Количественный ифа метод. ИФА – иммуноферментный анализ

С развитием таких смежных наук, как генетика, молекулярная биология, химия, а также ростом технического прогресса, современная медицина может похвастаться инновационными методами диагностики самых разных заболеваний человека. Они отличаются высокой точностью результатов и безопасностью проведения. Одним из таких способов выявления проблем со здоровьем является иммуноферментный анализ. Он приобрел широкую популярность в последнее десятилетие и завоевал репутацию высокоэффективного, надежного и безопасного для пациента метода обнаружения заболеваний еще до появления внешних симптомов. Мы доступно объясним, что представляет собой такой вид диагностики, каков принцип его действия, отметим достоинства, сориентируем в стоимости такого анализа.

Реакция организма на патогенную флору

Для того чтобы понять, как, благодаря иммуноферментному анализу, лаборанты диагностируют различные заболевания, необходимо разобраться в физиологическом процессе, который происходит в организме во время заражения инфекциями. Когда патогенный микроорганизм попадает в кровоток, иммунная система человека демонстрирует защитную реакцию в виде выделения определенных веществ - антител. Они связываются с клеткой и анализируют, является ли она частью организма или внедрилась извне. Если иммунная система определила, что клетка чужеродная, то количество антител начинает увеличиваться с целью борьбы с патогенным микроорганизмом.

Антитела бывают разных видов, имеют свои особенности. Одни вещества появляются непосредственно в период инфицирования, другие остаются в течение всей жизни в организме человека и именно благодаря им вырабатывается стойкий иммунитет к конкретному заболеванию. Рзделяют белковые структуры на такие виды: A, D, E, M, G. В медицине антитела называют иммуноглобулинами. Поэтому принято обозначать показатели этих веществ латинскими буквами Ig.

Основан именно на данных медицинских знаний. С помощью специальных антигенов в лабораторных условиях можно определить наличие или отсутствие тех или иных антител в биологическом материале. По результатам такого анализа врач может поставить диагноз, а также определить не только наличие патологии, но и давность ее происхождения, выявить уровень опасности для пациента. При иммуноферментном анализе чаще других исследуют наличие антител групп M и G.

Что представляет собой ИФА?

На самом деле иммуноферментный анализ не является инновацией современного общества. Его изобрели еще в 80-х годах. Но для проведения таких исследований требовалась громоздкая дорогостоящая аппаратура. Поэтому использовали такой метод только в специально оснащенных научных лабораториях: его применяли для типирования клеток и тканей. А вот широкого распространения в диагностической медицине он тогда не получил, использовать его было технически сложно и крайне затратно. Лишь с развитием техники и изобретением биополимерных материалов ИФА усовершенствовали. После чего метод стал популяризироваться и завоевывать доверие в медицинских кругах.

Как уже было сказано выше, данный метод подразумевает обнаружение в биоматериале - крови, околоплодных водах, стекловидном теле или спинномозговой жидкости - определенных групп иммуноглобулинов.

Различают исследования без нанесения антигена на поверхность и твердофазный иммуноферментный анализ, который предполагает проведение реакции в специальных лунках. Последний метод имеет большую чувствительность и надежность, поэтому именно таким образом проводят анализ в медицинских лабораториях для обнаружения заболеваний человека.

Фазы иммуноферментного анализа

В зависимости от предполагаемого заболевания, из набора для иммуноферментного анализа используют необходимый антиген, который во время химической реакции при наличии инфекции свяжется с патогенной флорой. Этот процесс называется проведением иммунной реакции.

Затем для того, чтобы визуально определить результат исследования, проводят ферментативную фазу ИФА. Она предполагает окрашивание материала с помощью специальных реагентов. В данном исследовании применяют такие ферменты, как щелочная фосфатаза, пероксидаза и авидин. В зависимости от получившегося цвета в процессе проведения химических реакций и определяют результат иммуноферментного анализа.

Что такое колориметрия?

Анализ ферментативной фазы диагностики проводится с помощью метода, который имеет название "колориметрия". Дело в том, что не только цвет материала дает информацию об инфекции, но и получившаяся в результате химических реакций плотность окраса. Именно этот показатель определяет концентрацию патогенного микроорганизма. Если по старинке используют ручной метод диагностики, то для определения указанных показателей выстраивают специальный калибровочный график.

В современных лабораториях сегодня редко применяют ручной метод. Для проведения анализа ИФА используют специальный аппарат - колориметр, в котором вручную задаются лишь параметры исследования, а затем всю работу, включая построение графика, прибор проводит автоматически.

Методы ИФА

Различают прямой и непрямой методы иммуноферментного анализа. Первый вид занимает меньше времени, так как имеет лишь 3 стадии выполнения. Сперва к антигенам исследуемого материала, помещенным в специальные лунки, добавляют специфические антитела. Затем удаляют избыточное их количество и проводят ферментативную фазу анализа, получая таким образом результат.

Непрямой метод применяется намного чаще, так как имеет более высокую чувствительность по сравнению с прямым способом диагностики. При его проведении используется двойное исследование. А именно - сначала антиген связывают с немеченым антителом, а затем с меченым. Такой процесс занимает больше времени, но и результат является наиболее точным.

Наборы реагентов

Наборы для иммуноферментного анализа выпускают разные производители, в самых разных комплектациях. В России признанной является компания «Союз медико-биологический». Данный производитель выпускает наборы реагентов для исследования методом ИФА практически всех распространенных в наших широтах инфекций, поддающихся анализу таким способом. Кроме непосредственно самих реагентов в комплекты входят дополнительные материалы, что обеспечивает безопасность, удобство и быстроту выполнения анализа. Кроме того, химические субстанции окрашены в разные цвета, что снижает вероятность ошибки в выборе реагента лаборантом.

Отличаются химико-биологические наборы относительной доступностью, что прямо влияет на распространение и доступность иммуноферментного анализа для населения.

