免疫荧光技术概要课件.ppt
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1、免疫荧光技术,免疫荧光技术,Coons和Coworkers(1941)通过荧光素标记抗体,并借助荧光显微镜观察荧光的发光物质,而建立了该项技术,人们在Coons等的基础上发展完善了这一技术。尤其是近年来,与激光技术、电子计算机、扫描电镜和双光子显微镜等技术结合发展为定量免疫荧光技术;荧光激活细胞分类器(FACS)的应用,激光共聚焦显微镜的问世,使这门技术发展到更高的阶段,开创了免疫荧光技术的新领域。,Coons和Coworkers(194,第一节 免疫荧光技术的原理,第一节 免疫荧光技术的原理,一、免疫荧光技术的基本原理,免疫荧光技术是根据抗原抗体反应的原理,先将已知的抗原或抗体标记上荧光素,
2、制成荧光抗体,再用这种荧光抗体(或抗原)作为探针检测组织或细胞内的相应抗原(或抗体)。在组织或细胞内形成的抗原抗体复合物上含有标记的荧光素,利用荧光显微镜观察标本,荧光素受外来激发光的照射而发生明亮的荧光(黄绿色或橘红色),可以看见荧光所在的组织细胞,从而确定抗原或抗体的性质、定位,以及利用定量技术测定含量。,一、免疫荧光技术的基本原理 免疫荧光技术是根据抗,用荧光抗体示踪或检查相应抗原的方法称荧光抗体法;用已知的荧光抗原标记物示踪或检查相应抗体的方法称荧光抗原法。这两种方法总称免疫荧光技术,以荧光抗体方法较常用。用免疫荧光技术显示和检查细胞或组织内抗原或半抗原物质等方法称为免疫荧光细胞(或组
3、织)化学技术。免疫荧光细胞化学分直接法、间接法和补体法以及与亲和化学物质标记荧光素的方法,例如:SPA荧光素标记物,生物素与卵白素、植物血凝素荧光素标记物等。,用荧光抗体示踪或检查相应抗原的方法称荧光抗体法;用已知,二、荧光产生的原理,分子都含有电子,电子在不断地运动着。根据量子理论,运动着的电子可以处于一系列不连续的能量状态(即能级)中,电子遵守一定的规则,可以从一个能级向另一个能级跃迁,并伴随着与能级差相对应的特定能量的吸收或释放。一般情况下,电子总是处于能量最低的能级(即基态)。,二、荧光产生的原理 分子都含有电子,电子在不断地运动着,在一定的条件下,电子可吸收能量(如光能,热能,电能,
4、机械能等)跃迁到较高能量级(即激发态),这个过程叫激发。处于激发态的电子是不稳定的,它总是要跃迁回到基态,并将多余的能量释放出来。跃迁方式可能是辐射跃迁,也可能是非辐射跃迁。以非辐射跃迁时,能量大多转化为热能,而以辐射方式跃迁时,能量转化成相应波长的光,这个过程叫发射。,在一定的条件下,电子可吸收能量(如光能,热能,电能,,跃迁到激发态的电子,大多处于单重激发态。如果电子直接从单重激发态以辐射方式跃迁到基态,由于单重激发态很不稳定,半衰期很短,发射持续的时间也很短,这种发射光叫荧光,其寿命较短。 1838年Brewster首先描述了荧光现象,但荧光一词,是由 Stokesl852年提出的。,跃
5、迁到激发态的电子,大多处于单重激发态。如果电子直接从,第二节 荧 光 素,第二节 荧 光 素,一、荧光色素,能够产生荧光并能作为染料的化合物称为荧光色素,荧光色素必须具备吸收激发光的光能并发射荧光,具有吸收一定频率光能的生色团和能产生一定光亮子的荧光团。吸收的光能转变为荧光的百分数称为“荧光效率”。荧光效率与发射荧光量子的数值成正比。荧光效率(%)= (发射荧光的光量子数) 100 (吸收光的光量子数),一、荧光色素 能够产生荧光并能作为染料的化合物称为荧,荧光强度(即发射荧光的光量子数)和激发光(吸收的光量子数)的强度有关,激发光越强,荧光也越强。荧光素可以发射红、橙红、黄、绿及蓝色等荧光。
