التحليل المناعي
| التحليل المناعي | |
|---|---|
رسم توضيحي للمكونات الأساسية للتحليل المناعي، والذي يتضمن محللًا (أخضر)، وجسمًا مضادًا (أسود)، وعلامة قابلة للكشف (أصفر) | |
| شبكة | د007118 |
التحليل المناعي ( IA ) هو اختبار كيميائي حيوي يقيس وجود أو تركيز جزيء كبير أو جزيء صغير في محلول من خلال استخدام جسم مضاد (عادةً) أو مستضد (أحيانًا). غالبًا ما يُشار إلى الجزيء الذي تم اكتشافه بواسطة التحليل المناعي باسم " المحلل " وهو في كثير من الحالات بروتين ، على الرغم من أنه قد يكون أنواعًا أخرى من الجزيئات، بأحجام وأنواع مختلفة، طالما تم تطوير الأجسام المضادة المناسبة التي لها الخصائص المطلوبة للتحليل. غالبًا ما يتم قياس المحللات في السوائل البيولوجية مثل المصل أو البول باستخدام التحليلات المناعية للأغراض الطبية والبحثية. [1]
تأتي الاختبارات المناعية في أشكال وأنواع مختلفة. يمكن إجراء الاختبارات المناعية في خطوات متعددة مع إضافة الكواشف وغسلها أو فصلها في نقاط مختلفة في الاختبار. غالبًا ما تسمى الاختبارات متعددة الخطوات بالاختبارات المناعية الانفصالية أو الاختبارات المناعية غير المتجانسة. يمكن إجراء بعض الاختبارات المناعية ببساطة عن طريق خلط الكواشف والعينات وإجراء قياس فيزيائي. تسمى مثل هذه الاختبارات بالاختبارات المناعية المتجانسة، أو في حالات أقل شيوعًا الاختبارات المناعية غير الانفصالية.
غالبًا ما يتم استخدام المعاير في الاختبارات المناعية. المعايرات عبارة عن محاليل معروفة باحتوائها على المحلل المعني، ويكون تركيز هذا المحلل معروفًا بشكل عام. تتيح مقارنة استجابة الاختبار لعينة حقيقية باستجابة الاختبار التي تنتجها المعايرات تفسير قوة الإشارة من حيث وجود المحلل أو تركيزه في العينة.
مبدأ
تعتمد الاختبارات المناعية على قدرة الأجسام المضادة على التعرف على جزيء كبير محدد والارتباط به في ما قد يكون مزيجًا معقدًا من الجزيئات الكبيرة. في علم المناعة، يُشار إلى الجزيء الكبير المحدد المرتبط بجسم مضاد باسم المستضد، وتسمى المنطقة الموجودة على المستضد والتي يرتبط بها الجسم المضاد بالنمط النمطي .
في بعض الحالات، قد يستخدم التحليل المناعي مستضدًا للكشف عن وجود أجسام مضادة تتعرف على هذا المستضد في المحلول. بعبارة أخرى، في بعض التحليلات المناعية، قد يكون المحلل عبارة عن جسم مضاد وليس مستضدًا.
بالإضافة إلى ارتباط الأجسام المضادة بمستضداتها، فإن السمة الرئيسية الأخرى لجميع الاختبارات المناعية هي وسيلة لإنتاج إشارة قابلة للقياس استجابة للارتباط. تتضمن معظم الاختبارات المناعية، وإن لم تكن كلها، ربط الأجسام المضادة أو المستضدات كيميائيًا بنوع من العلامات القابلة للكشف. يوجد عدد كبير من العلامات في الاختبارات المناعية الحديثة، وهي تسمح بالكشف من خلال وسائل مختلفة. يمكن اكتشاف العديد من العلامات لأنها إما تصدر إشعاعًا، أو تنتج تغييرًا في اللون في المحلول، أو تتألق تحت الضوء، أو يمكن تحريضها على إصدار الضوء.