Преимущества метода диагностики

Несомненно, иммуноферментный анализ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими диагностическими методиками:

1. С его помощью можно определить даже незначительное наличие патогенных организмов, что говорит о высокой чувствительности теста.
2. Возможность обнаружения заболевания на самых ранних стадиях, что значительно повышает шанс на благополучное излечение.
3. Простота и удобство взятия биологического материала. Такой анализ проводят как в частных лабораториях, так и в государственных. При необходимости материал может взять медсестра у пациента дома.
4. Для анализа требуется совсем незначительный объем биоматериала.
5. Быстрое получение результата. Современное медицинское оборудование позволяет выполнить анализ в течение суток.
6. Возможность обнаружения скрытых бессимптомных форм инфекции.
7. Доступность исследования.
8. При необходимости возможно проведение массовых обследований данным методом.
9. Существует возможность отслеживания протекания заболевания и эффективности назначенного лечения, так как можно проводить анализ методом ИФА многократно абсолютно безопасно для пациента.
10. Автоматизация этапов проведения анализа, что исключает человеческий фактор и повышает достоверность результатов.
11. Реагенты для проведения ИФА хранятся достаточно долго - около года.
12. Проведение анализа возможно при колебаниях температуры окружающей среды.

Иммуноглобулины группы M

Антитела группы М вырабатываются иммунной системой сразу после обнаружения чужеродного антигена. Следовательно, если иммуноферментный анализ завершился обнаружением таких веществ в биоматериале, то это свидетельствует об острой стадии протекания заболевания, первичном инфицировании. Иммуноглобулины группы М могут находиться в организме до месяца в зависимости от вида заражения. Затем их количество уменьшается до полного исчезновения.

Иммуноглобулины группы G

На смену иммуноглобулинам группы М появляются белковые структуры вида G. Эти вещества вырабатывают стойкий, в большинстве случаев пожизненный иммунитет к заболеванию. Определение белковой структуры IgG в исследуемом материале указывает на то, что организм ранее встречался с возбудителем и имеет защитную реакцию от повторного заражения.

Показания к диагностике

Иммуноферментный анализ крови применяют для определения разных инфекционных заболеваний, гормональных состояний, делают аллергопробы. А именно:

• определяют уровень гормонов щитовидной железы;
• показатели репродуктивной гормональной панели;
• онкомаркеры;
• обнаруживают возбудителей инфекционных заболеваний, таких как цитомегаловирус, гепатит, токсоплазма, краснуха, корь, туберкулез, хламидия, сифилис, микоплазма, уреплазма, кандида, лямблии и даже ВИЧ;
• диагностируют аутоиммунные заболевания. В том числе часто используют для исследования гормонов щитовидной железы иммуноферментный анализ: ТТГ, ТГ, Т3 и Т4.

Кроме диагностических целей, метод иммуноферментного анализа применяют в научно-исследовательской медицинской деятельности.

Как проводится забор материала?

В большинстве случаев для анализа рекомендуется забор венозной крови. После обработки и подготовки материала для исследования проводят иммуноферментный анализ сыворотки крови или плазмы.

Особого внимания требует исследование гормональной панели, так как в данном случае крайне важно учитывать особенности забора материала. Например, диагностика большинства гормонов репродуктивной системы женщины требует взятия венозной крови в определенные дни менструального цикла. На ряд других гормонов действуют внешние факторы: сезонность, время суток, психологическое состояние пациента и многое другое. Не учитывая специфические факторы, можно получить ложный результат, что приведет к обострению заболевания или неправильно назначенному лечению.

В некоторых, чаще осложненных случаях, для анализа могут понадобиться спинномозговая жидкость, стекловидное тело или околоплодные воды беременной женщины. Процедуры по забору этих биологических материалов несут определенный риск, имеют противопоказания и восстановительный период. Поэтому следует проводить только по показаниям врача и под его профессиональным наблюдением такой иммуноферментный анализ. Расшифровка в таком случае требует специальных медицинских знаний и может занять некоторое время.

Подготовка к анализу

Иммуноферментный анализ следует проводить, придерживаясь всех рекомендаций, так как на результаты исследования влияют внешние факторы. Например, важно сдавать венозную кровь натощак утром (до 11 часов). За 2 недели до предполагаемого забора материала нужно прекратить прием каких-либо лекарственных препаратов, особенно гормональных. Несколько дней перед исследованием следует воздержаться от употребления алкоголя и жирной пищи, а также исключить физическую нагрузку, переживания и стрессы.

Расшифровка результатов

Расшифровка результатов иммуноферментного анализа требует специальных знаний об особенностях белковых структур (антител), о которых было рассказано выше (IgG и IgM). В соответствии с этими данными анализируют показатели исследований. В таблице описаны варианты, которые могут быть получены при проведении анализа:

Анализируя представленную таблицу, можно сделать вывод, что в большинстве случаев для подтверждения диагноза потребуются дополнительные исследования. Не может дать однозначного ответа один лишь иммуноферментный анализ. Норма в данном случае не имеет четких границ: обнаруженные белки группы G указывают лишь на то, что организм ранее подвергался инфицированию определяемым возбудителем. Но этот же результат может говорить и о наличии острой фазы - важно сопоставить множество факторов и показателей для того, чтобы поставить правильный диагноз.

Факторы риска

ИФА является точным на 90%. Все же существуют факторы риска, которые влияют на искажение результата диагностики: неисправность аппаратуры, неправильный забор материала, его хранение и транспортировка, неучет иных внешних факторов.

Стоимость анализа

Стоимость диагностического исследования имеет большой диапазон и зависит от вида анализа и определяемого антигена, так как исходя из этих факторов рассчитывается стоимость реагентных наборов и определяется сложность проведения анализа. Но в большинстве случае является доступным многим пациентам иммуноферментный анализ. Цена его составляет от 300 р. до 2000 р.

ИФА - доступный, быстрый и высокоэффективный метод диагностики большого перечня заболеваний. Но расшифровкой результатов и постановкой диагноза имеет право заниматься только квалифицированный медицинский работник.

5.1 Сущность и классификация ИФА.

