《肿瘤标记物》PPT课件.ppt
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1、发光免疫检测技术的临床应用及其应注意的问题,杨晓林博士北京大学医学部研究员中国生物物理学会光生物学专业委员会副主任委员国际生物发光和化学发光学会(ISBC)学术理事Council member of scientific advisory board of International Society on Bioluminescence&Chemiluminescence,由于化学反应(通常是氧化)产生电子能级处于激发态的物质,后者通过跃迁释放能量产生光子,从而导致的发光现象。,化学发光(Chemiluminescence),生物发光和化学发光均属于冷光,即发光不是由于发光体温度升高所至,发射
2、波长也与其温度无关,按化学反应类型,化学发光的分类,酶促化学发光:辣根过氧化物酶系统 碱性磷酸酶系统 黄嘌呤氧化酶系统非酶促化学发光:吖啶酯系统 草酸酯系统 三价铁-鲁米诺系统,闪光(Flash):,按发光持续时间,发光时间在数十分钟以上,如:HRP-Luminol系统 AP-AMPPD系统 黄嘌呤氧化酶系统无须原位进样、以速率法测量。,发光时间在数秒内,如吖啶酯以原位进样(In Situ Injector)和时间积分法测量,辉光(Glow):,时间,发光信号,辉光坪区,速率法测量,原位进样,积分法测量,闪光尖峰,闪光与辉光及其测量方式的差别,鲁米诺及其衍生物的增敏化学发光系统,商业化产品中常
3、见的化学发光系统,AMPPD及其衍生物的化学发光系统,+,*,光子(477nm),AP,O,O,OCH3,OPO32-,O-,O,O,OCH3,商业化产品中常见的化学发光系统,商业化产品中常见的化学发光系统,吖啶酯化学发光系统,发光信号检测,光敏二极管、光敏电池、光电偶合器(CCD),结构简单、性能稳定但灵敏度低、线性范围较窄。,主要特点,原理,光信号,光电转换器件,电压或电流信号,放大,单光子计数器是目前高灵敏度发光分析仪的核心部件,光电倍增管,高压,高速放大器,高速比较器,高速分频器,发光样品产生光子,激发光阴极产生光电子,在阳极上形成较强信号,脉冲信号,相对发光单位数字脉冲(RLU),在
4、各打拿极之间得到能量和数目的倍增,单光子计数式发光检测仪,计算机,打印机,发光仪控制模块,发光仪执行模块,控制器,程控高压,计数/贮存器,单光子计数器,样品运动/定位装置,程控自动门锁及检测装置,原位注射泵,光生物学技术的应用范围,军事侦测公安稽查卫生检疫药物筛查医学诊断环境检测航天遥感生命科学,已成为现代生物技术最活跃的领域之一,光生物学检测技术的优越性,彻底消除了放射性危害无半衰期限制,试剂稳定性和有效期大大延长容易实现连续、动态、重复测定,适合于复合标记系统进行多指标并行测定操作简单,反应速度快,容易实现自动化灵敏度和线性范围超过以往技术,几种标记/检测技术灵敏度的比较,酶标,荧光,放免
5、,发光,灵敏度(mol/L),10-1810-1510-1210-9,几种标记/检测技术线性范围的比较,酶标,荧光,放免,发光,线性范围,105104103102,几种标记/检测试剂的有效期比较,酶标,荧光,放免,发光,有效期(月),1815129630,人民币,人民币,三种免疫测定技术的成本及费用,三种免疫测定技术的成本及费用,放免,酶标,发光,抗原:可诱导动物免疫系统产生免疫应答的物质。抗体:由动物免疫系统产生,可特异性结合某种物质的球蛋白。,免疫分析技术基本原理,利用抗原、抗体之间的特异性结合来测定、分析特定物质的方法,免疫测定技术分类,反应结束后是否需要分离,均相法(Homogeneo