تاريخ
يعود الفضل إلى روزالين سوسمان يالو وسولومون بيرسون في تطوير أول اختبارات مناعية في الخمسينيات من القرن العشرين. وقد حصلت يالو على جائزة نوبل عن عملها في اختبارات المناعة في عام 1977، لتصبح بذلك ثاني امرأة أمريكية تفوز بالجائزة. [2]
أصبحت الاختبارات المناعية أسهل بكثير في الأداء وأكثر شعبية عندما تم إثبات تقنيات الإنزيمات المرتبطة كيميائيًا بالأجسام المضادة في أواخر الستينيات. [3]
في عام 1983، استبدل البروفيسور أنتوني كامبل [4] في جامعة كارديف اليود المشع المستخدم في التحليل المناعي بإستر أكريدينيوم الذي ينتج ضوءه الخاص: الكيمياء الضوئية . يُستخدم هذا النوع من التحليل المناعي الآن في حوالي 100 مليون اختبار سريري كل عام في جميع أنحاء العالم، مما يتيح للأطباء قياس مجموعة واسعة من البروتينات ومسببات الأمراض والجزيئات الأخرى في عينات الدم. [5]
بحلول عام 2012، حققت صناعة التحليل المناعي التجاري 17 مليار دولار أمريكي، وكان من المعتقد أن لديها احتمالات نمو سنوي بطيء في نطاق 2 إلى 3 في المائة. [6]
العلامات
تستخدم الاختبارات المناعية مجموعة متنوعة من العلامات المختلفة للسماح باكتشاف الأجسام المضادة والمستضدات. وعادة ما تكون العلامات مرتبطة كيميائيًا أو مقترنة بالجسم المضاد أو المستضد المطلوب.

الانزيمات
ربما تكون الإنزيمات من أكثر العلامات شيوعًا المستخدمة في الاختبارات المناعية . تُعرف الاختبارات المناعية التي تستخدم الإنزيمات باسم الاختبارات المناعية الإنزيمية (EIAs)، والتي تعد اختبارات الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISAs) وتقنية الاختبار المناعي المضاعف بالإنزيمات (EMIT) من أكثر أنواعها شيوعًا.

تشمل الإنزيمات المستخدمة في اختبارات الإليزا بيروكسيديز الفجل (HRP) أو الفوسفاتيز القلوي (AP) أو أوكسيديز الجلوكوز . تسمح هذه الإنزيمات بالكشف غالبًا لأنها تنتج تغيرًا ملحوظًا في اللون في وجود بعض الكواشف. في بعض الحالات، تتعرض هذه الإنزيمات لكواشف تجعلها تنتج الضوء أو الكيمياء الضوئية. هناك عدة أنواع من اختبارات الإليزا: المباشرة وغير المباشرة والساندويتش والتنافسية. [7]
النظائر المشعة
يمكن دمج النظائر المشعة في كواشف التحليل المناعي لإنتاج تحليل مناعي إشعاعي (RIA). ويمكن الكشف بسهولة عن النشاط الإشعاعي المنبعث من معقدات الأجسام المضادة المرتبطة بالمستضد باستخدام الطرق التقليدية.
كانت اختبارات RIA من أقدم الاختبارات المناعية التي تم تطويرها، ولكنها فقدت شعبيتها إلى حد كبير بسبب الصعوبة والمخاطر المحتملة التي يفرضها العمل مع النشاط الإشعاعي. [8] [9]
مراسلو الحمض النووي
يتضمن النهج الأحدث للاختبارات المناعية الجمع بين تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي (RT qPCR) وتقنيات الاختبار المناعي التقليدية. تسمى هذه الاختبارات تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي (iqPCR) والعلامة المستخدمة في هذه الاختبارات هي مسبار الحمض النووي . [10] [11]
المراسلون الفلوريون
تُستخدم المراسلات الفلورية مثل فيكوإريثرين في عدد من الاختبارات المناعية الحديثة. [12] تُعد مجموعات البروتين الدقيقة نوعًا من الاختبارات المناعية التي غالبًا ما تستخدم المراسلات الفلورية. [13]
علامات ضوئية كيميائية كهربائية
تعمل بعض الملصقات عن طريق الكيمياء الكهربائية الضوئية (ECL)، حيث يصدر الملصق ضوءًا يمكن اكتشافه استجابة للتيار الكهربائي. [14] [15]
اختبارات مناعية خالية من العلامات