ИФА появился в середине 60-х годов и первоначально был разработан как метод для индификации антигена в гистологическом препарате, а также для визуализации линий преципитации в тесте иммунодиффузии и иммуноэлектрофореза, а затем стал использоваться для количественного определения антигенов и антител в биологических жидкостях. В разработке метода принимали участие Е.Энгвалл и Р.Пэлман, а также независимо от них В. Ван Вееман и Р.Шурс.

Рис. 6 Основной принцип ИФА:

для выявления антигенов; 2) для выявления антител

Метод основан на специфическом связывании антитела с антигеном, при этом один из компонентов конъюгирован с ферментом, в результатереакции с соответствующим хромогенным субстратом образовывается окрашенный продукт, количество которого можно определить спектрофотометрически (рис. 6).

Открытие возможности иммобилизации антигена и антитела на различных носителях с сохранением их связывающей активности позволило расширить использование ИФА в различных областях биологии и медицины.

Появление моноклональных антител послужило дальнейшему развитию ИФА, что позволило повысить его чувствительность, специфичность и воспроизводимость результатов.

Теоретически ИФА основывается на данных современной иммунохимии и химической энзимологии, знании физико-химических закономерностей реакции антиген-антитело, а также на главных принципах аналитической химии. Чувствительность ИФА и время его проведения определяется несколькими основными факторами: кинетическими, термодинамическими характеристиками реакции антиген-антитело, соотношением реагентов, активностью фермента и разрешающей способностью методов его детекции. В общем виде реакция антиген-антитело может быть описана простой схемой:

+[АГ]↔[АТАГ]

Разнообразие объектов исследования от низкомолекулярных соединений до вирусов и бактерий, а также необычайно широкий круг задач, связанных с многообразием условий применения ИФА, обусловливают разработку чрезвычайно большого количество вариантов этого метода.

Любой вариант ИФА содержит 3 обязательные стадии:

1. стадия узнавания тестируемого соединения специфическим к нему антителом, что ведет к образованию иммунного комплекса;

2. стадия формирования связи конъюгата с иммунным комплексом или со свободными местами связывания;

3. стадия превращения ферментной метки в регистрируемый сигнал. В основу классификации методов ИФА положено несколько подходов:

1. По типу реагентов, присутствующих на первой стадии ИФА, различают конкурентный и неконкурентный методы.

А) В конкурентном ИФА на первой стадии в системе присутствуют одновременно анализируемое соединение и его аналог, меченный ферментном и конкурирующий за центры специфического связывания с ним.

Б) Для неконкурентных методов характерно присутствие в системе на первой стадии только анализируемого соединения и специфичных к нему центров связывания.

2. Все методы ИФА делются на гомогенные и гетерогенные.

Если все три стадии ИФА проходят в растворе и между основными стадиями нет дополнительных этапов разделения образовавшихся иммунных комплексов от непрореагировавших компонентов, метод относится к группе гомогенных.

В основе гомогенного ИФА, применяемого, как правило, для определения низкомолекулярных субстанций, лежит ингибирования активности фермента при его соединении с антигеном или антителом. Активность фермента восстанавливается в результате реакции антиген-антитело.

При связывании антитела с антигеном, содержащим ферментную метку, происходит ингибирование активности фермента на 95% по отношению к высокомолекулярному субстрату, что обусловлено стерическим исключением субстрата из активного центра фермента. По мере увеличения концентрации антигена связывается все больше антител и сохраняется все больше свободных конъюгатов антиген-фермент, способных гидролизовать высокомолекулярный субстрат. Анализ проводят очень быстро, для одного определения требуется 1 минута. Чувствительность метода достаточно высока. С его помощью можно определить вещество на уровне пикомолей.

Для гетерогенных методом характерно проведение анализа в двухфазной системе с участием твердой фазы – носителя, и обязательная стадия разделения иммунных комплексов от непрореагировавших компонентов (отмывка), которые находятся в разных фазах (образовавшиеся иммунные комплексы находятся на твердой фазе, а непрореагировавшие комплексы – в растворе). Гетерогенные методы, в которых формирование иммунных комплексов на первой стадии протекает на твердой фазе, называют твердофазными методами.

Методы относятся к гомогенно- гетерогенным, если 1 стадия – образование специфических комплексов происходит в растворе, а затем для разделения компонентов используют твердую фазу с иммобилизированным реагентом.

3. По принципу определения тестируемого вещества:

А) Прямое определение концентрации вещества (антигена или антитела) по числу провзаимодействующих с ним центров связывания. В этом случае ферментная метка будет находиться в образовавшемся специфическом комплексе АГ-АТ. Концентрация определяемого вещества будет прямо пропорциональна регистрируемому сигналу.

Б) Определение концентрации вещества по разности общего числа мест связывания и оставшихся свободными центров связывания. Концентрация определяемого вещества при этом будет возрастать, а регистрируемый сигнал снижаться, следовательно, в данном случае прослеживается обратная зависимость от величины регистрируемого сигнала.

5.2 Характеристика компонентов, используемых в ИФА.

Ферменты.

Ферментные метки обладают чрезвычайно мощьным каталитическим действием, одна молекула фермента может реагировать с большим количеством молекул субстрата. Таким образом, фермент, присутствующий в ничтожных количествах, можно выявить и количественно определить по образованию продуктов, катализируемой им реакции. Другое преимущество применения ферментов в качестве меток обусловлено наличием в молекуле многочисленных функциональных групп (сульфгидрильных, карбоксильных, остатков тиразина и др.), через которые можно ковалентно присоединить молекулы лиганда.

Ферментные маркеры, используемые в ИФА, должны обладать следующими свойствами:

– высокая активность и стабильность фермента в условиях анализа, при модификации и в конъюгате с антителами или другими белками;

– наличие чувствительных субстратов и простота метода определения продуктов или субстратов ферментативной реакции;

– возможность адаптации субстратных систем к дальнейшему усилению;

– отсутствие фермента и его ингибиторов в исследуемой биологической жидкости.

