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基于全自動(dòng)管式化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)系統(tǒng)的人結(jié)核感染T細(xì)胞檢測(cè)方法的建立
陳鷺?lè)f1林海軍2翁祖星2徐飛海2葛勝祥2張軍2★
[摘要]目的建立基于化學(xué)發(fā)光平臺(tái)的人結(jié)核感染T細(xì)胞檢測(cè)方法。方法將一株γ-干擾素單抗標(biāo)記在磁微粒上,另一株γ-干擾素單抗標(biāo)記在吖啶酯上,然后將檢測(cè)體系與已有的細(xì)胞刺激培養(yǎng)體系相結(jié)合。結(jié)果本研究成功建立基于化學(xué)發(fā)光平臺(tái)的人結(jié)核感染T細(xì)胞檢測(cè)方法。以ELISA平臺(tái)檢測(cè)試劑的檢測(cè)結(jié)果作為參考,該方法的靈敏度為98.3%,特異性為99.2%,總體符合率達(dá)到98.8%。結(jié)論該方法具有更高的分析靈敏度(可達(dá)0.27 pg/mL)、更寬的線性范圍(1 pg/mL~5 000 pg/mL)、更好的重復(fù)性(批內(nèi)與批間變異系數(shù)均<6.0%)及更易實(shí)現(xiàn)高通量檢測(cè),為臨床診斷結(jié)核感染提供了有力的工具。
[關(guān)鍵詞]結(jié)核感染T細(xì)胞;γ-干擾素定量檢測(cè);化學(xué)發(fā)光
作者單位:1.福建省食品藥品認(rèn)證審評(píng)中心,福建,福州350003 2.廈門大學(xué)國(guó)家傳染病診斷試劑與疫苗工程技術(shù)研究中心,福建,廈門361102
Development of detection kit for T cell infected with Mycobacterium tuberculosis based on fullautomatic chemiluminescence immune analyzer
CHEN Luying1, LIN Haijun2, WENG Zuxing2, XU Feihai2, GE Shengxiang2, ZHANG Jun2★
(1. Fujian Food and Drug Administration, Fuzhou, Fujian, China, 350003; 2. National Institute of Diagnostics and Vaccine Development in Infectious Diseases, Xiamen University, Xiamen, Fujian, China, 361012)
[ABSTRACT] ObjectiveTo develop the detection kit for T cell infected with Mycobacterium tuberculosis based on full-automatic chemiluminescence immune analyzer. Mehtods An antiIFN-γ Mab was coated on the surface of microparticle. Another anti IFN-γ Mab was labelled to acridinium ester. After that, the detection system was combined with the in vitro cell culture system.ResultsThis research developed the detection kit for T cell infected with Mycobacterium tuberculosis based on full-automatic chemiluminescence immune analyzer. Compared with the testing results of the ELISA kit, the sensitivity, specificity and total matching ratio of the CLIA kit was 98.3%, 99.2% and 98.8%, respectively. ConclusionThe CLIA kit has better sensitivity (0.27 pg/mL), wilder linear range (1 pg/mL ~ 5 000 pg/mL), and better repeatability (intra and inter coefficient of variation < 6.0%). It makes a high throughput detection available. It will contribute to the clinical diagnosis of Mycobacterium tuberculosis.