في حين يتم استخدام نوع ما من العلامات بشكل عام في الاختبارات المناعية، فهناك أنواع معينة من الاختبارات التي لا تعتمد على العلامات، بل تستخدم بدلاً من ذلك طرق الكشف التي لا تتطلب تعديل أو وضع علامات على مكونات الاختبار. يعد رنين البلازمون السطحي مثالاً على التقنية التي يمكنها اكتشاف الارتباط بين الأجسام المضادة غير الموسومة والمستضدات. [16] يتضمن اختبار مناعي آخر بدون علامات قياس التغير في المقاومة على قطب كهربائي أثناء ارتباط المستضدات به. [17]
التصنيفات والتنسيقات

يمكن إجراء الاختبارات المناعية بعدة أشكال مختلفة. بشكل عام، يقع الاختبار المناعي ضمن إحدى الفئات العديدة اعتمادًا على كيفية إجرائه. [18]
اختبارات مناعية متجانسة وتنافسية
في اختبار مناعي متجانس تنافسي، يتنافس المحلل غير المسمى في العينة مع المحلل المسمى لربط الأجسام المضادة. ثم يتم قياس كمية المحلل المسمى غير المرتبط. من الناحية النظرية، كلما زاد عدد المحلل في العينة، زاد عدد المحلل المسمى الذي يتم إزاحته ثم قياسه؛ وبالتالي، فإن كمية المحلل المسمى غير المرتبط تتناسب طرديًا مع كمية المحلل في العينة.
.png/440px-Homogeneous_competitive_assays_(FPIA,_EMIT,_LOCI,_KIMS_and_CEDIA).png)
- يقيس اختبار الاستقطاب الفلوري إشارة الاستقطاب الفلوري بعد الحضانة، دون فصل العلامات المرتبطة والحرة. تُضاف جزيئات المحلل التناظرية ذات العلامة الحرة إلى العينة، وتختلف حركتها البراونية عند ارتباطها بجسم مضاد كبير (Ab) مقابل حركتها الحرة في المحلول. يتنافس المحلل على الارتباط بالجسم المضاد الكبير (Ab)، وإذا ارتبط المحلل المسمى بالجسم المضاد الكبير (Ab)، يتم إنتاج إشارة. تكون شدة الإشارة متناسبة عكسياً مع تركيز المحلل. [19]
- في تقنية اختبار المناعة المضاعفة بالإنزيمات (EMIT) ، تتنافس جزيئات المحلل التناظرية الحرة التي تحمل علامة إنزيم (على سبيل المثال، إنزيم جلوكوز-6-فوسفات ديهيدروجينيز) مع المحلل الذي يتم اختباره. يقلل الإنزيم النشط من NAD (بدون إشارة) إلى NADH (الذي يمتص عند 340 نانومتر)، لذلك تتم مراقبة الامتصاص عند 340 نانومتر. عندما يرتبط المحلل المسمى بالأجسام المضادة، يصبح الإنزيم غير نشط، ويتم توليد إشارة بواسطة العلامة الحرة. تكون شدة الإشارة متناسبة بشكل مباشر مع تركيز المحلل. [19]
- يولد اختبار توجيه الأكسجين المضيء (LOCI) أنواع أكسجين مفردة في حبيبات دقيقة مقترنة بالمحلل، وعندما يرتبط المحلل بجزيء Ab المعني، مقترنًا بنوع آخر من الحبيبات، يتفاعل المحلل مع الأكسجين المفرد، مما يؤدي إلى توليد إشارات كيمياء ضوئية تتناسب مع تركيز معقد المحلل-Ab. [19]
- في التفاعل الحركي للجسيمات الدقيقة في المحلول (KIMS) ومقايسة تثبيط العكارة المعززة للجسيمات (PETINIA) ، ترتبط الأجسام المضادة الحرة بمقترنات الجسيمات الدقيقة للدواء لتكوين تكتلات تمتص في النطاق المرئي في غياب المحلل. في وجود المحلل، يرتبط الجسم المضاد بالمحلل الحر، مما يمنع تجمع الجسيمات الدقيقة ويسبب انخفاضًا في الامتصاص. تكون الإشارة متناسبة عكسيًا مع تركيز المحلل. [19]
- تتضمن مقايسة مناعة المتبرع بالإنزيم المستنسخ (CEDIA) هندسة إنزيم وراثيًا (على سبيل المثال، بيتا غالاكتوزيداز) إلى قطعتين غير نشطتين: مانح إنزيم صغير (ED) مقترن بنظير الدواء، ومستقبل إنزيم أكبر (EA). عندما يرتبط القطعتان، يحول الإنزيم الكامل الركيزة إلى منتج ملون مشقوق. إذا كانت جزيئات محلل الدواء موجودة، فإنها تتنافس مع الدواء المسمى بـ ED في المحلول على مواقع الأجسام المضادة المحدودة. سوف يرتبط نظير الدواء المسمى بـ ED الحر بـ EA، مما يولد إشارة لونية تتناسب بشكل مباشر مع كمية المحلل. [19]

اختبارات مناعية تنافسية وغير متجانسة
كما هو الحال في التحليل المناعي التنافسي المتجانس، يتنافس المحلل غير المسمى في العينة مع المحلل المسمى لربط الأجسام المضادة. في التحليلات غير المتجانسة، يتم فصل المحلل المسمى وغير المرتبط أو غسله، ويتم قياس المحلل المسمى والمرتبط المتبقي.
