目前动物用单抗,在动物疫病诊断和检疫、妊娠检测、性别鉴定等方面有广泛的应用,大多以诊断试剂(盒)的形式提供,其中核心试剂为标记的单抗。下面将介绍最常用的几种标记技术。
1.酶标记
(1)辣根过氧化物酶(HRP)标记辣根过氧化物酶(HRP)标记单抗和多克隆抗体的常用方法是过碘酸钠法。其原理是HRP的糖基用过碘酸钠氧化成醛基,加入抗体IgG后该醛基
与IgG氨基结合,形成Schiff氏碱。为了防止HRP中糖的醛基与其自身蛋白氨基发生偶合,在用过碘酸钠氧化前先用二硝基氟苯阻断氨基。氧化反应末了,用硼氢化钠稳定Schiff氏碱。
这里介绍两种程序。
程序一:
①将5mg HRP溶于0.5mL 0.1mol/L NaHCO3溶液中;加0.5mL 10mmol/L NaIO4溶液,混匀,盖紧瓶塞,室温避光作用2h。
②加0.75mL 0.1mol/L Na2CO3混匀。
③加入0.75mL小鼠已处理的腹水,或纯化单抗等(15mg/mL),混匀。
④称取Sephadex G25干粉0.3g,加入一支下口垫玻璃棉的5mL注射器外简内;随后将上述交联物移入注射器外套;盖紧,室温作用(避光)3h或4℃过夜。
⑤用少许PBS将交联物全部洗出,收集洗出液,加1/20体积新鲜配制的5mg/mL NaBH4溶液,混匀,室温作用30min;再加入3/20体积NaBH4溶液,混匀,室温作用1h(或4℃过夜)。
⑥将交联物过Sephadex G200或Sepharose 6B(2.6cm×50cm)层析纯化,分管收集第一峰。
⑦酶结合物质量鉴定:
克分子比值测定
酶量(mg/mL)=OD403×0.4
IgG量(mg/mL)=(OD280—OD403×0.3)×0.62
克分子比值(E/P)=酶量×4/IgG量,一般在1~2
酶结合率=酶量×体积/抗体
标记率一般为0.3~0.6,即1~2个HRP分子结合在一个抗体分子上,标记率可大于0.6,0.8,0.9;OD403/OD280等于0.4时,E/P约为1。
标记率=OD403/OD280
酶活性和抗体活性的测定可应用ELISA法、免疫扩散、DAB—H2O2显色反应测定酶结合物的酶活性,抗体活性及效价、特异性。
⑧HlRP抗体结合物的保存:加入等量甘油后,小量分装一20℃存放,防止反复冻融;或加入等量60%甘油4℃保存;不宜加。NaN3或酚防腐,否则会影响酶活性。必要时冻干保存,以BSA或脱脂牛奶作保护剂。
程序二;
①将5mg HRP溶于0.3mol/L pH8.1 NaHCO3溶液中,加入1%二硝基氟苯无水乙醇溶液0.1mL,室温搅拌作用1h,以封闭HRP分子上的a和ε氨基。
②再加1mL 0.06mo1/L过碘酸钠溶液,在室温中避光轻搅30min,溶液呈黄绿色;随后加1mL 0.06mol/L乙二醇,轻搅1h,中止氧化反应。
③移入透析袋中,在1000mL 0.01moI/L pH9.5碳酸盐缓冲液中,4℃透析过夜,更换三次缓冲液,注意避光。
④吸取上述醛化好的HRP溶液3mL,加入5mgIgG的碳酸盐缓冲液1mL,室温轻搅2~3h,避光;加入5mgNaBH4,4℃放置3h或过夜,或换用乙醇胺(2mol/L pH9.5)0.2mL,作用7h。
⑤再移入透析袋中,在0.02mol/L pH7.4 PBS中透析24h,更换3次缓冲液。