[KEY WORDS] T cell infected with Mycobacterium tuberculosis; IFN-γ quantitative detection; Chemiluminescent immunoassay
目前全球約有三分之一的人感染了結(jié)核分枝桿菌,其中約10%會(huì)進(jìn)一步發(fā)展成為活動(dòng)性結(jié)核[1]。臨床上用于判斷結(jié)核分枝桿菌感染的最常見(jiàn)方法是結(jié)核菌素皮膚試驗(yàn)(tuberculin skin test,TST)。但TST的特異性較差,陽(yáng)性結(jié)果不能排除非結(jié)核分枝桿菌(Nontuberculous mycobacteria,NTM)感染,也無(wú)法區(qū)分是否由接種卡介苗引起[1-2]。因此,近年來(lái)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,TST已逐漸被γ-干擾素釋放試驗(yàn)(interferon gamma release assay,IGRA)所取代。IGRA的方法是利用結(jié)核分枝桿菌特異性抗原與受試者的新鮮外周全血中的T細(xì)胞共同孵育刺激培養(yǎng),如果受試者受到過(guò)結(jié)核分枝桿菌感染,那么激活的T細(xì)胞會(huì)分泌大量的γ-干擾素,通過(guò)γ-干擾素的定量檢測(cè)可以判斷受試者是否存在結(jié)核菌感染。由于IGRA采用結(jié)核分枝桿菌特異性抗原(CFP-10和ESAT-6)作為刺激原,不受卡介苗和一些非結(jié)核分枝桿菌的影響,其判斷結(jié)核感染特異性明顯高于TST試驗(yàn)[3-6]。目前國(guó)內(nèi)已上市的IGRA產(chǎn)品主要分為2類,一類為酶聯(lián)免疫斑點(diǎn)法(enzyme-linked Immunospot,ELISPOT),代表試劑為英國(guó)Oxford Immnnotec 的T-SPOT.TB試劑;另一類為體外釋放酶聯(lián)免疫法(tuberculosis interferon gamma release assay,TB-IGRA),代表試劑為澳大利亞Cellestis公司的QFT-GIT試劑和北京萬(wàn)泰的TB-IGRA試劑。ELISPOT方法直接測(cè)量外周血中MTB特異T細(xì)胞的含量,但需進(jìn)行淋巴細(xì)胞分離培養(yǎng)和ELISPOT斑點(diǎn)計(jì)數(shù),其技術(shù)水平和實(shí)驗(yàn)室條件要求較高,在我國(guó)僅能在部分科研單位及大的中心實(shí)驗(yàn)室使用。TB-IGRA方法通過(guò)檢測(cè)T細(xì)胞在體外抗原刺激后的IFN-γ釋放來(lái)間接檢測(cè)機(jī)體特異性T細(xì)胞應(yīng)答。該技術(shù)采用全血培養(yǎng),僅需普通37℃溫箱和實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的檢測(cè)儀器,便于在有一定條件的醫(yī)療單位推廣使用。目前采用TB-IGRA方法的試劑在γ-干擾素檢測(cè)部分均采用傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫分析,而化學(xué)發(fā)光免疫分析與傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫分析相比,它具有更高的靈敏度、更寬的線性范圍、更好的重復(fù)性及更容易實(shí)現(xiàn)高通量的檢測(cè)[7]。本研究基于TB-IGRA原理,采用化學(xué)發(fā)光免疫分析法[7-8](chemiluminescent immunoassay,CLIA)建立γ-干擾素檢測(cè)體系,并結(jié)合已有的細(xì)胞刺激培養(yǎng)體系建立了人結(jié)核感染T細(xì)胞檢測(cè)方法,評(píng)價(jià)試劑各項(xiàng)性能指標(biāo),在臨床檢測(cè)中與國(guó)產(chǎn)主流試劑進(jìn)行對(duì)比,其更寬檢測(cè)范圍等性能的實(shí)現(xiàn),將為γ-干擾素釋放試驗(yàn)(interferon gamma release assay,IGRA)方法在結(jié)核病的輔助診斷以及用藥后的療效監(jiān)測(cè)等方面的深入研究與應(yīng)用提供有力的工具。
1.1材料和試劑
2株γ-干擾素單克隆抗體C6H4和8A11、γ-干擾素抗原、特異性刺激抗原E1CO和陽(yáng)性刺激抗原PHA均來(lái)自廈門大學(xué);磁珠購(gòu)自Merck公司,吖啶酯原料來(lái)自廈門大學(xué);檢測(cè)儀器CARIS200分析儀及其配套耗材來(lái)自廈門優(yōu)邁科醫(yī)學(xué)儀器有限公司;對(duì)照試劑盒采用北京萬(wàn)泰生物藥業(yè)股份有限公司的結(jié)核分枝桿菌相關(guān)γ-干擾素檢測(cè)試劑盒(體外釋放酶聯(lián)免疫法)。
