張學東 盧建華 王夢寒 戴二黑★
自從1965年美國巴魯克·布倫博格博士(Baruch Blumberg)發(fā)現(xiàn)澳大利亞抗原即乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)以來,至今已有50 多年的歷史[1],乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染的實驗室檢測方法不斷涌現(xiàn)和更新?lián)Q代,HBV DNA、HBV RNA、HBV cccDNA 定量檢測、HBV 基因型與基因突變位點檢測、HBV 核心相關抗原(HBcrAg)檢測等新技術、新方法相繼問世并在臨床逐漸推廣應用[2-6]。與此同時,傳統(tǒng)的HBV 血清學標志物如常用的HBsAg、抗-HBs、HBeAg、抗-HBe、抗-HBc 乙肝“兩對半”等檢測技術也不斷創(chuàng)新發(fā)展[7],從最初的免疫擴散技術相繼建立了對流免疫電泳技術(CIEP)、紅細胞凝集試驗、放射免疫分析試驗(Rodio Immunoassay,RIA)、酶聯(lián)免疫吸附試驗(enzyme-linked immuno sorbent assay,ELISA)、固相膜免疫分析技術、化學發(fā)光免疫分析技術(chemiluminescent immunoassay,CLIA)等。
本文重點對以上HBV 血清學標志物檢測技術的原理及其特點進行簡要介紹,旨在幫助大家在正確地了解HBV 血清學標志物檢測方法的基礎上,根據(jù)各單位的實際情況科學合理的選用這些技術。
對流免疫電泳是將雙向免疫擴散與電泳相結合,在直流電場中定向加速的免疫擴散技術。1970年,Gocke、prinee 等用對流免疫電泳技術檢測乙型肝炎表面抗原(HBsAg)和表面抗體(HBsAb),取得了較好的效果而被推廣應用[8];中國學者余乾炎和張志榮也在HBsAg 上做了相應研究[9]。該試驗相對簡單、快速,靈敏度相比雙向免疫擴散試驗提高8~16 倍,可測定的蛋白質濃度最低限度達μg/mL 水平。該方法常用于抗原或抗體的性質、效價和純度的測定,但不適用于抗原為免疫球蛋白或抗原抗體遷移率接近的情況,否則會導致抗原抗體朝同一個方向泳動[9]。目前隨著新的檢測技術的發(fā)展,乙肝血清學標志物檢測目前很少應用此技術。
紅細胞凝集試驗利用抗人O 型紅細胞的單克隆抗體,該抗體能與任何血型的紅細胞結合而不出現(xiàn)凝集現(xiàn)象,將此抗體與特異性抗體或抗原連接,運用特異性凝集反應可檢測標本中的抗原或抗體[10]。該試驗中受檢標本為新鮮全血,取手指血或耳垂血即可進行實驗,受檢者即刻可知檢測結果。此試驗以前曾經(jīng)用于檢測乙肝表面抗原,靈敏度為2~5 IU/mL,根據(jù)最新國家行業(yè)標準要求[11],HBsAg要求檢測限adr≤0.1 IU/mL,adw≤0.1 IU/mL,ay≤0.2 IU/mL,因此此技術靈敏度不能滿足國家標準要求,乙肝血清學標志物檢測一般不再使用此技術。
放射性免疫試驗以放射性核素為基本特征,用放射性核素標記抗原或抗體分子,通過測定放射性強度評估抗原-抗體反應的情況,從而實現(xiàn)對待測物質的定量或定性分析[12]。放射免疫試驗將放射性核素的高靈敏性與抗原-抗體間的高特異性結合于一體,檢測HBsAg 靈敏度可以達到0.5 IU/mL。放射性免疫試驗開創(chuàng)了體液微量物質定量分析的新紀元[13],并為建立酶免疫試驗、化學發(fā)光免疫試驗等方法奠定了理論和實踐基礎。目前,由于放射性核素的放射性污染問題,放射免疫試驗已經(jīng)逐漸被酶免疫試驗、化學發(fā)光免疫試驗等方法所替代。
酶聯(lián)免疫吸附試驗是以酶作為標記指示物,以抗原抗體免疫反應為基礎的固相吸附測定方法。結合在固相載體表面的抗原或抗體仍保持其活性,酶標記的抗原或抗體既保留其免疫學活性,又保留酶的活性[14]。ELISA 技術因具有方法簡單、易于操作、試劑開放、成本較低等優(yōu)點,從上世紀80年代開始一直占據(jù)臨床免疫學檢測領域的主導地位,采用此技術檢測乙肝血清學標志物乙肝“兩對半”,如HBsAg 靈敏度可以達到0.1 IU/mL[15]。但是,因為存在手工操作誤差大、耗費人力,結果報告時間久,灰區(qū)結果較多,難以準確定量,需要批量操作,以及靈敏度和特異性較低等劣勢,人們一直在探尋新的方法克服ELISA 技術的不足。
固相膜免疫分析技術屬于快速免疫檢驗技術,一般包括免疫層析試驗、免疫滲慮試驗、斑點酶聯(lián)免疫吸附試驗和免疫印跡試驗。用于乙肝血清學標志物檢測的技術主要是免疫層析試驗,以硝酸纖維素膜等為固相載體,樣品溶液借助毛細作用在層析條上泳動,同時樣品中的待測物與層析材料上待測物的受體發(fā)生高特異性、高親和性的免疫反應,層析過程中免疫復合物被富集或截留在層析材料的一定區(qū)域,通過目測或儀器檢測標記物聚集而得到直觀的實驗結果。這項技術多用于急診檢測及床旁檢測,但由于其檢測HBsAg 的靈敏度只有5 IU/mL[16],人眼判斷結果主觀性較強,批量化操作相對較難等問題,在應用范圍方面受到一定的限制。
化學發(fā)光免疫分析技術是指伴隨化學反應過程所產(chǎn)生的光的發(fā)射現(xiàn)象,由于化學反應產(chǎn)生電子能級處于激發(fā)態(tài)的物質,被激發(fā)的物質通過躍遷釋放能量產(chǎn)生光子,從而導致發(fā)光現(xiàn)象。按發(fā)光持續(xù)時間分為輝光型(glow)和閃光型(flash),輝光型發(fā)光時間在數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘以上;閃光型發(fā)光時間在數(shù)秒內[17]。
1.6.1 化學發(fā)光技術分類及代表性廠家
化學發(fā)光檢測技術大體上可分為兩大類,即酶促與非酶促化學發(fā)光免疫檢測系統(tǒng)。酶促化學發(fā)光免疫檢測系統(tǒng)中作為標記物的酶基本不被消耗,而反應體系中發(fā)光劑的量充分過量,發(fā)光強度穩(wěn)定,發(fā)光時間長,常采用速率法檢測[18]。其中辣根過氧化物酶系統(tǒng)的標記物為辣根過氧化物酶(Horseradish Peroxidase,HRP),以魯米諾(Luminol)及其衍生物作為發(fā)光底物[19],安圖、強生等廠家的化學發(fā)光檢測系統(tǒng)屬于此類;堿性磷酸酶系統(tǒng)的標記物為堿性磷酸酶(AP),以螺旋金剛烷環(huán)氧化物苯磷酸酯(3-[2-spiroadamatane]-4-methoxy-4-[3-phosphoryloxy]-phenyl-1,2-dioxetane)Dioxetane,AMPPD)作為發(fā)光底物[20],邁瑞、西門子(德普)、希斯美康、貝克曼等廠家的化學發(fā)光檢測系統(tǒng)屬于此類。非酶促化學發(fā)光檢測系統(tǒng)目前有三種方法,一是直接化學發(fā)光,作為標記物的化學物質如吖啶酯在堿性環(huán)境下,直接被過氧化物氧化產(chǎn)生發(fā)光信號,發(fā)光過程中標記物被消耗,發(fā)光信號持續(xù)時間短,檢測模塊需加裝進樣器[21],雅培、西門子等廠家的化學發(fā)光檢測系統(tǒng)屬于此類。二是通過電極上的電化學反應產(chǎn)生而不是由氧化劑或者發(fā)光劑產(chǎn)生,標記物為三聯(lián)吡啶釕衍生物即[Ru(bpy)3]2+,并以三丙胺為還原劑[22],該技術是羅氏公司的專利。三是光激化學發(fā)光(LiCA):如目標抗原可使兩個抗體上標記的感光珠和發(fā)光珠緊密的連接在一起,在680 nm 激發(fā)光下,可完成魯米諾氧化途徑化學發(fā)光過程[23],國內科美公司的化學發(fā)光檢測系統(tǒng)屬于此類。
1.6.2 磁微?;瘜W發(fā)光檢測系統(tǒng)特點及乙肝標志物應用
由于磁微粒本身具有大比表面和高分散穩(wěn)定性、超順磁性生物相容性、功能基特性、生物活性物質化學連接、類均相反應等特性[24],賦予磁微粒化學發(fā)光檢測系統(tǒng)以下幾方面的特點:①靈敏度高,如采用魯米諾系統(tǒng)的化學發(fā)光法,檢測發(fā)光值的信號范圍0~10 億[25]。②反應迅速:屬于類均相反應,底物不需要終止直接發(fā)光,整體反應時間在17~56 min。③隨機單孔管理:具有樣本隨到隨測或急診功能,不存在加樣時間差。④自動化程度高:磁微?;瘜W發(fā)光分析儀集自動進樣、加樣、反應、檢測、打印報告等步驟于一體。⑤全封閉系統(tǒng):磁微?;瘜W發(fā)光分析儀整個系統(tǒng)封閉,避免了人為因素帶來的檢測誤差,同時也提高了生物安全性。
化學發(fā)光免疫檢測技術由于上述各方面性能的優(yōu)勢,促進了乙肝血清學標志物由定性檢測向定量檢測轉變[26]。目前國內外主流產(chǎn)品可進行表面抗原和表面抗體的定量檢測,單位分別為IU/mL 和mIU/mL。而安圖生物率先在國際上研發(fā)和生產(chǎn)了基于磁微粒化學發(fā)光檢測技術的乙肝五項全定量全自動檢測系統(tǒng),表面抗原和表面抗體均可以溯源至WHO 和國家標準物質;e 抗原、e 抗體、核心抗體也可以溯源至WHO 標準物質。乙肝五項全定量檢測賦予了乙肝血清學標志物新的內涵和臨床意義[27],為深入研究乙肝自然史、抗病毒治療療效預測與監(jiān)測、乙肝疫苗免疫效果評價、推動精準醫(yī)療等提供了堅實可靠的平臺。
近年來,化學發(fā)光免疫分析方法及應用研究發(fā)展異常迅速,并以其獨特的優(yōu)勢在乙肝檢測領域得到了廣泛應用,特別是磁性微粒子的免疫分離技術、金納米粒子的催化功能以及化學發(fā)光共振能量轉移在化學發(fā)光免疫分析方法中的應用[28]。但是,化學發(fā)光免疫分析技術在實際應用中仍然存在不足,如核心技術智能化控制技術欠缺等[29]。為了使化學發(fā)光免疫分析技術得到更加廣泛的應用,未來研究的主要方向應集中在以下幾個方面:①分析儀器的大通量化與流水線化;②降低儀器成本,使儀器微型化、便攜化;③強化對檢測樣本基質的處理,減少非特異性吸附,提高檢測的穩(wěn)定性;④在高通量研究方面,完善多通道、多組分化學發(fā)光免疫分析檢測技術,提高檢測效率;⑤發(fā)展化學發(fā)光免疫分析聯(lián)用技術,擴大應用范圍。
化學發(fā)光經(jīng)過近30年發(fā)展已成為臨床主要檢測技術之一。隨著檢驗分析技術的不斷進步,實驗室和臨床檢驗儀器從過去半自動化逐步向全自動化普及[30],工作模式也從過去單臺儀器的自動工作發(fā)展到目前流水線作業(yè)的全實驗室自動化(Total laboratory automation,TLA)或稱為全程自動化,流水線和生化免疫聯(lián)機是大勢所趨。國產(chǎn)化學發(fā)光乙肝產(chǎn)品在新形勢下有著巨大的市場潛力,同時也將面臨著更加激烈、殘酷的競爭。如何提高檢測精準度、檢測穩(wěn)定性等方面或許是化學發(fā)光乙肝產(chǎn)品保持競爭力的核心問題。這也需要行業(yè)內所有的企業(yè)的共同努力,在競爭中成長、在成長中優(yōu)化,促進化學發(fā)光技術的長遠發(fā)展。
乙肝檢測技術從定性到定量的發(fā)展,需要解決溯源準確性的問題?;瘜W發(fā)光技術面臨當前及未來醫(yī)學發(fā)展的需求,在輔助臨床診斷之外,承擔起更多疾病的早期篩查、治療效果監(jiān)測及預后評估等任務時,就不得不要求更準確更科學的檢測結果。乙肝化學發(fā)光產(chǎn)品由定性向定量的功能升級轉換也對企業(yè)提出的更高要求。檢驗結果的溯源性將成為檢驗儀器、試劑生產(chǎn)以及臨床實驗室檢驗的重要質量指標,也必然受到IVD 廠商和醫(yī)學實驗室越來越多的重視。