — в которых используется смесь нативных антигенов (лизированный или обработанный ультразвуком возбудитель инфекции, полученный в культуре);
  2. Рекомбинантные — в которых используются полученные генно-инженерным способом белки-аналоги определённых белковых антигенов возбудителя;
  3. Пептидные — использующие химически синтезированные фрагменты белков.

Общее направление развития ИФА-диагностикумов — это направление от лизатных тест-систем, которые принято называть тест-системами первого поколения, к рекомбинантным и пептидным.

Технология получения рекомбинантных белков позволяет получить в достаточно чистом виде аналог практически любого отдельного антигена.

Для создания высококачественной рекомбинантной тест-системы необходимо из всего антигенного многообразия возбудителя выбрать антигены, которые были бы иммуногенными (то есть, в организме инфицированного человека должны вырабатываться антитела к этим антигенам) и высоко специфичными (то есть, характерными лишь для данного возбудителя и, по возможности, не дающими перекрёстных реакций с антителами к другим антигенам).

Кроме того, большое значение имеет качество очистки рекомбинантных белков. В идеальном случае возможно получение рекомбинантной тест-системы практически со 100 % специфичностью при высокой чувствительности.

На практике этого не всегда удаётся достичь, однако специфичность лучших рекомбинантных тест-систем приближается к 100 %. На данное время, на основании пептидного имунноферментного анализа, можно сказать, успешно реализован квантифероновый тест для быстрой и высокоточной диагностики туберкулеза.

Одна из важных задач — поиск подходов, позволяющих значительно сократить время проведения анализа при сохранении высокой чувствительности. Один из таких подходов — перевод анализа в кинетический режим, что реализуется созданием автоматических устройств, основанных на проведении реакции в проточных системах.

Широкие возможности открывает использование моноклональных антител, специфичных строго к определённому антигенному участку анализируемого соединения. Путём подбора соответствующих антител можно создавать довольно сложные иммунохимические системы, позволяющие идентифицировать соединения самого разнообразного круга.

Метода ИФА находится в постоянном развитии. С одной стороны, расширяется число объектов исследования, с другой — углубляются и совершенствуются методы самого анализа. Это приводит к тому, что упрощается схема анализа, сокращается время его проведения, уменьшается расход реагентов. Идёт постоянный поиск всё новых и новых ферментов, используемых в качестве маркеров. Всё возрастающее влияние на ИФА оказывают химия высокомолекулярных соединений, клеточная и генная инженерия, под влиянием которых меняются технологии получения реагентов для ИФА. Так, если до внедрения генно-инженерных методов приходилось выделять антитела из биологических сред (а хорошая очистка требует существенных затрат и времени, и реагентов, и ресурса оборудования), то в настоящее время есть возможность использовать клетки насекомого (сверчка, цикады, таракана) или E. coli для производства требуемого рекомбинантного белка, который при сохранении требуемых биологических свойств вдобавок получается сравнительно чистым, так что его значительно проще выделить из смеси и сохранить в стабилизирующем растворе.

Для оценки способности организма сопротивляться инфекционным болезням или для определения фазы патологии применяют анализ крови. Метод ИФА занимает важное место среди лабораторных исследований, он помогает всесторонне изучить деятельность защитной функции крови, определить иммунодефицит при инфекционных заболевания, недугах крови, гормональных, аутоиммунных процессах.

Что такое иммуноферментный анализ крови

Этот метод относится к лабораторным исследованиям, определяет наличие защитных факторов крови белковой природы (антител) к определенным болезнетворным агентам (антигенам). Иммуноферментный анализ крови определяет иммуноглобулины, которые могут обнаруживаться в виде иммунокомплексов. Появляются они при возникновении сложных нейрогуморальных реакций иммунной защиты человека, которые становятся ответом на внедрение чужеродных антигенов.

Против каждого вида болезнетворного агента производятся в организме специфические антитела. Далее происходит связывание патологического микроорганизма или антигена, образуется комплексное соединение «антиген-антитело». Затем оно нейтрализуется, происходит ферментативный лизис, реакция фагоцитоза, и заканчивается процесс выводом из организма. Наличие конкретных комплексов, определяющееся ИФА, говорит о виде возбудителя, вредного вещества у больного.

