二、抗原-抗体反应的主要类型
根据抗体类型的不同,抗原-抗体反应可分为经典的血清学反应和现代免疫标记技术。血清学反应中的抗体为多克隆抗体,反应结果可用肉眼观察,有的血清学反应至今仍在使用。现代免疫标记技术中的抗体绝大多数为单克隆抗体,需要特定仪器观察结果,灵敏度和特异度都很高,是目前临床和科研实验室常用的实验技术。
(一)经典的血清学反应
根据检测的对象,血清学反应可分为对抗原的检测和对抗体的检测。对特定蛋白质的检测属于对抗原的检测,需要有已知的针对该抗原的特异性抗体。反之,对血清中抗体的检测则需要有已知的抗原。
经典的血清学反应主要依赖肉眼观察。根据反应的现象,血清学反应可分为凝集反应、沉淀反应、补体参与的抗原-抗体反应、中和反应四种主要类型。
1.凝集反应
凝集反应是最早出现的抗原-抗体反应,指抗体与颗粒性抗原特异性结合后,形成凝集物的现象。颗粒性抗原是指存在于不可溶的颗粒表面的抗原,如细菌、细胞表面的蛋白。也可通过人工方法,将可溶性蛋白偶联或吸附到人工颗粒的表面,形成人工的颗粒性抗原。当抗体与这些颗粒表面的抗原结合时,微小的颗粒相互连接在一起形成大块凝集物。抗体也可以被偶联到颗粒的表面形成颗粒性抗体,与相应抗原结合形成凝集物。
2.沉淀反应
沉淀反应是可溶性抗原和可溶性抗体直接结合后形成白色沉淀的现象。在液体环境中,这样的沉淀难以观察,结果也难以保存,因此,在经历了早期的试管法和玻片法后,沉淀反应被转入琼脂糖凝胶介质中进行,称为免疫扩散技术。相较于凝集反应和补体结合试验,沉淀反应的灵敏度较差,但操作方便。
3.补体参与的抗原-抗体反应
补体在早期的免疫学技术中有诸多的应用,如补体结合试验是基于补体的经典激活途径,以红细胞(RBC)溶血为指示,对样本中的可溶性抗原或抗体进行检测的技术。当抗原存在于红细胞表面时,抗原-抗体复合物在红细胞表面形成。加入补体后,补体活化并在红细胞表面沉积,形成膜攻击复合物,插入红细胞的细胞膜,红细胞受损形成溶血现象,使溶液呈现红色。红细胞破坏的程度越高,溶液的颜色越深。微量细胞毒实验也是基于补体和抗原-抗体反应建立的实验方法,用于研究细胞表面抗原。首先将细胞与检测用抗体混合反应,再加入补体反应,最后加入大分子染料。如果细胞表面有抗体相应的抗原,就能在细胞表面形成免疫复合物,激活补体,并造成细胞膜的损伤。细胞就能够被后来加入的大分子染料着色;反之,如果没有相应抗原,细胞膜不会被破坏,则染料无法使细胞着色。
4.中和反应
中和反应主要用于研究抗体对病原体或毒素的中和作用,用于病原体免疫原性检测、抗血清评估、疫苗效果评价等,可分为体外法和体内法。体外法是将抗血清与病毒混合后,接种于体外培养的细胞,观察细胞病变情况的改变。体内法是预先给予易感动物抗血清注射后,再用病毒或毒素攻击动物,观察动物的发病情况,评价抗体的保护作用。
(二)免疫标记技术
免疫标记技术是指用酶、荧光、放射性同位素、化学发光物质、重金属等物质标记已知抗原或抗体所进行的抗原-抗体反应。标记物既可以用于体内,也可以用于体外实验。从实验原理上可将免疫标记技术分为直接法和间接法。直接法指用标记物标记在能与抗原直接结合的一抗上,间接法指标记物标记在抗抗体,即二抗分子上。间接法适用于一抗无法被标记的实验,如对血清中特异性抗体水平的检测。同时,间接法具有信号放大的效应,能够增强检测的敏感性,因此也常用于检测抗原的实验。免疫标记技术需要相应的仪器对结果进行评估,灵敏度较传统的血清学实验显著提高。
除了对样品中的抗原或者抗体的水平进行测定外,免疫标记技术也被用于细胞、蛋白质的分离及蛋白质与其他大分子相互作用的研究,如免疫磁珠法、流式细胞分选技术能够对表达特定分子标志的细胞进行精确的分选;免疫沉淀技术能够纯化特定的蛋白质;免疫共沉淀技术(CoIP)用于研究蛋白质-蛋白质相互作用;染色质免疫共沉淀技术(ChIP)用于研究蛋白质-DNA相互作用;RNA免疫共沉淀技术(RIP)用于研究蛋白质-RNA相互作用。这些技术与二代测序技术和质谱等高通量实验方法结合,拓展了蛋白质研究的维度,为生命科学研究开辟了新的领域。