基于抗体的分子细胞生物学研究方法概述
自从1890年德国学者Emil Adolf von Behring与日本学者北里首次发现白喉抗毒素,抗体领域的研究已经先后经历了多克隆抗体、单克隆抗体、基因工程抗体三个阶段。随着对抗体结构、多样性遗传基础、功能特点等的深入了解,抗体在生命科学领域的角色也正逐渐由作为宿主体液免疫最主要的免疫分子向着更为广泛的方向延伸,并显示出了极大的应用价值。尤其是基因工程技术的应用以及革命性的噬菌体抗体库技术的出现,不仅克服了人体不能随意免疫的缺点,还使得抗体的人源化和小型化实现重大突破,为抗体药物应用于临床奠定了坚实的基础。而在生命科学研究领域,抗体已被成功地应用于捕获靶分子(抗原)、亲和层析纯化蛋白、组织细胞中靶分子定位研究等方向。这些技术所利用的其实就是抗体与抗原发生特异性结合的特性,所有这些基于抗体的研究技术主要可被分为四种类型:(1)利用抗体“示踪”靶分子;(2)利用抗体去捕获靶分子;(3)利用抗体进行蛋白功能学研究;(4)通过和芯片技术的结合用于蛋白表达谱研究。 在绝大多数情况下,当抗体分子被应用于研究时均需要被标记。依据实验目的之不同,所采用的标记方法和标记物通常也是不同的。 一、抗体的标记的直接法与间接法 (一)直接法 所谓直接法,是指将纯化后的抗体先与一标记物直接结合,然后再与靶分子结合,通过检测抗体所携带的标记物来对靶分子进行定性、定位、定量测量的方法。 表 21-1 标记物的选择
标记物 | 检测方法 | 优点 | 缺点 | 应用 |
生物素 | 与各种标记物偶联的亲和素与链霉亲和素 | 保存时间长,灵敏度高,检测手段多样 | 步骤过多,存在内源性生物素干扰,有些底物对人体有害 | 免疫组化、免疫印迹 |
荧光色素 | 荧光显微镜或荧光计 | 保存时间长,分辨率高 | 自发荧光,易淬灭 | 免疫组化 |
酶 | 底物显色 | 保存时间长,灵敏度高,肉眼直接可见,检测手段多样 | 步骤过多,存在内源性酶的干扰,分辨率低,有些底物对人体有害 | 免疫组化、免疫印迹 |
125 I或 131 I | γ计数仪、放射自显影 | 易于直接标记,灵敏度高 | 半衰期短,对人体有害 | 免疫印迹、定性定量免疫分析 |
生物合成 | 放射自显影、β计数仪 | 不损伤抗体、操作简便 | 半衰期短,敏感性低,需杂交瘤细胞 | 免疫印迹、定性定量免疫分析 |
胶体金 | 显微镜、电镜、肉眼 | 特异性强、灵敏度高、应用范围广、可用于双重和多重标记 | 对 试剂 、玻璃器皿内的要求极高,标记物浓度较高 | 免疫组化、流式细胞术、定性定量免疫分析 |
(二)间接法 间接法与直接法不同, 抗体 既不需纯化也不需标记,而是在 抗体 与相应靶分子结合后,洗去未结合抗体,然后通过利用已标记好的二抗与一抗的结合来间接标记出靶分子的存在情况。 二、标记物的选择 不管是直接法还是间接法,标记物的选择至关重要。表21-1所列出的就是一些常用标记物及其相应的检测方法和优缺点等。