Учеными обнаружено и изучено 5 видов иммуноглобулинов: IgE, IgD, IgG, IgM, IgА. Существуют и другие классы, но они находятся еще на стадии исследования, и не до конца выяснена их роль. В практической медицине важное значение имеют А, М, G. Информативность, точность определения базируется на временных промежутках, за которые они появляются, достигают максимума и исчезают.

  1. Иммуноглобулины IgA (А) – выполняют защитную функцию слизистых мочевыделительной системы, желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей. Выявить их при остром начале патологии нельзя, они образуется только через 2 недели после первых признаков болезни, в некоторых ситуациях еще позже. Сосредоточен глобулин А в слизистых тканях (около 80% от общего количества). Оставшаяся часть находится в крови, чтобы обезвреживать и уничтожать микроорганизмы. К 8 неделе после стихания острой фазы патологии количество этих иммуноглобулинов уменьшается до полного исчезновения.
  2. Первым и главным маркером острого периода развития болезни становятся глобулины IgM (M). Анализ их показывает на 5 сутки после начала появления первых признаков патологии. Выявляет ИФА эти иммуноглобулины первые 6 недель, затем они быстро исчезают.
  3. Класс иммуноглобулинов IgG (G) показывает остаточный иммунный ответ в крови на патологический процесс. Анализ покажет фактор спустя месяц после начала болезни. Потом они могут еще долгие месяцы, года и даже всю жизнь определяться в анализе. Они защищают человека от рецидива недуга, иногда обеспечивают невозможность вторичного развития патологии. При определении роста иммуноглобулина G подозревают повторное заражение патологией. Для подтверждения проводят несколько проб ИФА с промежутком в 2 недели.
  4. В паразитологии и аллергологии используется иммуноглобулин IgE (E).
  5. Иммуноглобулин IgD (D) находится на В-лимфоцитах, небольшая концентрация встречается и у здоровых людей. Достигает максимальных значений после 10 лет жизни человека. При анализе ИФА отмечается рост иммуноглобулина D у пациентов с системными патологиями соединительной ткани, во время беременности, при бронхиальной астме, недугах, которые спровоцированы иммунодефицитным состоянием.

Показания к исследованию крови методом ИФА

При помощи этого анализа можно оценивать эффективность лечения, проводить комплексное исследование перед трансплантологическими операциями, определять состояние иммунодефицита и антитела к более 600 видов аллергенов. Исследование крови методом ИФА использует в качестве дополнительного способа обнаружения онкологических клеток. Назначают анализ при необходимости обнаружения антител к микробам, которые провоцируют венерические патологии:

  • трихомониаз;
  • сифилис;
  • токсоплазмоз;
  • микоплазмоз;
  • уреаплазмоз.

При глистных инвазиях в анализе ИФА будет отмечен рост количества иммуноглобулинов. Проводится исследования для подтверждения наличия у больного:

  • вируса Эпштейна-Барра;
  • герпетических инфекций;
  • цитомегаловируса;
  • группы вирусных гепатитов.

Анализ ИФА используется в диагностике паразитарных патологий, показателем становится специфический иммуноглобулин IgE. Отмечается его рост в крови при заражении организма пациента паразитами. Иммуноглобулин Е становится маркером атопической реакции при аллергических процессах. Содержание в крови – незначительное. Локализуется, как правило, на слизистых оболочках, макрофагах, базофилах.

Основная функция белкового комплекса – защита слизистых оболочек организма. Также он участвует в иммунных реакциях, которые направлены на уничтожение паразитов. Отвечают за активизацию IgE макрофаги и эозинофилы. При сопоставлении с данными анализа этот факт помогает установить диагноз. Анализ ИФА используют для обнаружения:

  • хронической, острой формы описторхоза;
  • круглых гельминтов: остриц, аскарид;
  • лямблий;
  • трихинеллеза;
  • амебиаза;
  • форм лейшманиоза;
  • содержания токсоплазм.