用γ-干擾素抗原配制的參考品:L系列參考品(L1~L8,濃度分別為1 pg/mL、5 pg/mL、15 pg/mL、50 pg/mL、150 pg/mL、500 pg/mL、1 500 pg/mL、5 000 pg/mL);精密度參考品CV-1(15 pg/mL)、CV-2(500 pg/mL)。臨床樣本來(lái)自廈門大學(xué)。
1.2方法
1.2.1磁珠包被單克隆抗體
取磁珠用EDC溶液(10 mg EDC溶于1mL去離子水)活化,然后加入單克隆抗體C6H4并置于旋轉(zhuǎn)混勻儀上孵育偶聯(lián),孵育后用甘氨酸溶液(pH 7.4)進(jìn)行封閉,完成封閉后保存在含酪蛋白的磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer solution,PBS)中。
1.2.2吖啶酯標(biāo)記單克隆抗體
取單克隆抗體8A11稀釋到合適濃度后加入吖啶酯(溶于甲基甲酰胺中),混勻,室溫避光反應(yīng);加入賴氨酸溶液(pH 8.0)封閉;最后透析到PBS中,用含酪蛋白的PBS稀釋后使用。
1.2.3刺激培養(yǎng)管的配制
直接在培養(yǎng)管中加入50 μL 50 mmol/L的PBS,作為本底對(duì)照培養(yǎng)管N。用50 mmol/L的PBS將特異性結(jié)核桿菌抗原E1C0稀釋至50 μg/mL,每根培養(yǎng)管中加入50 μL稀釋后的E1C0,作為測(cè)試培養(yǎng)管T。用50 mmol/L的PBS將陽(yáng)性抗原PHA稀釋至1 mg/mL,每根培養(yǎng)管中加入50 μL稀釋后的PHA,作為陽(yáng)性對(duì)照培養(yǎng)管P。
1.2.4參考品的配制
用20%嬰牛血清將γ-干擾素抗原稀釋成所需濃度,-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.5γ-干擾素的體外釋放
采集:每個(gè)受試者采用靜脈穿刺術(shù)采集標(biāo)本,使用肝素抗凝的真空采血管采集。分裝:在2 h之內(nèi)將采集的全血分裝到“本底對(duì)照培養(yǎng)管N”、“測(cè)試培養(yǎng)管T”、“陽(yáng)性對(duì)照培養(yǎng)管P”3個(gè)培養(yǎng)管中。每種培養(yǎng)管加入全血1.0 mL,分裝前需要將采集的全血標(biāo)本顛倒混勻3次以上。培養(yǎng):將培養(yǎng)管輕柔顛倒5次后迅速放入37℃溫箱培養(yǎng)(22±2)h,培養(yǎng)過(guò)程中保持試驗(yàn)管直立。離心:將培養(yǎng)后的全血以3 000 r/min~5 000 r/min離心10 min,取血漿進(jìn)行檢測(cè),注意不可吸到細(xì)胞層。
1.2.6γ-干擾素的測(cè)定
通過(guò)CARIS系統(tǒng)執(zhí)行測(cè)定操作:CARIS系統(tǒng)先吸取樣本轉(zhuǎn)移到反應(yīng)杯中;向反應(yīng)杯中加入包被后的磁珠,混勻、孵育并沖洗反應(yīng)混合物;向反應(yīng)杯中加入標(biāo)記后的吖啶酯,混勻、孵育并沖洗反應(yīng)混合物;添加預(yù)激發(fā)液和激發(fā)液后檢測(cè)反應(yīng)復(fù)合物的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度(relative light unit,RLU)。
1.2.7四參數(shù)擬合劑量反應(yīng)曲線
1.2.8分析靈敏度的確定
用試劑檢測(cè)L系列參考品,用GraphPad Prism5.01進(jìn)行四參數(shù)擬合試劑劑量反應(yīng)曲線。然后重復(fù)測(cè)定基質(zhì)血清20次,計(jì)算其平均發(fā)光值、標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation,SD),得出M+2SD,然后將M+2SD的RLU值代入試劑盒劑量反應(yīng)曲線方程中,求出對(duì)應(yīng)的濃度值,即為其分析靈敏度。
1.2.9精密度的測(cè)量
用3批試劑分別檢測(cè)精密度參考品CV-1(15 pg/mL)、CV-2(500 pg/mL),每份標(biāo)本平行檢測(cè)10次,計(jì)算測(cè)定值的平均值和SD,按照公式CV=SD/平均值×100%計(jì)算批內(nèi)和批間CV。
2.1分析靈敏度
以L系列參考品建立四參數(shù)擬合試劑劑量反應(yīng)曲線,通過(guò)重復(fù)測(cè)定基質(zhì)血清得出所建立化學(xué)發(fā)光試劑的檢測(cè)下限(分析靈敏度)為0.27 pg/mL,而ELISA試劑盒的分析靈敏度為2 pg/mL。