В ИФА может использоваться не менее 15 различных ферментов. Наибольшее применение, в соответствии с вышеназванными требованиями, нашли пероксидаза хрена (ПХ), щелочная фосфотаза (ЩФ) и β-D-галактозидаза. Все три стабильны и катализируют высокочувствительные реакции. Кроме того, продукты, получаемые в результате реакций, катализируемых этими ферментами, в зависимости от используемого субстрата, могут выявляться не только колориметрическими методами, но также флуоресцентными методами. Другие ферменты используются значительно реже. Это объясняется их более низкой в сравнении с ПХ и ЩФ удельной активностью.

Субстраты.

Выбор субстрата в первую очередь определяется используемым в качестве метки ферментом, так как реакция фермент-субстрат высоко специфична.

Основные требования к субстрату:

– обеспечение высокой чувствительности метода при выявлении фермента в конъюгате;

– образование хорошо учитываемых (например, окрашенных) продуктов реакции фермент-субстрат;

– субстрат должен быть безопасным, дешевым, доступным и удобным для применения.

Чаще используют хромогенные субстраты, которые, разрушаясь, образуют окрашенное вещество. Перспективным является использование высокоэнергетических субстратов – флуоресцентных, хемипюминесцентных. Применение таких субстратов позволяет теоретически повысить чувствительность ИФА на два порядка.

Образование конъюгата.

Конъюгат – это антиген или антитело, меченные ферментной меткой. Образование коньюгата – один из важных этапов проведения ИФА.

При формировании конъюгата подбирают такой оптимальный метод введения ферментной метки, чтобы оба компонента конъюгата сохраняли свою биологическую активность: фермент - способность взаимодействовать с субстратом, а антиген или антитело - антигенность и антигенсвязывающую активность, соответственно. Наличие меченого, высокоочищенного антигена позволяет использовать конкурентные методы. В этом случае на конечном этапе можно измерять активность конъюгата, не связанного с иммобилизованными антителами, что позволяет избежать процедуры отмывки и делает анализ более удобным. Однако антигены разнообразны по своим физико-химическим свойствам и строению, а значит невозможно разработать универсальные методики для получения конъюгата с антигеном. В этом случае получение конъюгата антигена с ферментом представляет собой отдельную сложную задачу. Приготовление меченых антител для ИФА методически более доступно.

Конъюгирование фермента с иммунохимически активными белками производится различными методами: химическая сшивка, ковалентное связывание молекулы фермента с АГ или AT и образование соединений через нековалентные связи, например, когда связь между ферментом и АГ или AT осуществляется иммунологически, через взаимодействие антиген-антитело.

Наиболее широкое распространение получили ковалентные способы приготовления конъюгатов. Выбор реакции связывания определяется типом доступных функциональных групп в данных белковых молекулах. В качестве реагентов, используемых для введения фермента в молекулы антигенов и антител, используют глутаровый альдегид, периодат натрия и др.

Существует одноэтапный и двухэтапный методы получения конъюгатов с помощью глутарового альдегида. Могут образовываться конъюгаты различных размеров с редуцированной ферментативной активностью (15 - 60 % от свободного фермента). Образовавшийся конъюгат больших размеров может стерически затруднять определение тестируемого вещества. Конъюгаты с относительно низкой молекулярной массой состоят из Fab-фрагмента и одной молекулы фермента.

В результате двухэтапного синтеза, который заключается в поэтапном получении сначала модифицированного с помощью сшивающего агента фермента, его выделении, а затем последующем взаимодействии его с антигеном (антителом), образуются молекулы однородного состава, содержащие 1-2 молекулы фермента на молекулу иммуноглобулина и сохраняющие высокую ферментативную и иммунологическую активность. Однако количество таких образовавшихся конъюгатов невелико (для пероксидазы хрена составляет 5 - 10 %).

Наибольшее практическое применение нашел метод получения иммунопероксидазных конъюгатов, основанный на окислении углеводного компонента фермента периодатом натрия (связывание пероксидазы в конъюгат достигает 70-90 % от начального количества фермента).

Надежный конъюгат должен обладать следующими свойствами:

Высоким антительным тигром и высокой афинностью к антигену, чтобы его можно было использовать в большом разведении, и таким образом, уменьшить неспецифическое связывание;

Достаточной специфичностью в рабочем разведении;

Преобладанием мономерных форм над полимерными, т.к. полимерные формы имеют тенденцию к неспецифической адгезии на пластике, что приводит к высокому фоновому уровню реакции;

Оптимальным молярным соотношением между ферментом и антителами (оптимальное соотношение составляет около 1:1);

Достаточной ферментативной активностью конъюгата. Это свойство определяется главным образом условиями конъюгации и соотношением молекул фермента и антител в конъюгате.

5.3 Гетерогенные методы ИФА.

Гетерогенные ИФА (или твердофазные ИФА) включают методы, в которых анализируемое соединение находится в двух фазах. Для разделения компонентов иммунохимической реакции используют твердую фазу (нерастворимый носитель, как правило, пластик) с иммобилизованными на ней антителами или антигеном, которую отмывают на каждой стадии с целью удаления промежуточных продукто непрореагировавших компонентов.

Иммобилизацию можно проводить путем ковалентного связывания антител (антигенов) с активированным носителем, используя химические подходы, а также путем физической адсорбции антител (антигенов) на поверхности твердых полимеров (например, полистирольных пластин). В зарубежной литературе это направление получило название ELISA-тест или энзимсвязанный иммуносорбентный метод (от англ. enzyme-linked immunosorbent assay).

Неконкурентный ИФА определения антигенов на примере использования меченых ферментом специфических антител и иммобилизованных антител.

К носителю с иммобилизованными антителами добавляют раствор, содержащий анализируемый антиген. В процессе инкубации образуется специфический комплекс антиген-антитело. Затем носитель отмывают от несвязавшихся антигенов и добавляют меченые антитела – конъюгат. При этом количество связавшегося конъюгата прямо пропорционально количеству антигена в исследуемом образце. После вторичной инкубации и удаления избытка конъюгата добавляют хромогенный субстрат для используемого фермента, который изменяет цвет под действием фермента, т. е. происходит ферментативная реакция с окрашиванием раствора в лунках. Степень окраски прямо пропорциональна количеству меченых ферментом специфических антител, фермента и, соответственно, исследуемого антигена. Измерения оптической плотности раствора в лунках при определенной волне (в зависимости от используемого субстрата) проводят с помощью специальных спектрофотометров, адаптированных для микропланшетов – ридеров. Количественную оценку концентрации антигена в пробе определяют, сравнивая результаты с калибровочной кривой зависимости оптической плотности раствора от концентрации стандартного раствора антигена.