Анализ крови методом ИФА

Иммуноферментное исследование крови не единственный вариант для определения иммуноглобулинов. Иногда для этого исследования делают забор спинномозговой жидкости, ткани стекловидного тела, околоплодных вод. При использовании крови набирают ее из локтевой вены при помощи инъекционной иглы. Сдавать анализ необходимо натощак, перед ИФА не рекомендуется принимать медицинские препараты, которые могут повлиять на результат. Следует отказаться от алкоголя, курения, употребления наркотических веществ перед сдачей биоматериала. Варианты результатов теста:

  1. При отрицательных показателях иммуноглобулинов IgG, IgM, IgA, врачи говорят об отсутствии патологии или начальной стадии. Такой же результат (отрицательный) будет после полного выздоровления по прошествии длительного периода.
  2. Если IgG проявляется положительно, а IgM и IgA не обнаружены, это указывает на образование иммунитета после прививки или инфекционной болезни.
  3. При высоких титрах IgM и отрицательных IgA, IgG ставят диагноз острого инфекционного заболевания.
  4. При положительном показателе IgG, IgM, IgA врачи говорят об острой фазе рецидива уже имеющегося хронического недуга.
  5. При хронической инфекции, которая находится на стадии стихания (ремиссии), анализ ИФА показывает отрицательные титры IgM, а IgA и IgG будут положительными.

Основным отрицательным моментом этого исследования является вероятность получения ложноположительных или ложноотрицательных результатов. Причиной недостоверности становится прием медикаментов, технические недочеты лаборатории. Фальсифицировать анализ может процесс нарушения метаболизма в организме. Главными достоинствами анализа ИФА являются:

  • точность, диагностическая специфичность;
  • невысокая себестоимость анализа;
  • скорость получения результатов;
  • возможность динамического контроля стадии патологии, эффективности лечения;
  • простота исследования;
  • возможность выполнять массовые обследования очагов инфекции;
  • безболезненность, безопасность для больного;
  • применение при обработке информационных технологий.

Видео

Метод иммуноферментного анализа (ИФА)

Метод иммуноферментного анализа является современным методом лабораторного исследования крови на присутствие в ней антител к вирусам и антигенов к возбудителям болезни. Этот метод способен не только выявить этиологию, но еще и определить стадию заболевания. Результаты анализа имеют качественный и количественный показатель.

Для чего проводиться иммуноферментный анализ:

  • обследования крови(общий анализ крови) на присутствие в ней аутоиммунных болезней;
  • обследование больного на онкомаркеры;
  • возможность исследовать гормональный состав крови;
  • поиск антигенов к инфекционным и венерологическим болезням;
  • поиск антител к вирусным инфекциям.

Преимущества иммуноферментного анализа состоят в том, что он гарантирует высокий уровень специфичности результатов и имеет высокую чувствительность (больше 90 %) к возбудителям инфекций. ИФА является доступным методом диагностики, который выполняют в каждом медицинском центре. Также, с помощью такого метода можно определить не только заболевание, но и следить за процессом его развития, сравнивая количество выработанного в крови белка, в разные промежутки время.

Единственным недостатком ИФА, пожалуй, является то, что с его помощью нельзя определить возбудителя инфекции, а можно только выявить иммунный ответ на этот возбудитель.

Основные термины иммуноферментного анализа (ИФА)

Сначала разберемся с некоторыми понятиями, чтобы разобраться в принципе проведения лабораторного исследования.

Иммунный комплекс – это комплекс антител и антигенов, присутствующих в крови, и участвующих в иммунном процессе.

Антигены – это вещества, которые имеют органическое происхождение и образовываются в результате той или иной болезни в клетках организма. Причиной этому может стать аутоиммунное или онкологическое заболевание. Также, антигенами могут быть вещества различных возбудителей инфекционных заболеваний.

Авидность антител — это показатель прочности связи между антигеном и антителом, а также количество антигена, которое вступило в связь с антителами (иммуноглобулинами).
Это очень важный показатель, поскольку с его помощью можно определить дату инфицирования человека, что очень важно при заражении на протяжении срока беременности.
Тест на авидность проводится в лабораторных условиях путем обработки комплекса антитело-антиген мочевиною, что разрушает белок. При этом, соединения с низкой авидностью разрушаются, а соединения, имеющие высокую авидность остаются неповрежденными. Результаты теста на авидность выражаются в процентном соотношении.