2.2劑量反應(yīng)曲線
用試劑重復(fù)檢測(cè)4次L系列參考品,建立四參數(shù)擬合試劑劑量反應(yīng)曲線,測(cè)量值與標(biāo)定值的相關(guān)系數(shù)(r)為0.99997,表明本試劑具有良好的劑量反應(yīng)關(guān)系(圖1)。
圖1 試劑劑量反應(yīng)曲線Figure 1 Dose-response curve of the reagent
2.3精密度
用3批試劑分別檢測(cè)精密度參考品CV-1(15 pg/mL)、CV-2(500 pg/mL)。結(jié)果顯示3批試劑的批內(nèi)及批間精密度良好(表1)。
2.4抗干擾能力
分別考察溶血、黃疸、高脂、類風(fēng)濕因子(rheumatoid factor,RF)等不同干擾因素對(duì)試劑檢測(cè)結(jié)果的影響。
2.4.1溶血
選取3份臨床確診為肺結(jié)核的標(biāo)本(編號(hào)分別為1?!?#),在進(jìn)行刺激培養(yǎng)前將采集的新鮮血分成2組,其中一組進(jìn)行正常刺激培養(yǎng),另外一組進(jìn)行溶血處理后刺激培養(yǎng),然后檢測(cè)每份標(biāo)本的γ-干擾素含量,從而對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判定,結(jié)果如表2所示。
由表2可知,正常培養(yǎng)的3份標(biāo)本檢測(cè)結(jié)果均為陽(yáng)性,但溶血后對(duì)標(biāo)本進(jìn)行培養(yǎng),陽(yáng)性對(duì)照管沒(méi)有反應(yīng),結(jié)果判定為不確定,這可能是由于溶血標(biāo)本中T細(xì)胞破裂死亡導(dǎo)致。因此,溶血對(duì)本試劑檢測(cè)結(jié)果有較大影響,在標(biāo)本處理時(shí)應(yīng)避免溶血現(xiàn)象的出現(xiàn)。
表2 溶血對(duì)檢測(cè)的影響Table 2 The influence of hemolysis
2.4.2黃疸
選取3份臨床確診為肺結(jié)核和黃疸的標(biāo)本(編號(hào)分別為4?!?#)、3份臨床確診為非結(jié)核但有黃疸的標(biāo)本(編號(hào)分別為7?!?#)進(jìn)行培養(yǎng),然后檢測(cè)每份標(biāo)本的γ-干擾素含量,從而對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判定,結(jié)果如表3所示。
表3 黃疸對(duì)檢測(cè)的影響Table 3 The influence of jaundice
由表3可知,臨床確診為肺結(jié)核和黃疸的標(biāo)本用本試劑檢測(cè)均為陽(yáng)性,非結(jié)核但患有黃疸的標(biāo)本本試劑檢測(cè)均為陰性,表明黃疸不會(huì)對(duì)本試劑檢測(cè)結(jié)果造成影響。
2.4.3高脂
選取3份臨床確診為肺結(jié)核的高脂標(biāo)本(編號(hào)分別為10#~12#)、3份臨床確診為非結(jié)核的高脂標(biāo)本(編號(hào)分別為13?!?5#)進(jìn)行培養(yǎng),然后檢測(cè)每份標(biāo)本的γ-干擾素含量,從而對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判定,結(jié)果如表4所示。
表4 高脂對(duì)檢測(cè)的影響Table 4 The influence of hyperlipemia
由表4可知,3份肺結(jié)核標(biāo)本檢測(cè)結(jié)果為陽(yáng)性,3份非結(jié)核標(biāo)本檢測(cè)為陰性,從而表明高脂不會(huì)對(duì)試劑結(jié)果造成影響。
2.4.4類風(fēng)濕因子
為考察標(biāo)本中的RF是否會(huì)對(duì)本試劑的檢測(cè)結(jié)果造成影響,收集3份IFN-γ陽(yáng)性RF陽(yáng)性標(biāo)本(編號(hào)為16#~18#),3份IFN-γ陰性RF陽(yáng)性標(biāo)本(編號(hào)為19?!?1#)用本試劑進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如表5所示。
表5 類風(fēng)濕因子對(duì)檢測(cè)的影響Table 5 The influence of RF
由表5可知,3份肺結(jié)核標(biāo)本檢測(cè)結(jié)果為陽(yáng)性,3份非結(jié)核標(biāo)本檢測(cè)為陰性,從而表明類風(fēng)濕因子不會(huì)對(duì)試劑結(jié)果造成影響。
2.5與同類產(chǎn)品的比較