Рисунок 7.

Поскольку на стадии выявления специфического иммунокомплекса антиген оказывается связанным с молекулами иммобилизованных и меченых антител, в литературе этот метод часто называют «сэндвич»-метод (от англ. sandvich) или двухцентровый метод ИФА (от англ. two-site assay).

Этот метод может быть использован для анализа только тех антигенов, на поверхности которых имеется, по крайней мере, две антигенные детерминанты. Для анализа большого количества моновалентных антигенов (лекарственных соединений, пестицидов и др.) он неприемлем.

Основное достоинство данного метода – высокая чувствительность. Предел обнаружения соединений данным методом в настоящее время достигает величины порядка 10-21 моль, что соответствует обнаружению в образце всего 600 молекул анализируемого вещества. Максимальная чувствительность достигается при проведении каждой иммунологической реакции в равновесном режиме, что сказывается на длительности проведения анализа, которая в среднем составляет 4 – 6 часов. Неконкурентный ИФА определения антител на примере использования меченых ферментом вторичных антител и иммобилизованных антигенов.

К иммобилизованному антигену добавляют исследуемую сыворотку. После инкубации и отмывания от несвязавшихся антител добавляют меченые вторичные антитела, которые специфичны к анализируемым антителам. После вторичной инкубации и удаления избытка меченых вторичных антител содержание ферментной метки на носителе пропорционально концентрации специфических антител в сыворотки.

Данная схема является одной из наиболее распространенных ИФА определения антител, поскольку позволяет выявлять антитела к разным антигенам.

Гетерогенный конкурентный ИФА определения антигена на примере использования меченого антигена и иммобилизованных антител.

К иммобилизованным на носителе антителам добавляют раствор, содержащий анализируемый антиген и фиксированную концентрацию конъюгата антигена с ферментом. После проведения инкубации носитель отмывают от несвязавшихся свободного и меченого антигена и регистрируют ферментативную активность на носителе, которая обратно пропорциональна концентрации определяемого антигена.



5.4 Гомогенный метод ИФА.

Гомогенный иммуноферментный анализ (ГИФА) - наиболее простой в методическом отношении вид ИФА. При его постановке один из участников иммунной реакции (обычно это низкомолекулярный антиген) метится ферментом и за ходом формирования комплекса антиген-антитело следят, регистрируя изменение активности фермента.

Такое нарушение ферментативной активности может возникать либо за счет пространственного разобщения фермента и субстрата, либо за счет конформационных изменений в молекуле фермента, сопровождающих формирование иммунного комплекса. ГИФА имеет ряд существенных преимуществ перед другими иммунохимическими методами. Во-первых, высокая экспрессия (весь анализ с помощью ГИФА, занимает минуты и даже доли минут).

Рис. 8 Варианты гомогенного иммуноферментного анализа (А- эффект разобщения фермента (Ф) и субстрата (С) за счет стерических препятствий при взаимодействии антигена (Аг) и антитела (Ат); Б- эффект изменения конформации фермента при формировании комплекса антиген- антитело).

Во-вторых, метод имеет одну стадию и не требует трудоемких и требующих времени этапов промывки. И наконец, в-третьих, метод требует минимальных объемов (8-50 мкл) и количеств биологического или клинического образца. Однако у метода ГИФА имеется один крайне существенный недостаток - на его основе можно создавать диагностические тест-системы только для низкомолекулярных антигенов. Только, в этом случае антитело, взаимодействуя с антигеном, может эффективно экранировать или модифицировать связанную с этим антигеном молекулу фермента. Именно в связи с этим, (несмотря на кажущуюся простоту и очевидные преимущества перед другими методами, на основе ГИФА были созданы диагностикумы для выявления только гормонов, пептидов, лекарственных и наркотических веществ и некоторых низкомолекулярных белков.

5.5 «Сэндвич» - вариант ИФА для выявления антигенов.

Антигены, определяемые с помощью данного варианта ИФА, должны иметь несколько эпитопов, способных связывать антитела, или обладать повторяющимися, пространственно разделенными эпитопами одинаковой специфичности.

При проведении этого варианта ИФА высокоспецифичные поли- или моноклональные антитела, адсорбированные на твердой фазе, инкубируют с исследуемым образцом. После процедуры отмывания в лунки вносят меченные ферментом антитела (конъюгат) к тому же антигену и далее проводят все остальные этапы реакции. Эффективность образования специфического комплекса на каждой стадии анализа зависит от константы связывания реакции антиген-антитело.

Методика иммуноферментного анализа применяется в различных отраслях медицины. Но в большинстве случаев данным методом диагностируют широкий круг инфекционных заболеваний, таких как вирус иммунодефицита человека, гепатит, герпес и прочих инфекций половых органов. Также иммуноферментный анализ применяют для выявления онкомаркеров различного происхождения, определения гормонов и при диагностике репродуктивной функции организма. Материалом для иммуноферментного исследования является кровь человека.

Что это такое

Иммуноферментный анализ крови – это лабораторное иммунологическое исследование крови, при котором происходят качественные и количественные измерения антител (антигенов), а также гормонов. Этот метод предоставляет до 90% точности при установлении диагноза заболевания.

Медицинские лаборатории используют несколько вариантов его проведения, что влияет на срок готовности результатов. Но в среднем выдача результатов исследования происходит в период 1-10 дней после сдачи крови.

Какие антитела проверяют

При данном виде анализа крови устанавливаются антитела разных видов – это иммуноглобулины класса M, A, G (JgM, JgA, JgG). Их накопление происходит в различные временные промежутки. Первыми начинают проявляться иммуноглобулины класса М (пятый день после начала болезни). Такие иммуноглобулины задерживаются в организме пять-шесть недель, после чего начинают исчезать из крови организма. Именно в данный период времени выявляются антитела класса М.

Вторыми проявляются иммуноглобулины класса G (через три-четыре недели). Они задерживаются в организме несколько месяцев или лет. Во время проведения иммуноферментного анализа крови и расшифровки его результата можно обнаружить возрастание антител класса G. Это свидетельствует о наличии инфекции или реинфекции.

Антитела класса А проявляются в крови на протяжении двух-четырех недель. Но всего лишь 20% из них присутствуют в сыворотке крови. Остальные же входят в состав секрета слизистых оболочек. Иммуноглобулины класса А начинают исчезать в промежутке времени от двух недель до двух месяцев. Данный процесс является свидетельством уничтожения инфекции в организме. Если после выздоровления человека проводился повторный иммуноферментный анализ крови и расшифровка результата показала наличие антител класса А – это свидетельство хронической инфекции.

Расшифровка анализа

Расшифровка результатов анализа может принимать такие значения:

• JgM (-), JgG (-), JgA (-) – отсутствие иммунитета к инфекции;
• JgM (-), JgG (+), JgA (-) – наличие поствакционного или постинфекционного иммунитета;
• JgM (+), JgG (-/+), JgA (-/+) – наличие острой инфекции;
• JgM (+), JgG (+), JgA (+) – наличие обострения хронической инфекции;
• JgM (-), JgG (+/-), JgA (+/-) – наличие хронической инфекции;
• JgM (-) – выздоровление.

В расшифровке (+) является положительным результатом, а (–) – отрицательным результатом.

Помимо уточнения классов антител в расшифровке встречаются количественные их показатели. Но обширное их объяснение может предоставить только лечащий врач.

Сыворотка крови – это прозрачная жидкость с желтым оттенком. После свертывания крови она отделяется от кровяного сгустка. Не содержит фибрина и форменных элементов.

Иммуноферментный анализ сыворотки крови основан на взаимодействии антигена с антителом, причем один из них содержит в своей структуре фермент. При взаимодействии двух компонентов содержимое пробирки должно менять свой цвет. Результаты сравниваются со стандартной цветовой шкалой, и далее устанавливается антиген, который присутствует в материале. Другими словами принцип иммуноферментного анализа сыворотки крови можно объяснить так:

1. подготавливаются наборы антигенов (например, возбудители инфекционных заболеваний, аллергены или гормоны);
2. пациент сдает кровь на анализ, из которой в лаборатории выделяется сыворотка;
3. материал для исследования добавляется в лунки готовых наборов, после чего возникает реакция антиген-антитело;
4. оставшаяся сыворотка крови убирается, а обнаруженные антитела распознаются при помощи индикаторов.

Иммуноферментный анализ сыворотки крови считается достоверным. Но в тех случаях, когда произошло неправильное взятие крови для анализа, или была нарушена техника проведения исследования, или же имеются у человека скрытые системные заболевания, результаты иммуноферментного анализа сыворотки крови могут оказаться ложными.

Иммуноферментный анализ сыворотки крови исследует практически все гормоны щитовидной железы, онкомаркеры и различные виды инфекций.

К гормонам щитовидной железы относятся тиреоглобулин (ТГ), тироксин (Т4), трийодтиронин (Т3), свободный тироксин (Т4), свободный трийодтиронин (Т3).

Нормы

Иммуноферментный анализ крови в норме считается, если присущи такие допустимые нормы гормонов щитовидной железы:

• тиреоглобулин (ТГ) – допустимые границы 70 МЕ/мл;
• тироксин (Т4) – 64-146 нмоль/л (50-113 нг/мл);
• трийодтиронин (Т3) – 1,8-2,8 нмоль/л (0,8-2,0 нг/мл);
• свободный тироксин (Т4) – 11-25 пмоль/л (10-27 пг/мл);
• свободный трийодтиронин (Т3) – 4,49-9,3 пмоль/л (2,5-5,8 пг/мл).

В случае исследования половых гормонов иммуноферментный анализ крови в нормедля женщин считается, если в организме выделяется лютеинизирующий гормон (ЛГ) в таких пределах:

• фолликулярная фаза цикла (с первого дня месячных до двенадцатого-четырнадцатого) – 2-14 мЕд/л;
• овуляционная фаза цикла (с двенадцатого дня по четырнадцатый день) – 24-150 мЕд/л;
• лютеиновая фаза цикла (с пятнадцатого-шестнадцатого дня и до начала следующих месячных) – 2-17 мЕд/л.

В норме для мужчин принимается, если половой гормон вырабатывается в пределах 0,5-10 мЕд/л.

При исследовании хронического гонадотропина (ХГ) референсные значения зависят от пола человека.

• У взрослых мужчин и небеременных женщин нормой считается уровень ХГ ниже 5мЕд/мл.
• У беременных женщин результат зависит от срока беременности и может колебаться в пределах 25-49000 мЕд/мл.

Иммуноферментный анализ крови исследует множество онкологических показателей. К ним можно отнести наличие пролактина, эстрадиола, прогестерона, тестостерона, стероид связывающего глобулина (ССГ) и других маркеров. Но интерпретация результата анализа и норм этих показателей должна проводиться только лечащим врачом.

Кроме того, данный метод диагностирует инфекционные (например, краснуха, корь, туберкулез, герпес, сифилис, гепатит, псевдотуберкулез) и аутоиммунные заболевания разного вида, а также устанавливает иммунный статус человека. Но все показатели и полученные результаты должны расшифровываться квалифицированным специалистом.

4.5 4.50 из 5 (6 Голосов)

(ИФА) - это способ исследования крови в лаборатории, основанный на поиске специальных клеток - антител к различным заболеваниям. Метод позволяет не только выявить возбудителя, но и установить, на какой стадии находится патологический процесс. Последнее очень важно для прогноза и дальнейшего лечения пациента.

Преимущества и недостатки метода

Среди всех современных методов диагностики ИФА является самым инновационным и технически точным. Его основными преимуществами являются:

1. Способность поиска всех существующих антител к инфекционным заболеваниям в крови пациента.
2. Высокая доступность метода исследования. На сегодняшний день анализы методом ИФА может выполнить любая лаборатория среднего масштаба.
3. Практически 100% специфичность и чувствительность метода.
4. Возможность поиска антител и антигенов, а также установление стадии патологического процесса и отслеживание его динамики, благодаря сравнению количества.