Антитела (иммуноглобулины) – это специальный белок, который вырабатывают лимфоциты, то есть иммунные клетки, при попадании в организм человека бактерий, вирусов или грибов (инфекционного патогена).
Существуют иммуноглобулины пяти видов: A, E, M, G, D. Они отличаются друг от друга массой, формой, участием в инфекционном процессе, периодом полураспада, сроками образования с момента заражения.
Самый большой молекулярный вес имеет иммуноглобулин IgM (пентамер), он весит 950000 дальтон, в то время как остальные имеют вес в пределах 150 – 200 000 дальтон. Из-за своих размеров IgM не проходят через плацентарный барьер. В сыворотке из крови основную массу занимают иммуноглобулины IgG, их процентное соотношение занимает приблизительно 80 %. А самую малую часть в сыворотке занимают антитела IgE – 0,003%. В инфекционном процессе участвуют иммуноглобулины IgG, IgМ, IgА. В то время, как IgE являются результатом аллергических реакций. Такие белки как IgD принимают участие в формировании местного иммунитета и образовываются в лимфоузлах и миндалинах.

Основы метода иммуноферментного анализа

Существует несколько видов ИФА, среди них прямой, непрямой, конкурентный и метод блокирования. Хотя на практике, лаборанты чаще всего используют твердофазный гетерогенный иммунный анализ, который называется ELISA (enzyme linked immunosorbent assay).

Принцип проведения иммуноферментного анализа проявляется в реакции антитела и антигена, при которой образовывается иммунный комплекс – антиген-антитело. Такая реакция приводит к тому, что ферментная активность меток на поверхности антител изменяется.

Чтобы разобраться в этом, рассмотрим этот процесс поэтапно.

Первый этап. На этом этапе лаборант, проводящий исследование, размещает на поверхность лунок планшета очищенный антиген инфекционного возбудителя. Затем, к возбудителю добавляют сыворотку крови больного, что провоцирует специфическую реакцию между антителом в крови и антигеном. Это полученное соединение и участвует в следующем этапе эксперимента.

Второй этап. На втором этапе исследования происходит образование иммунных комплексов, которые являются реакцией между антигеном, полученным на первом этапе, и конъюгатом, то есть иммуноглобулином, помеченным ферментом пероксидазы. При этом добавляется специфический хромоген. В результате реакции получается окрашенное соединение в лунке. Интенсивность цвета при этом зависит от количества иммуноглобулинов, содержащихся в крови пациента.

Третий этап. На третьем этапе лаборанты обычно занимаются оценкой результатов исследования. Для этого проводится фотометрирование с использованием спектрофотометра, сравнение плотности биологического материала с плотностью проб, также, проводится математический подсчет результатов. Уровень иммуноглобулинов в крови зависит от плотности лунки планшета.
В практике чаще всего применяют 96 луночные планшеты.

Когда происходит измерение оптической плотности (сокращенно ИП) крови, то проводят подсчет антител в одной единице объема. После чего полученный результат сравнивают с контрольным материалом.
Важно помнить о том, что для каждого метода исследования устанавливаются свои показатели, с помощью которых учитываются референтные значения теста. Это показатели патологий и норм. Поэтому, нужно помнить об этом в каждом конкретном случае. Нельзя проводить интерпретацию результатов одного исследования в иное. Также, нельзя и сравнить результаты отдельно взятых лабораторий.

С помощью иммуноферментного анализа, можно выявить наличие в организме таких заболеваний:

1) Инфекционные болезни

  • вирус иммунодефицита человека,
  • вирусные гепатиты А, В, С, D, E и другие,
  • цитомегаловирусные инфекции,
  • инфекции герпеса первого и второго типа,
  • токсоплазмоз;
  • инфекцию краснухи,
  • мононклеоз, инфекция Эпштейн-Барра,
  • инфекцию кори,
  • бруцеллез,
  • псевдотуберкулез,
  • салмонеллез,
  • дизентерия или шигеллез,
  • аспергиллез,
  • энцефалит,
  • паразитозы, например, лямбиоз, трихинеллез, токсокароз, описторхоз и некоторые другие,
  • инфекции, передающиеся половым путем: сифилис, хламидиоз, уреаплазмоз, микоплазмоз,
  • хеликобактерная инфекция.