用本試劑與北京萬(wàn)泰生物藥業(yè)股份有限公司的結(jié)核分枝桿菌相關(guān)γ-干擾素檢測(cè)試劑盒(體外釋放ELISA)進(jìn)行特異性、靈敏度的比較。
用本試劑和ELISA試劑分別檢測(cè)241份臨床標(biāo)本。由表6結(jié)果可知,以北京萬(wàn)泰生物藥業(yè)股份有限公司的結(jié)核分枝桿菌相關(guān)γ-干擾素檢測(cè)試劑盒(體外釋放ELISA)的檢測(cè)結(jié)果為對(duì)照,本試劑的特異性為98.3%、靈敏度為99.2%??偡下蔬_(dá)到98.8%。
表6 與ELISA試劑盒的符合率Table 6 Coincidence rate with the ELISA kit
用本試劑與ELISA試劑分別檢測(cè)82份臨床血漿,由圖2可知,兩者的定量值經(jīng)過(guò)直線回歸后,得到的線性回歸方程為y=0.9930x+0.01128,相關(guān)系數(shù)r達(dá)到0.9833,表明兩試劑有良好的相關(guān)性。
本試劑與ELISA試劑的主要性能指標(biāo)對(duì)比如表7所示。
圖2 CLIA試劑與ELISA試劑的定量相關(guān)性分析Figure 2 The quantitative correlation analysis between CLIA kit and ELISA kit
表7 CLIA試劑與ELISA試劑的比較Table 7 Comparison of the CLIA kit and the ELISA kit
結(jié)核病作為可通過(guò)空氣傳播的疾病,其傳播能力很強(qiáng),不易控制。在臨床上,TB-IGRA方法在結(jié)核診斷與防治上的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越被認(rèn)可并采用[9-11]。
本研究所建立的人結(jié)核感染T細(xì)胞檢測(cè)方法基于全自動(dòng)管式化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行γ-干擾素釋放量的定量檢測(cè)。全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)高度集成和自動(dòng)化的免疫分析系統(tǒng),包括了免疫反應(yīng)及光檢測(cè)系統(tǒng),樣本、試劑和耗材裝載系統(tǒng),液體管路和電器控制系統(tǒng),用戶操作界面等系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)多種項(xiàng)目的一體化操作,大大提高了臨床檢測(cè)的通量與效率。另外,由于其通過(guò)反應(yīng)釋放的光子數(shù)來(lái)只是分析物的濃度,與傳統(tǒng)的ELISA相比,其具有更高的靈敏度,更寬的線性范圍及更好的重復(fù)性。
在臨床應(yīng)用中,現(xiàn)有采用ELISA方法測(cè)定γ-干擾素釋放量的商品化試劑盒(北京萬(wàn)泰生物藥業(yè)股份有限公司)對(duì)結(jié)果陰陽(yáng)性的判定中最為重要的一個(gè)條件是測(cè)試培養(yǎng)管T的γ-干擾素釋放量相對(duì)于本底對(duì)照培養(yǎng)管N的γ-干擾素釋放量升高14 pg/mL,而N管的檢測(cè)值一般是趨近于檢測(cè)下限的。該ELISA試劑的劑量反應(yīng)曲線范圍為12.5 pg/mL~400 pg/mL,濃度為14 pg/mL樣本的檢測(cè)已經(jīng)接近其線性范圍下限,所以在臨床使用中對(duì)于操作人員就有較高的要求,對(duì)于T管實(shí)際γ-干擾素含量在14 pg/mL附近的樣本的檢測(cè)需要足夠的準(zhǔn)確,輕微的誤差就可能引起對(duì)樣本陰陽(yáng)性的判定的不同。而本研究所建立的基于全自動(dòng)管式化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)系統(tǒng)的γ-干擾素釋放量的定量檢測(cè),其檢測(cè)的線性范圍為1 pg/mL~5 000 pg/mL,能夠?qū)^大多數(shù)的臨床樣本的T管作出準(zhǔn)確的定量檢測(cè)。
本方法與現(xiàn)有采用ELISA方法測(cè)定γ-干擾素釋放量的商品化試劑盒(北京萬(wàn)泰生物藥業(yè)股份有限公司)的主要性能對(duì)比如表7所示,其靈敏度、線性范圍均有大幅提高,且具有良好的抗干擾能力。該方法的建立可為臨床檢測(cè)結(jié)核感染提供更加強(qiáng)有力的工具。
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通訊作者:★張軍,E-mail:zhangj@xmu.edu.cn
基金項(xiàng)目:國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(2011AA02A101)