Такое количество преимуществ перед другими анализами полностью затмевает один-единственный недостаток анализа: он способен выявлять антитела, но не самого возбудителя.

Основные термины для оценки анализа

Для того чтобы разобраться в том, какой бывает ИФА-анализ, что это такое и как выполняется, нужно познакомиться с основными терминами, применяемыми специалистами.

1. Антитело - белок, который вырабатывается клетками иммунной системы человека (лимфоциты типа В). Они отвечают специфической реакцией на попадание в организм чужеродного агента или вещества. Другое название антител - иммуноглобулины, они принадлежат к разным классам: A, E, M, G. Они отличаются друг от друга массой, скоростью реагирования, периодом полураспада и рядом других характеристик. В норме кровь человека содержит в основном иммуноглобулины класса G. Если происходит какое-либо инфицирование, то резко увеличивается количество иммуноглобулинов A и M. Иммуноглобулины E принимают участие в аллергических реакциях.
2. Антиген - чужеродный агент, имеющий органическое происхождение и высокую молекулярную массу. Чаще всего представляет собой возбудителей или их биологически активные вещества.
3. Комплекс "антиген-антитело", или иммунный комплекс, - это непосредственно комбинация чужеродного вещества и иммуноглобулина, дающая развитие иммунной реакции.

Суть и область применения метода

У пациентов зачастую возникает вопрос: ИФА-анализ, что это такое, как выполняется и для чего он нужен? Доступно о методе можно рассказать, описав вкратце его стадии.

Подготовительная стадия . Врач лаборатории использует специальный планшет, в котором 96 лунок. На поверхность каждой лунки нанесен антиген определенного возбудителя.

Стадия 1. Выполняется забор крови, которая затем по капле наносится на лунку. В лунке запускается реакция между антигеном и антителом в крови.

Стадия 2. В лунке полным ходом идет реакция с образованием иммунных комплексов. В результате образуется вещество определенного цвета. Интенсивность окраски зависит от количества антител в крови пациента к каждому конкретному возбудителю.

Стадия 3. Оценка результата путем фотометрии. Для этого применяется специальный прибор под названием "спектрофотометр". С его помощью сравнивается плотность материала в лунке и контрольного образца. Далее прибор путем математического анализа генерирует результат.

Оценка результатов и предназначение ИФА

Интерпретация результата зависит от нескольких важных нюансов:

1. Оптической плотности лунки.
2. Производителя пластины с лунками (тест-системы).
3. Лаборатории, в которой выполнялось исследование.

Учитывая эти нюансы, никогда не следует сравнивать два результата с разных тест-систем или из разных лабораторий.

Еще одним немаловажным моментом, влияющим на анализ ИФА, является так называемая авидность антител. Этот параметр характеризует количество антигена, прочность связи в комплексе "антиген-антитело". В основе его определения лежит обработка иммуннокомплекса мочевиной с целью разрешения белковых структур. Это позволяет разрушить слабые связи между антигеном и антителом и оставить только прочные. Значение исследования на авидность заключается в том, что с его помощью можно узнать срок инфицирования. Эта информация чрезвычайно важна для постановки диагноза беременным женщинам.

Анализ крови методом ИФА служит:

1. Для поиска различных антигенов возбудителей.
2. Для исследования гормонального фона.
3. Для обследования на наличие аутоиммунной патологии.
4. Для обнаружения маркеров онкологических заболеваний.

Разновидности ИФА

Анализ ИФА имеет следующие разновидности:

1. Непрямой.
2. Прямой.
3. Конкурентный.
4. Метод блокирования.

Но на деле сегодня применяется только способ под названием ELISA (enzyme linked immunosorbent assay). В его основе лежит вышеописанная реакция образования комплекса антигена с антителом с изменением окраски на поверхности лунки.

Отдельного внимания заслуживает непосредственно количественный ИФА-анализ крови. Это не разновидность анализа, а способ оценки результатов. Благодаря ему подсчитывается количество антител и определяются их классы. Результат зависит от оптической плотности пробы, тест-системы, на которой выполнялся анализ ИФА, а также от лаборатории.

Заболевания, выявляемые ИФА

ИФА - анализ крови, позволяющий выявить огромное количество различных инфекционных заболеваний. Притом с одинаковой точностью выявляются как вирусные, так и бактериальные заболевания. Например, с помощью образования иммуннокомплексов можно доказать наличие антигенов возбудителей следующих заболеваний:

Кроме того, ИФА позволяет обнаружить:

1. Маркеры онкологических заболеваний - ФНО (фактор некроза опухоли), ПСА (простатспецифический антиген), РЭА (раково-эмбриональный антиген), СА-125 (маркер опухолей яичников)
2. Гормон беременности — ХГЧ (хорионический гонадотропин).
3. Нарушения репродуктивной системы: гормоны женской и мужской половой систем.
4. Патологию щитовидной железы.

Важно упомянуть, что анализ ИФА на ВИЧ сегодня является главным способом диагностики этого опасного заболевания.

Материал для ИФА и техника забора

Для выполнения ИФА у пациента производится забор крови натощак. Далее из крови получают сыворотку, которая непосредственно используется для проведения анализа. Кроме того, ИФА можно проводить на спинномозговой жидкости (ликворе), слизи цервикального канала (шейки матки), околоплодных водах и даже жидкости стекловидного тела (глазного яблока).

Перед сдачей крови пациента предупреждают о том, что он не должен принимать никаких лекарственных препаратов, а лечение антибиотиками и противовирусными препаратами рекомендуется заканчивать не менее чем за две недели до забора крови.

Сроки получения и расшифровка результатов

Сроки получения ответа из лаборатории зависит не от скорости ее работы, а от того, на какой стадии находится заболевание и какие антитела уже появились в крови. Так, к примеру: иммуноглобулины М появляются примерно через 2 недели после взятия крови на анализ и означают, что процесс находится на стадии первичного инфицирования или произошло обострение хронического. Одновременно антитела классов M и G появляются при первичной инфекции. Притом последние могут обнаруживаться спустя 4 недели.