6、光的强弱也与溶解荧光素的pH值、浓度、染色时间和温度等条件有关。,荧光强度(即发射荧光的光量子数)和激发光(吸收的光量子数,荧光素的种类很多,但用于标记抗体的荧光素,不同于一般荧光色素,它必须具备以下条件: 应具有与蛋白质分子形成共价键的化学基因,结合后不易理解,而未结合的色素及其降解产物容易排除。 荧光效率高,与蛋白质结合荧光效率下降不多。,荧光素的种类很多,但用于标记抗体的荧光素,不同于一般,结合抗体蛋白后对抗体的免疫学性质和生化性质无影响,用于活体内标记,结合应无毒性,附加抗原性小。 与蛋白质结合的方法简便而快速,结合物在一般条件下稳定。 荧光素容易溶解,溶解后不会和其他物质发生化学反应
7、。 荧光颜色与背景组织的自发荧光颜色对比鲜明,能清晰判断结果。,结合抗体蛋白后对抗体的免疫学性质和生化性质无影响,,二、可用于标记抗体的荧光素,用于标记抗体和蛋白质的荧光色素到目前为止有以下几种。,二、可用于标记抗体的荧光素 用于标记抗体和蛋白质的荧光,1. 异硫氰酸荧光黄(fluorescien isothiocyanate,FITC) 纯品为黄色粉末,有两种异构体,易溶于水和乙醇等溶剂,在溶解状态下呈黄绿色荧光。性质稳定,低温干燥下可保存多年,室温下也可保存两年以上。FITC分子质量为390u,最大吸收光谱为490495nm,最大发射光谱为520530nm,呈现明亮的黄绿色荧光。其中异构体
8、I型荧光效率更高,与蛋白质结合更稳定。其结构式,在碱性条件下,FITC的异硫氰酸基在水溶液中与免疫球蛋白的自由氨基经碳酰胺化而形成硫碳氨基键,结合成为标记荧光免疫球蛋白,即荧光抗体。1个IgG分子上最多能标记1520个FITC分子。,1. 异硫氰酸荧光黄(fluorescien iso,2. 四甲基异硫氰酸罗达明(tetramethyl rhodamine isothcyanate,TRITC) 是一种紫红色粉末,较稳定,是罗达明(Rhodamine)的衍生物,易溶于水。最大吸收光谱为 550nm,最大发射光谱为620nm,呈橙红色荧光,与FITC发射的黄绿色荧光对比鲜明。经常用于双标记染色,
9、使用较多。,2. 四甲基异硫氰酸罗达明(tetramethyl,3. 四乙基罗达明(tetraethyl rhodamineB200,RB200) RB200是褐红色粉末状,溶于乙醇和丙酮,不溶于水。最大吸收光谱为570nm,最大发射光谱为596600nm,呈橙红色荧光。因为RB200比较低廉,广泛用于染色和双标记示踪或染色。RB200不能直接和蛋白质结合,要先经五氯化磷(PCI5)作用下转变成黄酰氯(S02C1),在碱性条件下易与赖氨酸s氨基反应而结合在蛋白分子上。其分子质量为580u。,3. 四乙基罗达明(tetraethyl rhoda,4.其他荧光素 如4-乙酰胺-4-异硫氰酸-2-硫