⑥用3000r/min离心30min,除去沉淀物。上清液再用半饱和硫酸铵盐析3次,沉淀用少许PBS溶解,透析或层析除盐,必要时进一步层析纯化。
其余步骤同程序一⑦⑧。
(2)碱性磷酸酶(AP)标记碱性磷酸酶(AP)用于标记抗体,常用戊二醛一步法,将酶和单抗混合,再加入适量戊二醛,使酶和抗体蛋白的NH2分别与两个醛基结合,制备成缔合物。该法简便,但所得产物不均一,抗体活性损失大,酶标记率低。其程序如下:
①将5mgAP加入1mL抗体溶液(2mg/mL)中溶解,装入透析袋,于4℃对0.01mol/L pH7.2PBS透析18h,换液3次。
②加入2.5%戊二醛20μL,室温作用1~2h,4℃对PBS透析过夜,其间换液3次。
③换用0.05mol/L pH8.0 Tri-PHCl缓冲液透析,4℃过夜,换液3次。
④取出标记抗体,用含1% BSA的 Tris—HCl缓冲液稀释至4mL,即为AP标记物原液。
⑤每毫升中加入0.4mL甘油,小量分装,保存备用。
(3)PAP、APAAP的制备PAP(过氧化物酶~抗过氧化物酶桥联酶标技术)、APAAP(碱性磷酸酶一抗碱性磷酸酶桥联酶标技术)的制备对于日益广泛使用单抗的免疫细胞化学有重要意义。现在已有商品化的小鼠、大鼠、豚鼠、山羊、绵羊和兔PAP、APAAP试剂供应,只要配以相应的桥抗体,即可非常便利地应用单抗。因为PAP法和APAAP法不用任何化学交联剂处理酶和抗体,它们的活性均不受化学因素的影响,提高了敏感性和特异性。PAP和APAAP试剂的制备方法常采用先将HRP或AP加入抗HRP或AP的抗血清或单抗中而获得免疫沉淀物,再加入酶盐水.过量的酶有助于免疫沉淀物的解离反应,调pH至2.3,随后立即中和,除去不溶解的沉淀物后,加入半饱和硫酸铵,纯化PAP或APAAE。艰据需要还可将PAP和APAAP试剂先与相应桥抗体结合后,再与特定单抗组成完整的诊断试剂,这样,单抗即可一步法用于诊断或检测试验等。
2.荧光素标记
(1)异硫氰酸荧光素(FITC)标记FITC标记抗体的原理是在碱性条件下,FITC的异硫氰基能与IgG的自由氨基结合,形成IgG与荧光素的结合物。FITC是最常用的荧光素,其次选用TRITC(四甲基异硫氰酸罗丹明)。FITC和TRITC是常用的双标记组合。其标记步骤如下:
①以碳酸盐缓冲液(pH9.3,Na2CO3 8.6g,NaHCO3 17.3g,蒸馏水1000mL)凋整抗体浓度至10mg/mL。
②取5mL抗体溶液置于10mL小烧杯中。
③称取1mg FITC溶于0.2mL DMSO中,待溶解后立即缓慢滴加于抗体液内,边加边轻搅;其后室温避光作用2h。
④将交联物经SephadexG25或G50柱层析除去游离的荧光素;分管收集第一峰为标记的抗体。
⑤FITC的结合物质量鉴定
IgG量(mg/mL)=(OD280—OD495×0.35)/1.4
F/P=2.87×OD495/(OD280一OD495×0.35)
一般来说,FITC对抗体的摩尔比为3;1时适合于组织切片染色,为(5~6):1时适合于细胞悬液染色。以标记抗体染色各种抗原,测定其特异性染色滴度和非特异染色的程度。
⑥标记抗体的保存:宣保存于4℃,加NaN3防腐。
(2)异硫氰酸罗丹明(TRITC)标记基本与FITC标记相同。
3.同位素标记