2) Показатели состояния человеческого иммунитета и маркеры аутоиммунных болезней.
3) Онкологические заболевания (хронический гонадотропин, простатспецифический антиген, альвеомуцин, фактор некроза опухоли, раково-эмбриональный антиген и другие).
4) Эндокринные заболевания.
5) Нарушения работы репродуктивной системы.

В список включены не все заболевания, которые могут быть диагностированы с помощью ИФА, этот перечень можно продолжать.

Забор материала для исследования методом иммуноферментного анализа.

Для исследований методом ИФА у пациентов могут быть взяты спинномозговое вещество, жидкость стекловидного тела, околоплодные воды, слизь, выделенная из цервикального канала или уретры, а также мазки. Но самым распространенным образцом для исследований является все же кровь пациента.

Забор образцов крови проводится утором, натощак. При этом, нельзя принимать пищу или какие-либо медицинские препараты. Что же касается разного рода терапий, которые включают антибактериальное лечение, лечение от вирусов, паразитов и другие, то их необходимо прекратить не менее, чем за две недели до сдачи анализа.

Результаты иммуноферментного анализа обычно изготавливаются в течение суток. Задержек происходить не должно, хотя при больших скоплениях сывороток, лаборанты могут просто не успеть сделать анализ вовремя.

Результаты исследований

Оценивая результаты проведенных исследований на выявление каких-либо инфекций, особое значение имеет количество иммуноглобулинов, обнаруженных в крови, а также, их вид. От этих показателей зависит присутствие в организме инфекции или же ее отсутствие. Также, сравнив количественные и качественные показатели, лаборант может определить предполагаемую стадию развития болезни, а также отличить острую форму заболевания от хронической формы. Оценивают также и наличие в организме человека активного вируса, что проявляется при обостренной хронической или острой форме заболевания.
Приблизительное время, через которое происходит появление в крови иммуноглобулинов Ig.

Дело в том, что IgМ являются самыми быстро появляющимися антителами. Обнаружение их происходит уже через 1 – 3 недели после процесса инфицирования организма, это является признаком острой фазы заражения вирусом человека.

Также, подобные антитела можно обнаружить в крови пациента при обострении протекания хронической болезни. Количество антител IgМ сохраняется около 3 месяцев с момента их образования, потом они постепенно начинают исчезать. Хотя случаются и исключения. Например, некоторые пациенты после окончательного выздоровления сохраняют количество антител в своей крови. Так, циркуляция иммуноглобулинов проходит через несколько лет после заражения.

У таких пациентов необходимо проверять положительные показатели на присутствие IgМ антител, поскольку возможны ситуации, когда система тестирования допускает ошибку и выдает ложно положительный результат. Такие ситуации очень часто случаются с беременными женщинами.

Что же касается появления антител IgA, то они способны образоваться через 2 или 4 недели после того, как организм подвергся действию инфекции. Но обнаружить антитела можно только через месяц. Именно тогда количество их достигает оптимального для выявления числа.

Антитела IgA вырабатываются клетками лимфоузлов, селезенки, а также слизистых оболочек. Подобные иммуноглобулины способны концентрироваться на поверхностях слизистых оболочек органов, где и выполняют свою защитную функцию, участвуя в местном иммунитете человека.

Появление антител IgG прослеживается тестирующими системами уже на 4 неделе прогрессирования инфекционного процесса в организме. Титр таких иммуноглобулинов постепенно может увеличиваться в течение 2 месяцев. После выздоровления небольшой их титр сохраняется в организме и поддерживает иммунитет. Такие болезни как хламидиоз, трихомониаз и микоплазмоз характеризируются невысоким уровнем антител IgG в крови, что объясняется отсутствием стойкого иммунитета к таким инфекциям.