10、酸(SITS)呈蓝色荧光;得克萨斯红(Texas red)、藻红素R(phycoerythrin-R)、花青(cyanine,Cy2,Cy3,Cy5)等。,4.其他荧光素 如4-乙酰胺-4-异硫氰酸-2-硫,第三节 荧光素标记抗体的方法,第三节 荧光素标记抗体的方法,一、标记方法:,采用FITC标记抗体的方法 常用Marsshall(1958)法标记荧光抗体,也可以根据条件用Chadwick等(1960)标记法或Clark等(1963)的透析标记法。,一、标记方法: 采用FITC标记抗体的方法,1、Marsshall法: (1)材料:抗体球蛋白溶液、0.5molLpH9.0的碳酸盐缓冲液、无菌
11、生理盐水、异硫氰酸荧光素、1硫柳汞水溶液、三角烧瓶(2550m1)、冰及冰槽(或1000ml烧杯)、电磁搅拌器、灭菌吸管、透析袋、玻棒、棉线及烧杯(500m1)、pH7.2或8.0的0.01molLPBS等。,1、Marsshall法:,荧光素的准备:根据欲标记的蛋白质总量,按每毫克蛋白加0.01mg荧光色素,用天平准确称取所需的异硫氰酸荧光素粉末。 结合(或标记):边搅拌边将称取的荧光色素渐渐加入球蛋白溶液中,避免将荧光素粘于三角烧瓶或搅拌玻棒上(大约在510min内加完),加完后,继续搅拌12h左右。结合期间应保持蛋白溶液与4左右。结合完毕后,将标记的球蛋白溶液离心(2 500rmin)2
12、0min,除去其中少量的沉淀物。,荧光素的准备:根据欲标记的蛋白质总量,按每毫克蛋白,透析:装入透析袋中再置于烧杯中用 pH8.0的缓冲盐水透析(04)过夜。 过柱:取透析过夜的标记物,通过葡聚糖凝胶G-25(SephadexG-25)或G-50柱,分离游离荧光素,收集标记的荧光抗体进行鉴定。洗脱液:0.01molL磷酸盐缓冲液(pH7.2);过滤量:12ml标记全球蛋白液(过滤前未透析);收集量:20ml(解析1.7倍)。,透析:装入透析袋中再置于烧杯中用 pH8.0的缓,分别以1mgFITC溶于2份lml 0.5molL。碳酸盐缓冲液(分别为pH9.5和 pH9.0),于2下搅拌将其各加入
13、100mg家兔IgG生理盐水溶液中,搅匀后立即将每份分为两半。一半保留于2下,另一半置25下。间隔一定时间后各取出0.5ml通过Sephadex G-25去游离FITC,由此计算出 5mg家兔IgG结合的FITC量。,分别以1mgFITC溶于2份lml 0.5molL。碳,2、改良法 (1)试剂配制: 0.01molLpH7.2的PBS配法:NaCl 18g、Na2HPO4 1.15g、KH2PO4+0.2g溶于2000ml蒸馏水中,校定pH值至9.0。 0.5molLpH9.0碳酸盐缓冲液配法:取0.5molLNa2CO3(5.3)10ml加入0.5molL NaHCO3(4.2)90ml,
14、混合后,校定pH值至9.0。 3重碳酸钠水溶液配法:称1.5g无水碳酸钠充分溶解于50ml灭菌蒸馏水即成。,2、改良法,(1)试剂配制: 0.01molLpH7.2的PBS配法:NaCl 18g、Na2HPO4 1.15g、KH2PO4+0.2g溶于2000ml蒸馏水中,校定pH值至9.0。 0.5molLpH9.0碳酸盐缓冲液配法:取0.5molLNa2CO3(5.3)10ml加入0.5molL NaHCO3(4.2)90ml,混合后,校定pH值至9.0。 3重碳酸钠水溶液配法:称1.5g无水碳酸钠充分溶解于50ml灭菌蒸馏水即成。,(1)试剂配制:,藻红蛋白及标记方法,藻红蛋白或称藻胆色素
15、蛋白,他存在被称为藻红的多聚微粒中,位于叶绿素的反应中心,在自然结构中,藻红蛋白吸收光能,吸收后转化成能量,供其发育、生长。当藻红蛋白被分离和纯化后,其蛋白质变得具有很强的荧光,能吸收不同波长的光,发出亮红色的荧光,此时不再接受任何外来的光,也不能转移光能。,藻红蛋白及标记方法 藻红蛋白或称藻胆色,藻红蛋白利用共价键结合的形式与免疫球蛋白结合,形成稳定的复合物。应用其复合物进行免疫荧光组化染色,进行定量和定性分析;也可以应用藻红蛋白抗体结合物进行免疫荧光的双重或多重染色。尤其是藻红蛋白的亚型可以发射不同波长的荧光,例如 PE的发射波长为520570nm,吸收光谱为490510nm,正好与FIT
16、C处于同一的吸收和发射波长上,利用这一特点进行双重标记,在荧光显微镜下,可同时观察到代表2种抗原成分的不同颜色(亮绿色和橘红色),大大简化了免疫荧光的双标。当然还可以和其他荧光素,胶体金结合进行免疫荧光或流式仪的三重以上标记。,藻红蛋白利用共价键结合的形式与免疫球蛋白结合,形成稳,标记方法如下: 1. 巯基化藻红蛋白(phycoerthrin,PE)的制备 6001的15.5mgm1盐酸巯醇亚胺 (iminothiolane hydrochloride)加到1.2ml的 3.6mgm1的PE中,和1.2ml PB(pH6.8)混合,装入透析袋置人50mmolL pH6.8 PB中透析,4过夜,
17、再换用pH7.5 PB透析6h。每个PE分子中可结合8个巯基。,标记方法如下:,2. PE-IgG制备 异双功能试剂SPDPN-succinimdyl 3-(2-pyridyldlthio)propi-nate 30g(1.1mgm1)的乙醇溶液,加入700ml的4.2mgml lgG PB溶液(50molLpH7.5),在室温中反应2.5h。再加入巯基化PE400ml(1.7mgm1)加到500l反应混合液中,室温反应12h,加入100ml的50mmolL碘乙酸封闭残余巯基,用PB透析4过夜。加入0.01NaN3分装,4保存半年。,2. PE-IgG制备 异双功能试剂SPDPN,3.PE-标
18、记蛋白A方法 取4.08mgPE溶于0.1molLpH7.4PB(含0.1molLNacl)lml中,溶解后,取出0.5ml,再加入10ml SPDP无水甲醇液(2.6mgml),SPDP蛋白摩尔值为10,22反应5min,过SephadexG50(117cm),用100mmolL pH7.4 PBS(含 0.1molL NaCl)平衡和洗脱。,3.PE-标记蛋白A方法,0.5ml蛋白(2mgm1)100mmolL PBS(含有100mmolL NaCl pH7.4),加入2.6ml SPDP甲醇液,SPDP蛋白9.5,22 40min,加入25mmolL二硫苏糖醇(DTT) pH7.4缓冲液
19、,2225min,同上过sephadex G25,收集蛋白A峰。 取0.77mgm1的PE和0.27mgml蛋白A等量混合,22反应6h,混合物4保存备用,以上两种PE标记制品,可最后溶于0.01molL pH7.4PB(含有0.1molLECTA、lmolL碘乙胺、1BAS和0.1NaN3),05保存。,0.5ml蛋白(2mgm1)100mmolL,荧光素的种类不同,标记方法也有所不同,但所有要求的条件和步骤大致相同.影响标记的因素有温度、pH及反应液中荧光素和免疫球蛋白的比例。温度低标记时间长,温度高标记时间短。在04时,FITC标记抗体搅拌612h,在79时搅拌4h为宜。pH以9.09.
20、5最适于免疫球蛋白的标记,一方面异硫氰酸荧光素在弱碱性条件下易于溶解,另一方面,在弱碱性环境下免疫球蛋白的羧基容易暴露,便于结合。pH偏低标记慢,pH偏高(大于pHl0)抗体易变性。,荧光素的种类不同,标记方法也有所不同,但所有要求的条件,二、荧光抗体的质量控制,对制备的荧光抗体必须进行质量鉴定,主要进行特异性和敏感性两个方面的鉴定。,二、荧光抗体的质量控制 对制备的荧光抗体必须进行质量鉴定,(一)染色特异性和敏感性的测定方法 1.特异性染色效价测定 直接染色效价以倍比稀释荧光抗体溶液如1:2,1:4,1:8与相应抗原标本作一系列染色,荧光强度在“+”的最大稀释度,为其染色滴度(效价)或单位。
21、实际染色应用时,可取低 1个或2个稀释度(即24个单位),如染色效价为1:64,实际应用时可取1:32或1:16。间接染色效价可按核抗体荧光染色法步骤,先用不同稀释度的荧光抗体染色,结果以抗核抗体荧光强度“+”为标准,染色用效价和直接法相同。,(一)染色特异性和敏感性的测定方法,2.非特异性染色测定 根据荧光抗体的用途不同,可用相类似的抗原切片或涂片,倍比稀释荧光抗体,按常规染色,如果在标本上出现的非特异染色应显著低于特异染色滴度,否则应采取消除非特异性染色的方法处理荧光抗体。,2.非特异性染色测定 根据荧光抗体的用途不同,可,3.吸收试验 在荧光抗体中加入过量相应抗原,于室温中搅拌2h后,移
22、人4中过夜,3 000rmin离心30min,收集上清液,再用相应抗原阳性标本染色,结果应不出现明显阳性荧光。,3.吸收试验 在荧光抗体中加入过量相应抗原,于室,(二)FP值的测定方法 F(荧光素)和P(抗体蛋白)的克分子比值反映荧光抗体的特异性染色质量,一般要求FP的克分子比值为12。过高时,非特异性染色增强;过低时,荧光很弱,降低敏感性。,免疫荧光技术概要课件,1.蛋白质定量 测定荧光抗体的蛋白质毫克毫升量。 2.结合荧光素定量 先制作荧光素定量标准曲线,即准确称取FITC 1mg,溶于l0ml 0.5mmolL pH9.0的碳酸盐缓冲液中,再用0.01mmolL pH7.2 PBS稀释到
23、l00ml,此时荧光素含量为l0Mgml,再倍比稀释9个不同浓度的溶液,用分光光度计在490nm波长测定光密度值(OD),以光密度为纵坐标,荧光素含量为横坐标,作标准函数图。荧光素与蛋白质结合后,其吸收光谱峰值向长波方向位移5nm,FITC和蛋白质结合后由490nm变为493495nm,RB200和蛋白质结合后变为595nm。,1.蛋白质定量 测定荧光抗体的蛋白质毫克毫升量,FP比值的计算:可按以下公式计算。F/P克分子比值=,FP比值的计算:可按以下公式计算。,15g、KH2PO4+0.以0-4或-20低温保存,防止抗体活性降低和蛋白变性。吸收试验 在荧光抗体中加入过量相应抗原,于室温中搅拌
24、2h后,移人4中过夜,3 000rmin离心30min,收集上清液,再用相应抗原阳性标本染色,结果应不出现明显阳性荧光。三液混合后,不断搅拌6h,7200g离心1h,吸取上清4保存备用。(7)组织或细胞内某些物质的自发荧光。6mgml),SPDP蛋白摩尔值为10,22反应5min,过SephadexG50(117cm),用100mmolL pH7.标本自发荧光对照 标本只加PBS或不加PBS,缓冲甘油封片,荧光显微镜观察应呈阴性荧光(无与特异性荧光相似的荧光)。尤其是藻红蛋白的亚型可以发射不同波长的荧光,例如 PE的发射波长为520570nm,吸收光谱为490510nm,正好与FITC处于同一
25、的吸收和发射波长上,利用这一特点进行双重标记,在荧光显微镜下,可同时观察到代表2种抗原成分的不同颜色(亮绿色和橘红色),大大简化了免疫荧光的双标。组织的非特异性染色的机制很复杂,其产生的原因主要可分以下几点:1molL NaCl)平衡和洗脱。2mm之间,太厚的玻片光吸收多,也不能使激发光在标本上聚焦。,式中160 000为抗体蛋白质的分子量,390为FITC的分子量。蛋白质从克换算为毫克需再乘以103,而荧光素从克换算为微克需要再乘以106。,15g、KH2PO4+0. 式中160 000为,测定RB200荧光抗体的克分子比值公式如下:TMRITC荧光抗体克分子量比值=A515nmOD A28
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