6、us),非均相法(Heterogeneous),均相法(Homogeneous),免疫凝集法:自然凝集:血型测定 肥达氏反应;敏化凝集:血球凝集法 凝胶(微粒)比浊法,免疫扩散法;免疫电泳法近场液闪法,酶-辅酶(亚基)配位法荧光偏振法,荧光共振法吖啶酯水解法,生物传感器,非均相法(Heterogeneous),免疫印迹(Western-blot):基因表达分析、HIV感染确认实验免疫组织化学技术:原位基因表达分析、临床病理学分析纸片法:早孕快速检测、吸毒检测快速、献血快速检测放射免疫法(RIA):沉降法(放免)、固相法(免放,IRMA)荧光免疫法(FIA);酶联免疫法(EIA,ELISA)酶联
7、荧光法(FEIA)、化学发光法(LIA)酶联化学发光法(ELIA)、时间分辨荧光法(DELFIA)、电化学发光法(ECLIA);,双抗体夹心法(三明志法)原理,固相支持物表面,包被抗体,标记抗体,待测物,夹心法的剂量-反应关系曲线,信号强度(Y),线性范围,待测物浓度(X),Hook(前滞)效应,分析灵敏度(最低检测限)(95%可信度):S0+2SD在该曲线上所对应的浓度值。功能灵敏度:测定误差(变异)20%的最低可检测浓度。线性范围:(分析)功能灵敏度-变异20%的最高检测浓度相关系数0.99的曲线范围,竞争法的原理,固相支持物表面,待测物,包被抗体,标记抗原,竞争法的剂量-反应关系曲线,待
8、测物浓度(X),信号强度(Y),线性范围,分析灵敏度(最低检测限)(95%可信度):S0-2SD在该曲线上所对应的浓度值功能灵敏度:测定误差(变异)20%的最低可检测浓度线性范围:(分析)功能灵敏度-变异20%的最高检测浓度相关系数0.99的曲线范围,间接法原理,包被体,待测抗体,包被抗原,标记抗体(二抗),俘获法原理,俘获抗体(二抗),待测抗体,标记抗原,包被体,双抗原夹心法原理,包被体,待测抗体,包被抗原,标记抗原,间接包被夹心法原理,包被体,待测抗原,包被连接物,标记抗体,俘获抗体,特点:所有试剂盒均采用同一包被物和包被工艺,发光免疫分析基本操作步骤(一步法),待测样品,标记抗体或抗原,
9、洗涤去除未结合的反应物,发光底物,仪器检测,包被抗体或抗原的反应管,反应30-60分钟,反应0-5分钟,发光免疫分析基本操作步骤(二步法),待测样品,洗涤去除未结合的反应物,发光底物,仪器检测,包被抗体或抗原的反应管,反应30-60分钟,反应0-5分钟,标记抗体或抗原,洗涤去除未结合的反应物,反应30-60分钟,发光免疫分析技术的现状及应注意的问题,目前已商品化的光生物学标记检测技术整体性能比较,时间分辨荧光(也称时间延迟光致发光):Time Resolved Fluorescence(Time Delayed Photoluminescence)解离增强荧光免疫分析(DEFIA)电化学发光(
10、也称场致发光):Electrochemiluminescence(Electroluminescence)化学发光:Chemiluminescence,例如:电化学发光TSH检测试剂的分析灵敏度为0.005mIU/L 第四代化学发光TSH检测试剂的分析灵敏度为0.001mIU/L 原因在于抗体的亲合力,而不是检测技术。,筛选抗体、屏蔽干扰,生产工艺、管理水平和技术服务是试剂生产的关键,这些发光检测技术的灵敏度及线性范围都已经接近了免疫反应的极限。,灵敏度的瓶颈在于抗体亲合力和干扰免疫反应的因素,而不是检测技术。,片面宣扬检测技术灵敏度和线性范围的强弱,不仅毫无意义,而且也是荒谬的。,发光技术临
11、床免疫分析划时代的进步,以TSH(促甲状腺素)为例,第一代TSH检测试剂盒,普通放免功能灵敏度1-2mIU/L基本无法测到正常值下限以下的血清TSH浓度对甲亢的诊断意义不大,固相放免功能灵敏度mIU/L在甲亢的诊断中开始发挥作用,第二代TSH检测试剂盒,发光免疫功能灵敏度mIU/L成为甲亢诊断的首选指标之一,发光免疫功能灵敏度mIU/L 一系列新的临床现象改写了垂体甲状腺轴的调控状态,第三代TSH检测试剂盒,第四代TSH检测试剂盒,目前商品化发光免疫分析产品的几个特点,大多采用全自动工作方式,部分采用微孔板半自动方式多数采用磁性或非磁性微粒包被,以增加表面积,使灵敏度进一步提高,反应时间大大缩