Варианты выявления в крови человека иммуноглобулинов разных классов.

  • Выявление антител IgM, которое проводится изолированно, свидетельствует о первичном инфицировании человека.
  • Обнаружение в сыворотке крови одновременно антител класса IgM и IgG происходит также при первичном инфицировании, произошедшем в последние 2-3 месяца. Или же такое сочетание может быть признаком обострения хронического заболевания.
  • Таким образом, такие результаты при беременности не всегда говорят о первичном заражении.
  • Обнаружение изолированно антител класса IgG может быть признаком иммунитета к данной инфекции, хотя также это может указывать и на хроническую болезнь. При наличии хронической формы заболевания большую роль играет количество антител и их динамика. Такие исследования проводят с интервалом примерно в 2 недели.
  • Когда в крови присутствуют сразу антитела IgA и IgM, то это может говорить о первичном инфицировании. Обнаружение IgA изолированно тоже является последствием первичного поражение инфекцией организма.

При обнаружении антител IgA вместе с антителами IgG означает активацию хронической формы инфекции. Иммуноглобулины появляются в крови через 2 недели после обострения болезни.
Авидность антител является показателем прочности связи между антигеном и антителом, а также количество антигена, которое вступило в связь с антителами (иммуноглобулинами). Это дополнительный этап в диагностике методом ИФА.

Это очень важный показатель, поскольку с его помощью можно определить дату инфицирования человека, что очень важно при заражении на протяжении срока беременности. А также, можно оценить все риски внутриутробного инфицирования ребенка.

Тест на авидность проводится в лабораторных условиях путем обработки комплекса антитело-антиген мочевиною, что разрушает белок. При этом, соединения с низкой авидностью разрушаются, а соединения, имеющие высокую авидность остаются неповрежденными. Результаты теста на авидность выражаются в процентном соотношении. Высокая авидность антител свидетельствует о хронической форме болезни, либо же является признаком стойкого иммунитета.

Особенности появления антител в крови грудных детей

Если у детей в возрасте до года или до 1,5 лет в крови обнаружены материнские IgG, то это значит, что антитела проникли в организм ребенка через плаценту во время вынашивания плода. Этот признак не может свидетельствовать об инфицировании малыша, а является передавшемся от матери иммунитетом к инфекции.

Но, если в маленьком организме обнаружено иммуноглобулины класса IgM, которые из-за своего веса не могут проникнуть через плаценту к малышу, то это является признаком инфицирования. Заражение могло произойти уже после рождения или же в период внутриутробного развития.

Результат диагностики заболеваний методом ИФА представлен в определенных единицах измерения:

  1. ОП – оптическая плотность образца – это уровень концентрации антител в одной единице объема. Чем выше этот показатель, тем больше находится иммуноглобулинов в крови.
  2. Некоторые результаты ИФА подразумевают наличие такой единицы как коэффициент позитивности – КП. Это тоже обозначение плотности образца.
  3. Единицы концентрации иммуноглобулинов выражены в нанограммах, миллилитрах или же в нг/мл.
  4. Титры сывороток крови выражены так: 1:20, 1:40, 1:100, 1:200, 1:400, 1:800, 1:1200 и тому подобное.
  5. Титры, при которых происходит диагностирование заболевания для разных инфекций разные.
  6. В результатах исследования присутствуют такие символы : «-», «+»,«?» (+, ++, +++, ++++).
  7. Качественная же оценка подразумевает наличие только одного пункта из двух: положительно либо отрицательно.

Правильность интерпретации результатов данного исследования зависит от квалификации врача, поскольку кроме специалиста никто не имеет права назначать лечение.

Специалисты оценивают количество антител в крови, их вид и концентрацию.

Также, необходимо помнить о том, что нельзя сравнивать результаты разных методов исследования, либо же результаты тестов, полученные в разных лабораториях. Поскольку для любого метода диагностики существуют свои показатели и единицы измерения.

Сравнивание результатов допустимое только в пределах одной и той же лаборатории.

Видео метода иммуноферментного анализа ИФА

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *