(一)材料與方法
1. 生物素標記特異性抗體的制備 免疫球蛋白(如IgG、IgM)的Fc片段上有糖基存在,因而可用能與糖基結合的Biotin-hydrazide作生物素標記。
(1) 將純化的抗體(IgM或IgG, 0.1~1.0ml)在標記緩沖液(0.1Mol/L NaAc,pH值5.5, 0.1Mol/L NaCl)中4℃透析過夜。
(2)吸取0.5ml至微量離心管中,加過碘酸鈉溶液至終濃度為10mMol/L,置冰浴上于暗處孵育30min,使抗體分子上的糖基氧化。
(3)將氧化的抗體過PBS平衡的Sephadex G25 PD-10預裝柱,使之與過碘酸鈉分開。收集蛋白峰。
(4)向抗體管中加入Biotin-LC-hydrazide(Pierce)至終濃度5mMol/L,置混搖器上室溫孵育1h。
(5)用含0.02%NaN3的PBS平衡Sephadex G25預裝柱,將生物素標記的抗體分子過柱與游離的生物素分開。收集蛋白峰,保存-20℃。
2. 生物素標記DNA片段的制備 作為將與抗體偶聯的報告DNA片段,應確保在待測抗原來源的機體DNA中無同源序列,如可選用大腸桿菌的序列作為報告DNA去檢測人源的標本。DNA片段大小為300~500bp,生物素標記可采用PCR方法,根據報告DNA的核苷酸序列合成一對引物,其中一個引物的5’端堿基上帶有生物素標記。
在0.5mlPCR管中按表將下列試劑混合。
表PCR系統組成
試 劑 添加量 終濃度
10×PCR緩沖液 10.0ul 1×
2.5mMol/L 4dNTP混合物 8.0ul 0.2mMol/L
50uMol/L生物素標記的上游引物 1.0ul 0.5uMol/l
50uMol/L生物素標記的下游引物 1.0ul 0.5uMol/l
15mMol/L模板DNA 1.0ul 1.0ug
Taq DNA聚合酶 1.0ul 5U
加水至 100uL
混勻后上面覆蓋液體石蠟。
95℃加熱5min,然后在PCR儀上按下列程序擴增:94℃ 1min;55℃ 1min; 72℃ 1min; 40個循環。最后72℃延伸10min。
加等量酚-氯仿抽提,然后加10ul 3Mol/L Kac,250uL無水乙醇,置-70℃ 30min。
離心沉淀DNA片段,用70%乙醇洗一次。
將沉淀DNA干燥后溶于TE緩沖液中,保存在-20℃。
3. 制備抗體-親和素-DNA復合物 將生物素標記的抗體與親和素按等分子濃度混合于含有1mg/mlBSA的PBS中,室溫孵育30min,再加入兩倍分子濃度的生物素標記的DNA片段,繼續孵育30min,最后加入10倍分子濃度的生物素,將親和素分子上的結合部位飽和。最后過凝膠過濾柱將復合物與未結合的單體分開,加入BSA達1mg/ml,分裝后凍存于-20℃。
4. 免疫PCR
(1) 按常規ELISA方法,用飽和緩沖液稀釋抗原,加到96孔塑料板或0.5mlPCR管中,4℃過夜。
(2) 用PBS洗三次,然后每孔加200ul封閉液(PBS含10mg/mlBSA,1mg/ml魚精DNA),室溫孵育30min。
(3) 用TETBS(其配方:20mMol/L EDTA,0.02%NaN3)洗三次。
(4) 將抗體-親和素-DNA復合物稀釋于含有1mg/mlBSA和0.1mg/ml魚精DNA的TETBS中,每孔加50ul,室溫孵育1h。
(5) 用TETBS洗5次,然后將塑料板或管倒置在吸水紙上拍打以控干水分。
(6) 每管中加50ulPCR反應液,含有表成分:
表 PCR反應液
試 劑 添加量 終濃度
10×PCR緩沖液 5.0μl 1×
2.5mMol/L 4dNTP混合物 4.0μl 0.2mMol/L
50uMol/L生物素標記的上游引物 0.5μl 0.5μMol/l
50uMol/L生物素標記的下游引物 0.5μl 0.5μMol/l
15mMol/L MgCl2 5.0μl 1.5μg
Taq DNA聚合酶 0.5μl 2.5U
加水至 50μL
混勻后上面覆蓋液體石蠟。
95℃加熱5min,然后在PCR儀上按下列程序擴增35個循環:94℃ 1min;55℃ 1min; 72℃ 1min。最后72℃延伸10min。
每管取5ul作瓊脂糖或聚丙烯酰胺凝膠電泳,溴化乙錠染色后觀察結果,如在PCR時加入了放射性核素標記,則可用X光片顯影。
亦可在凝膠電泳后做Southern-blot,用特異性探針雜交,進一步提高其特異性和敏感性。
(二)注意事項
本實驗的關鍵步驟是獲得適當的抗體-DNA復合物。用鏈親和素將生物素標記的抗體與生物素標記的DNA偶聯的方法,因每個鏈親和素分子可與四個生物素分子結合,因此要優化反應條件,以使得每個鏈親和素分子既能結合上抗體分子,又能結合上DNA片段。
此外,還可用化學方法將DNA片段與抗體分子共價偶聯,即將抗體分子和5’端氨基酸修飾的DNA片段分別用不同的雙功能偶聯劑激活,然后通過自發的反應偶聯到一起,比如,用N-Succinimidyl-S-acetyl thioacetate(SATA)活化氨基修飾的DNA片段,用Sulfo-Succinimidyl 4-(maleimidomethyl) Cyclohexane-1-Carboxylate(Sulfo-SMCC)修飾抗體分子,然后將二者在一小管中混合,通過加入鹽酸胲(Hydroxylamine hydrochloride)使二者偶聯在一起。
免疫PCR具有高敏感性。因此,抗體和標記DNA的任何非特異性結合均可導致嚴重的本底問題。因而在加入抗體和標記DNA后必須盡可能徹底地清洗。即使有些特異性結合的抗體或標記DNA被洗掉了,亦可在最后通過增加PCR的循環次數得到彌補。此外,應用有效的封閉劑對防止非特異性結合也是非常重要的。可用脫脂奶粉和牛血清白蛋白做蛋白封閉劑,用魚精DNA做核酸封閉劑。防止本底信號的另一個重要因素是控制污染,這也是所有敏感的檢測系統存在的問題。即使每一步試驗都做得非常認真,重復使用同樣的引物和標記DNA均會產生假陽性信號。
免疫PCR的一個優點是標記DNA序列完全是人為選定。因此標記DNA及其引物可經常變換,以避免由于污染造成的假陽性信號。
免疫PCR可以檢測到常規免疫學方法無法檢測的樣品。因此,應用免疫PCR可在微觀水平(單細胞)檢測抗原,定量PCR產物可以估計某一標本中的抗原數量,在臨床診斷中可在疾病早期抗原量很低時檢測到微量的抗原。