اختبارات مناعية غير تنافسية في موقع واحد
عند خلط عينة بأجسام مضادة مُسمَّاة، يتم ربط المُحلل المُستهدف بالأجسام المضادة المُسمَّاة. يتم غسل الأجسام المضادة المُسمَّاة غير المُرتبطة، ويتم قياس الأجسام المضادة المُسمَّاة المُرتبطة. تكون شدة الإشارة متناسبة بشكل مباشر مع كمية المُحلل في العينة.
اختبارات مناعية غير تنافسية ثنائية الموقع
يرتبط المحلل الموجود في العينة غير المعروفة بموقع الأجسام المضادة، ثم يرتبط الجسم المضاد المسمى بالمحلل. ثم يتم قياس كمية الجسم المضاد المسمى في الموقع. وسوف تكون متناسبة بشكل مباشر مع تركيز المحلل لأن الجسم المضاد المسمى لن يرتبط إذا لم يكن المحلل موجودًا في العينة غير المعروفة. يُعرف هذا النوع من التحليل المناعي أيضًا باسم التحليل الساندويتش حيث يتم "وضع" المحلل بين جسمين مضادين.
أمثلة
الاختبارات السريرية
مجموعة واسعة من الاختبارات الطبية هي اختبارات مناعية، تسمى في هذا السياق بالاختبارات المناعية التشخيصية. العديد من اختبارات الحمل المنزلية هي اختبارات مناعية، والتي تكشف عن علامة الحمل موجهة الغدد التناسلية المشيمائية البشرية . [20] وبشكل أكثر تحديدًا، فهي اختبارات نوعية تكتشف ما إذا كان هرمون الحمل البشري موجودًا، باستخدام إعداد التدفق الجانبي . [21] اختبار مستضد كوفيد-19 السريع هو أيضًا اختبار تدفق جانبي نوعي. [22]
الاختبارات المناعية السريرية الأخرى كمية؛ فهي تقيس الكميات. يمكن للاختبارات المناعية قياس مستويات CK-MB لتقييم أمراض القلب، والأنسولين لتقييم نقص سكر الدم ، ومستضد البروستات النوعي للكشف عن سرطان البروستات ، كما تُستخدم بعضها أيضًا للكشف عن بعض المركبات الصيدلانية و/أو قياسها كميًا (انظر تقنية اختبار المناعة المضاعفة بالإنزيمات لمزيد من التفاصيل). [23]
يبدأ اختبار المخدرات أيضًا باختبار مناعي نوعي سريع. [24]
تحليل مكافحة المنشطات الرياضية
تُستخدم الاختبارات المناعية في مختبرات مكافحة المنشطات الرياضية لاختبار عينات دم الرياضيين بحثًا عن هرمون النمو البشري المؤتلف المحظور (rhGH، rGH، hGH، GH). [25]
بحث
التحليل المناعي الضوئي الصوتي
يقيس التحليل المناعي الضوئي الصوتي الإشارات الصوتية منخفضة التردد التي تولدها علامات الجسيمات النانوية المعدنية . تولد الجسيمات النانوية، المضاءة بضوء معدل عند طول موجة رنين البلازمون، إشارة صوتية قوية، يمكن قياسها باستخدام ميكروفون. [26] يمكن تطبيق التحليل المناعي الضوئي الصوتي على اختبارات التدفق الجانبي، والتي تستخدم الجسيمات النانوية الغروانية. [27]
انظر أيضا
مراجع
- ^ Yetisen AK (2013). "أجهزة التشخيص الدقيقة المستندة إلى الورق في نقطة الرعاية". Lab on a Chip . 13 (12): 2210–2251. doi :10.1039/C3LC50169H. PMID 23652632.
- ^ Rall JE. Solomon A. Berson . In "Biography Memoirs". National Academy of Sciences 1990;59:54-71. ISBN 0-309-04198-8 . النص الكامل.
- ^ Lequin R (2005). "اختبار المناعة الإنزيمية (EIA)/اختبار الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA)". Clin. Chem . 51 (12): 2415–8. doi : 10.1373/clinchem.2005.051532 . PMID 16179424.
- ^ البروفيسور أنتوني كامبل - ماجستير ودكتوراه، جامعة كارديف ، تم استرجاعه في 29 ديسمبر 2012
- ^ "NPS Focus"، Rainbow makers ، الجمعية الملكية للكيمياء (RSC)، 2003 ، تم استرجاعه في 29 ديسمبر 2012
- ^ كارلسون، بروس (15 فبراير 2014). "اغتنام فرص التحليل المناعي". أخبار التكنولوجيا الحيوية الهندسية العامة. المجلد 34، العدد 4. ص 12-13.
- ^ Aydin, Suleyman (2015). "تاريخ موجز ومبادئ وأنواع ELISA، وتجربتنا المعملية مع تحليلات الببتيد/البروتين باستخدام ELISA". Peptides . 72 : 4–15. doi :10.1016/j.peptides.2015.04.012. PMID 25908411. S2CID 36486495.
- ^ سوزان جيه لانديرز (3 أبريل 2006). "اختبار ELISA يمثل 35 عامًا من الإجابة على الأسئلة الطبية". الأخبار الطبية الأمريكية . تم الاسترجاع في 9 ديسمبر 2012 .
- ^ "Rosalyn Sussman Yalow". America.gov. 27 أبريل 2008. مؤرشف من الأصل في 20 أكتوبر 2012. تم الاسترجاع في 26 يونيو 2010 .
- ^ Rajkovic; El-Moualij (2006). "تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي المناعي في الوقت الحقيقي للكشف عن وتحديد كمية السموم المعوية من نوع ب في الأطعمة". علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي . 72 (10): 6593-9. رمز Bibcode : 2006ApEnM..72.6593R. doi : 10.1128/AEM.03068-05. PMC 1610299. PMID 17021210 .
- ^ Gofflot; El (2004). "تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي المناعي للكشف عن بروتين البريون وتحديد كميته". مجلة المناعة والكيمياء المناعية . 25 (3): 241-58. doi :10.1081/ias-200028044. PMID 15461386. S2CID 37548553.
- ^ "Luminex xMAP Technology". Millipore Corporation . تم الاسترجاع في 13 ديسمبر 2012 .
- ^ Chatterjee؛ Sitaraman (2008). "Protein microarray on-demand: a novel protein microarray system". PLOS ONE . 3 (9): e3265. Bibcode :2008PLoSO...3.3265C. doi : 10.1371/journal.pone.0003265 . PMC 2533396. PMID 18813342 .
- ^ Zanut, A.; Fiorani, A.; Canola, S.; Saito, T.; Ziebart, N.; Rapino, S.; Rebeccani, S.; Barbon, A.; Irie, T.; Josel, H.; Negri, F.; Marcaccio, M.; Windfuhr, M.; Imai, K.; Valenti, G.; Paolucci, F. (2020). "نظرة ثاقبة على آلية التفاعل الكيميائي الكهربائي للجزيئات المساعدة التي تسهل تحسين الأداء التحليلي الحيوي". Nat . Commun . 11 (1): 2668. Bibcode :2020NatCo..11.2668Z. doi :10.1038/s41467-020-16476-2. PMC 7260178. PMID 32472057.