12、短使用内建标准曲线加校正的办法产生工作曲线部分产品采用流动池测定方式(适合于闪光型发光或电化学发光),流动池检测方式示意图,检测器,检测池,负压泵,废液,四通阀,冲洗液,样品管,计量泵,干燥空气,原位进样泵,氧化剂,使用商品化发光免疫分析产品可能遇到的几个问题,与以往方法(放免等)在检测指标的正常值及临床意义上的差异。如:免疫源性胰岛素与真胰岛素、HCG、性激素等采用不同的单抗或多抗时检测结果也有较大差异。(单抗特异性好,受干扰小,因此测值低)不同厂家产品测定结果之间一致性差(未与国家标准品比对)。所使用的内建标准曲线结合校正的方法不尽完善。部分产品不显示原始数据,无法监控其准确性。,免疫分析
13、结果的干扰因素,温度,氧化剂,还原剂,光线,磁场,金属离子,防腐剂,杂质,本底物质,同一干扰因素对不同检测方法的不同影响,待测物,包被(结合)抗体,放免法,免放或发光法,标记抗原,TBG,离心沉降,洗涤祛除,以甲状腺素结合蛋白(TBG)干扰竞争法测定T3为例,信号结果,信号结果,使用商品化发光免疫分析产品必须做好的几个工作,在厂家提供的数据基础上,自行建立正常参考值系统。明确各个试剂盒的特异性及交叉反应情况 如:小分子激素之间,以及与自身前体或代谢物之间的交叉 胰岛素与C-肽、胰岛素原之间的交叉 FSH、LH、HCG之间的交叉。,充分利用现有国标参考品校正结果(注意防腐剂干扰)(可以从国家药品
14、生物制品检定所或临床检验中心得到)自行建立多点质控(2-3点)监控每次实验的准确性。,尽可能避免干扰因素 采样:清洁样品管(防止还原剂干扰)、不使用酶抑制剂、及时送检 实验室:恒温、避免强光和强磁场、严格操作规程、及时维护、报修,正常值参考的意义及灰色区域的存在,如果测定结果处于灰色区域(约在正常值上下限以内20%)内,则需要进一步追踪检查。,95%或99%,-20%,+20%,自身基础数据最佳“正常参考值”,对于患者来讲,最佳的参考值是自己以往的测定数据,即自身对照;因此积累病人的基础数据非常重要。尤其是性激素、生长激素、胰岛素等具有周期性分泌或释放规律的激素。,时间,FSH,卵泡期 排卵期
15、 黄体期 月经期,正常人平均值变化规律,正常参考值范围,某一患者变化规律(无排卵峰),保证检验结果准确性的对该检验项目或其检验结果普遍意义的解释,不要试图替临床大夫为某一具体病例作出最终诊断,建立和完善实验室面向临床大夫乃至患者的咨询制度,检验医师必须牢记,检验医师给临床所提供的一切服务仅限于,化验结果与临床不符的原因,由于个体差异或不明干扰因素的存在,总有少数病例的化验结果与其临床表现不符,操作失误、仪器故障、试剂失活等因素,某些夹心一步法试剂往往存在前滞效应,药物以及其它基础疾病的干扰,排除这些因素后重复测定或重复送样,用同试剂盒的校准品A稀释后再重新测定,及时与临床沟通结合说明书综合判断
16、,原因,解决,不同实验方法,或同一方法的不同厂家产品之间,其测定结果和临床正常值都会有所差异,不同实验室环境和不同人群条件下,其测定结果和临床正常值也会有所不同,在厂家提供的正常参考值基础上建立自己的正常参考系统,待测物质的降解及其与血清蛋白结合状态的改变,某些化验项目的检测结果往往受标本存放时间及其贮存条件的影响,及时采样、送检,实验室及时完成化验,严格按照试剂盒说明书要求存放,常见临床免疫检测指标的意义及其限制因素,激素类型氨基酸:甲状腺激素蛋白(肽):甲状旁腺激素、下丘脑激素、垂体激素、降钙素、胎盘激素、心肌激素、胃肠激素类固醇:性激素和皮质激素儿茶酚胺:肾上腺素,下丘脑-垂体-内分泌轴
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