必须强调的是在使用同位素标记单抗或其他蛋白之前,应掌握同位素操作和防护知识。
正常情况下应包括避免物理的接触和对r-射线照射的有效保护,操作和使用同位素标记抗体时,应利用防护装置,并合理处置含放射性的废料。
(1)碘标记用碘标记抗体是一种有效的标记方法。l25I衰变产生低能的γ和X射线,很容易被检测出来,而其60d的半衰期保证足够的有效使用期,且能很方便地处理放射废料。
最常用的碘标记方法是氯胺T法,即将氧化剂氯胺T加入抗体和碘化物的溶液中,Na125I在氯胺T作用下I转化成I2,游离、I2可与抗体分子中酪氨酸和一些组氨酸发生卤化反应,用还原剂和游离酪氨酸终止反应,经凝胶过滤将标记的抗体与碘化酪氨酸及还原剂分离开。其主要操作步骤如下:
①在进行标记之前,先选用截流分子质量为20000~50000的凝胶,制备1mL凝胶柱,然后分别用10倍体积的1%BSA/PBS/0.02%叠氮钠和PBS洗涤柱体,封住柱下口,备用。
②加入10μg纯化单抗至含有25μL 2.5mol/L磷酸钠(pH7.5)的1.5mL指形管内。随后,加入500μCi Na125I混匀。
③加入25μL新配制的2mg/mL氯胺T。室温放置60s。再加入50μL氯胺T终止液(含2.4mg/mL偏重亚硫酸钠,10mg/mL酪氨酸,10%甘油和0.1%环乙烷酰二甲苯的PBS)。
④将上述碘标记物上样在凝胶柱表面,小心放开柱体下口,用1.5mL指形管收集。当碘标记物全部进入柱体,加入0.3mL含0.03%叠氮钠的PBS,用另一指形管收集0.3mL,然后再加0.3mL 0.03% NaN3 PBS,下口收集0.3mL,重复进行,同时用同位素检测仪测定标记与未标记的单抗。标记抗体在第二至第四管出现。无害化处理柱子和非单抗标记部分。
⑤将标记单抗保存于4℃可使用6周。
(2)生物合成法标记将杂交瘤细胞培养在含有放射性前体的培养基中,随着抗体分子的合成、组装,同位索会标记在抗体分子的初级氨基酸链上,本方法不会导致抗体活性的丧失。
其主要步骤是:
①离心收集处于对数生长期的杂交瘤细胞,需2×106个细胞。以预热37℃不含甲硫氨酸的培养基洗涤上述细胞。
②用含2%PBS不含甲硫氨酸的培养基悬浮杂交瘤细胞至106个/mL,加入35S甲硫氨酸(每次加入100μ Ci可产生105~106cpm的抗体)。
③经CO2培养箱中培养过夜,离心后,吸出培养上清液,分别加入1/20体积的1mol/L Tris(pH8.0)及叠氮钠至浓度0.02%。该标记抗体可按纯化单抗方法进行。
4.生物素标记
生物索标记反应常用生物索琥珀酰亚胺酯进行。生物素是与抗体分子的游离赖氨酸等发生偶联反应而完成标记。其主要步骤是:
(1)用二甲基亚砜配制10mg/mL的N羟琥珀酰亚胺生物素(应根据需要选用不同大小和间臂长的生物索化琥珀酰酯)。
(2)用硼酸钠缓冲液(0.1mol/L,pH8.0)稀释单抗溶液至1~3mg/mL。
(3)每毫克抗体加入25~250μg的生物索酯,混匀后,室温作用4h。
(4)按每250μg生物素酯加入20μL 1mol/LNH4Cl终止反应,室温放置10min。
(5)以PBS充分透析除去游离生物素,标记抗体冻存。
5.其他标记技术
适用于蛋白质的其他标记方法也可用于单抗,如胶体金标记、化学发光标记、SPA标记、铁蛋白标记等。