- ^ Forster RJ, Bertoncello P, Keyes TE (2009). "Electrogenerated Chemiluminescence". Annual Review of Analytical Chemistry . 2 : 359–85. Bibcode :2009ARAC....2..359F. doi :10.1146/annurev-anchem-060908-155305. PMID 20636067.
- ^ JB González-Díaz؛ وآخرون (2008). "شطائر نانوية من الذهب/الكوبالت/الذهب البلازموني ذات النشاط المغناطيسي البصري المعزز". Small . 4 (2): 202–5. doi :10.1002/smll.200700594. hdl : 10261/17402 . PMID 18196506. S2CID 206490102.
- ^ جورجيوس تسيكينيس (2008). "اختبار المستشعر المناعي الخالي من العلامات لبروتين الميالين الأساسي بناءً على بروتوكول معاوقة التيار المتردد". الكيمياء التحليلية . 80 (6): 2058-62. doi :10.1021/ac702070e. PMID 18260654.
- ^ Goldys, Ewa (2009-08-24). Fluorescence Applications in Biotechnology and Life Sciences. Wiley-Blackwell . p. 311. ISBN 978-0470083703تم الاسترجاع بتاريخ 11 ديسمبر 2012 .الرخصة: "CC BY 4.0"
- ^ "اختبار الإليزا للحمل المنزلي". مؤرشف من الأصل في 21 سبتمبر 2017. اطلع عليه بتاريخ 11 ديسمبر 2012 .
- ^ Butler, SA (2001). "اكتشاف أشكال الحمل المبكرة من هرمون الغدد التناسلية المشيمية البشرية بواسطة أجهزة اختبار الحمل المنزلية". الكيمياء السريرية . 47 (12): 2131-6. doi : 10.1093/clinchem/47.12.2131 . PMID 11719477.
- ^ جوجليلمي جي (سبتمبر 2020). "اختبارات فيروس كورونا السريعة: ما يمكنها وما لا يمكنها فعله". نيتشر . 585 (7826): 496-498. رمز Bibcode : 2020Natur.585..496G. doi : 10.1038/d41586-020-02661-2. PMID 32939084. S2CID 221768935.
- ^ Twyman, SA (2001). "Immunoassays, applications: Clinica" (PDF) . موسوعة العلوم التحليلية . 4 : 317–324. مؤرشف من الأصل (PDF) في 24 مارس 2012. تم الاسترجاع في 11 ديسمبر 2012 .
- ^ "مبادئ تكنولوجيا اختبار المخدرات"، Drug Tests Direct ، تم استرجاعه عبر الإنترنت في 7 ديسمبر 2012.
- ^ تسيفو م. كيوكيا فوجيا ن . ليريس إي . أجليس واي . فراجكاكي أ . كيوسي اكس؛ سيميتسك دكتوراه. ديموبولو ح . ليونتيو IP؛ ستامو م . سبيريديكي م . جورجاكوبولوس سي (2006). “نظرة عامة على تحليل مراقبة المنشطات خلال الألعاب الأولمبية لعام 2004 في أثينا، اليونان”. أناليتيكا كيميكا أكتا . 555 : 1-13. دوى :10.1016/j.aca.2005.08.068.
- ^ Zhao Y, Cao M, McClelland JF, Lu M (2016). "اختبار المناعة الضوئي الصوتي للكشف عن المؤشرات الحيوية". Biosensors and Bioelectronics . 85 : 261–66. doi :10.1016/j.bios.2016.05.028. PMID 27183276.
- ^ Zhao Y, Huang Y, Zhao X, McClelland JF, Lu M (2016). "التحليل الضوئي الصوتي القائم على الجسيمات النانوية لتجارب التدفق الجانبي شديدة الحساسية". Nanoscale . 8 (46): 19204–19210. doi :10.1039/C6NR05312B. PMID 27834971.
روابط خارجية
"دليل التحليل المناعي"، الطبعة الثالثة، ديفيد وايلد، المحرر، إلسيفير، 2008
- التحليل المناعي في المكتبة الوطنية الأمريكية للطب ( MeSH)
- الفصل الخامس والسادس في كتاب "الكيمياء التحليلية الحيوية" بقلم سوزان ر. ميكلسن