IgA появляются спустя 2-3 недели либо в одиночку, либо вместе с М, означая острую инфекцию, или вместе с G, указывая на хронический процесс.

Такие разные сроки появления антител в крови заставят пациента долго ожидать результата. Допустимо ожидание более месяца после того, как выполнен анализ ИФА. Расшифровка и интерпретация врачом также занимают определенный промежуток времени.

Лабораторные анализы помогают врачам не только выявить заболевание, но и определить способность организма противостоять инфекциям. Кроме того, некоторые позволяют установить и стадию патологии. Примером такого исследования является ИФА, который часто используется в диагностике.

Метод ИФА – что это такое?

Иммуноферментный анализ (ИФА) – лабораторное исследование, направленное на выявление в образце крови специфических антител белковой природы к определенным антигенам. Первостепенное значение среди множества антител имеют иммуноглобулины, которые способны существовать в составе иммунокомплексов. Синтезируются они в организме в результате нейрогуморальных реакций иммунной системы после внедрения в организм патогенного агента.

На каждый вид патогенных клеток вырабатываются свои антитела – в качестве ответной реакций. Подробная их диагностика и анализ помогают определить непосредственно тип патологии, которая может присутствовать в организме человека, не проявляя себя. Твердофазный иммуноферментный анализ выявляет скрытые, вялотекущие патологические процессы, определяет их стадию.

Что показывает анализ ИФА?

Разобравшись с тем, что обозначают термином анализ ИФА, что это такое, необходимо отметить основное диагностическое значение исследования. Данный метод используется для определения присутствия в образце крови антигенов возбудителя инфекции и антител, которые являются результатом активации иммунной системы. Среди важных классов антител необходимо выделить IgA, IgM, IgG.

Иммуноферментный анализ крови назначается при необходимости дифференциальной диагностики, постановки окончательного диагноза. Он помогает врачам выявить скрытые патологии. Кроме того, назначаться ИФА может и для оценки уровня иммунной реакции после проведения накануне вакцинации. В большинстве случаев анализ ИФА (что это такое, описано выше) назначается при наличии подозрений на следующие типы патологий:

• гепатит;
• ветряная оспа;
• гельминтозы;
• краснуха;
• полиомиелит;
• герпес;

Кроме того, ИФА на определенные типы иммуноглобулинов может проводиться и при:

• ревматоидном артрите;
• сепсисе;
• хронических гнойных отитах;
• пневмонии;
• менингите;
• синусите;

Как проводится иммуноферментный анализ?

Иммуноферментный анализ, ИФА, проводится путем исследования образца забранной крови. На поверхность предварительно подготовленной специальной планшетки помещают небольшое количество сыворотки крови и очищенного антигена. Соединяя их, наблюдают за происхождением реакции в микроскоп. Антиген и антитело одного вида образует комплекс. Для диагностики его образования проводят дополнительное окрашивание. По интенсивности произошедшего окрашивания делают выводы относительно концентрации иммуноглобулинов в образце сыворотки крови пациента.

Анализ методом ИФА (что это такое, вы уже знаете) чувствителен даже к небольшому количеству иммуноглобулинов, обладает высокой специфичностью. В результате врачи могут с его помощью проводить точную дифференциальную диагностику заболеваний со схожей клинической картиной. Сама процедура анализа длится недолго, поэтому результат исследования можно узнать в тот же день. При необходимости срочной диагностики получить ответ можно спустя 2–3 часа с момента забора крови.

Иммуноферментный анализ крови – подготовка

Метод иммуноферментного анализа перед его проведением требует от пациента некоторой подготовки. В качестве исследуемого материала выступает венозная кровь. Забор ее осуществляется исключительно в утренние часы, натощак. Перед прохождением процедуры пациенту требуется избегать эмоциональных перегрузок, стрессовых ситуаций, исключить физические нагрузки. Для получения объективных результатов исследования перед тем, как сдавать анализ ИФА на хламидии и другие инфекции необходимо:

1. За сутки до анализа из рациона исключают жирные блюда, копчености и алкоголь.
2. Перед исследованием не курить.
3. Последний прием пищи должен происходить накануне анализа с интервалом не менее 8 часов до предполагаемого времени исследования.

Иммуноферментный анализ – забор материала

Анализ методом ИФА предполагает забор венозной крови в качестве биоматериала для исследования. Осуществляется процедура в условиях лаборатории. Из локтевой вены с помощью одноразового шприца забирается образец крови в объеме 5–10 мл. Нередко используют специальные вакуумные пробирки, после подсоединения к которым иглы кровь самостоятельно заполняет емкость. Полученный образец маркируется соответствующим образом и отправляется для дальнейшего обследования. Чаще результат исследования известен на следующий день.

Анализ крови ИФА – расшифровка

Расшифровка анализа ИФА проводится исключительно специалистом. При этом учитываются результаты других исследований, проведенных накануне. Стоит отметить, что ИФА имеет две модификации – качественную и количественную оценку. Положительный результат качественной оценки ИФА свидетельствует о наличии в организме антител к определенному типу возбудителя. В дальнейшем назначается количественная оценка, которая направлена на установление степени болезни, стадии. При отрицательном анализе говорят об отсутствии патогенов в организме малыша.

Анализ ИФА отрицательный

Отрицательный результат анализа не всегда указывает на отсутствие патологии. Так, анализ ИФА на сифилис может быть отрицательным в стадии ремиссии, когда патоген а организме находится в малой концентрации после проведенного курса терапии. Учитывая этот вариант, врачи проводят дополнительное исследование спустя некоторое время. Кроме того, отрицательный результат может наблюдаться и после недавнего инфицирования, когда антитела еще не выработались организмом в диагностической концентрации.

Анализ крови ИФА положительный

При положительном результате анализа проводится определение титра антител, их класса. В большинстве случаев для диагностики инфекционных процессов определяют концентрацию IgG и IgM. Образуются они в разное время.