• 概述

    细胞因子(cytokine)是由多种细胞分泌的在细胞间发挥互相调控作用的一类小分子多肽。通过和相应的受体结合调节细胞生长分化以及机体的免疫应答,同时也参与炎症等多种病理的发生。细胞因子在机体内既能够协同其他细胞因子其相互促进的作用,又能抑制其他细胞因子,形成复杂而有序的细胞因子调节网络。以细胞因子为靶点的生物制剂在肿瘤、自身免疫病、免疫缺陷、感染等治疗方面获得广泛的临床应用。
    根据结构和功能,细胞因子可分为白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子、趋化性细胞因子和生长因子六大类。

  • 白细胞介素(interleukin, IL)

    白细胞介素,最初是指由白细胞产生又在白细胞间发挥作用的细胞因子,后来发现可由其他细胞产生也可作用于其他细胞。目前已发现38种,命名为IL-1~IL-38, 这些细胞因子功能复杂,形成网络互相作用。白细胞介素在细胞间传递信息,介导调节免疫细胞的成熟、活化、增殖和分化;此外他们还参与机体的多种生理及病理反应。

    干扰素(interferon, IFN)

    干扰素是具有干扰病毒复制功能的一种糖蛋白。IFN具有抗病毒、抗细胞增殖、抗肿瘤和免疫调节等作用。根据其结构特征及生物学活性可分为:

    类型 种类 主要来源
    Ⅰ型 IFN-α、IFN-β 病毒感染的细胞、pDC细胞等
    Ⅱ型 IFN-γ 活化T细胞和NK细胞
    Ⅲ型 IFN-λ1、λ2、λ3(IL-29、IL-28A、IL28B) DC细胞
    肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)家族

    肿瘤坏死因子因最初被发现其能造成肿瘤组织坏死而得名。主要包括TNF-α(主要来源:活化的单核/巨噬细胞)和TNF-β(主要来源:活化的T细胞,又称淋巴毒素,LT)。目前TNF家族成员已发现TRAIL、FasL、CD40L等30余种,在调节免疫应答、杀伤靶细胞细胞和诱导细胞凋亡等过程中发挥重要作用。

    集落刺激因子(colony-stimulating factor,CSF)

    集落刺激因子是指能够刺激多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血祖细胞分化、增殖的细胞因子。主要包括粒细胞-巨噬细胞CSF(GM-CSF)、粒细胞CSF(G -CSF)、巨噬细胞CSF(M-CSF)、干细胞因子SCF、红细胞生成素EPO和血小板生成素TPO等。

    趋化因子(chemokine)

    趋化因子是一类结构相似,分子量约为8-12kd,具有诱导附近反应细胞定向趋化功能的细胞因子。目前已发现的趋化因子有CXCL1~116, CCL1~28, XCL1~2和CX3CL1。趋化因子的主要作用是在验证和体内平衡过程中管理白细胞向各自位置的迁移(归巢)。此外还能活化免疫细胞,参与淋巴器官形成及免疫细胞发育,参与炎症反应,并启动和调控适应性免疫应答,调节血管生成、细胞凋亡等,并在自身免疫病以及移植排斥反应等病理过程中发挥作用。

    生长因子(growth factor, GF)

    生长因子泛指一类可促进相应细胞生长和分化的细胞因子。其种类较多,包括转化生长因子(TGF)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、表皮生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子(EGF)、血小板生长因子(PDGF)等。

    细胞因子的临床应用

    细胞因子和其他免疫子一样,其作用具有双重性。一方面,细胞因子可以起到促进免疫细胞的发育分化、免疫应答和免疫调节的作用;通过调控机体的免疫应答,起到抗菌、抗病毒、抗肿瘤、诱导凋亡等功能。另一方面,细胞因子也参与调控了多种疾病的发生发展。 临床上针对细胞因子在机体中的作用,主要开发出两大类治疗产品:重组细胞因子用于治疗各种疾病,如肿瘤、感染、造血功能障碍等;细胞因子抑制剂用于治疗炎症、自身免疫疾病、移植排斥、休克等。同时检测细胞因子的含量可以用于判断机体的免疫功能,辅助疾病的诊断,监测疾病的进程,治疗和预后。

    细胞因子与疾病的发生

    细胞因子风暴(cytokine storm)

    细胞因子风暴是指由于机体感染和某些药物等多种因素导致的内环境稳态失衡,机体迅速、大量分泌多种促炎细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等,从而引发全身性的炎症反应。细胞因子风暴是一种免疫系统的超敏性激活,以释放大量细胞因子为标记,但是在不同疾病中释放的细胞因子是有差异的。细胞因子风暴可发生于多种疾病,包括急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、多脏器衰竭、败血症、流感、埃博拉病毒病和COVID-19等。

    肿瘤的发生及免疫逃逸

    细胞因子和细胞因子受体表达失控在促进肿瘤发生、发展方面起着重要的作用。如IL-1、IL-6、CSF、EGF等的过度表达可导致某些细胞增殖失控、恶变,最终转化为肿瘤细胞。同时肿瘤细胞能自发分泌免疫抑制性细胞因子,如TGF-β、IL-10、IL-4、VEGF和IL-6等,从而发生肿瘤的免疫逃逸现象。

    致热与炎症病理损害

    促炎因子如IL-1、IL-6、TNF-α等是重要的内生致热源,具有明显的致热作用;TNF-α、IL-1等可刺激内皮细胞和白细胞释放一系列炎性介质(如一氧化氮、氧自由基),从而改变凝血功能,导致组织损伤与弥散性血管内凝血,从而在感染性休克中起重要作用。

    免疫系统相关疾病

    超敏反应:I型超敏反应主要是由IgE抗体介导,表达在单核细胞、嗜酸性粒细胞和血小板的FcεRII也在超敏反应中起重要作用。如IL-4、IL-5和IL-6能调节促进IgE的生成;而IFN-γ及IFN-α则起到抑制作用。此外PAF也参与如过敏性休克、支气管哮喘、荨麻疹等疾病的发生。

    自身免疫病:细胞因子如IFN-γ能通过促进某些自身细胞表达MHC-II,从而激活效应T细胞对自身的伤害(如胰岛素依赖型糖尿病)。此外,在类风湿性关节炎(RA)患者关节滑液监测到IL-1、TNF-α、IL-6等升高,在系统性红斑狼疮(SLE)患者体内IL-2和IL-2R也升高了。

    免疫缺陷病:某些细胞因子或细胞因子受体表达异常与免疫缺陷病发病有关。如性连锁重症联合免疫缺陷病(X-SCID)是由于IL-2Rγ基因突变导致的。

    器官移植排斥反应:在移植排斥反应发生时,局部和全身的TNF-α、IL-1,、IL-2、IFN-γ等水平升高。因此监测相关细胞因子及受体的水平作为排斥反应的指标之一,应用抗细胞因子或抗CKR的单抗延缓或减轻排斥反应。

    代谢性疾病:5,糖尿病的发病与多种细胞因子相关,如TNF-α能直接杀伤胰岛细胞;IL-1、IL-6、IL-18等参与胰岛炎症反应。

    细胞因子与疾病的治疗

    细胞因子补充治疗

    通过直接补充重组外源性细胞因子达到治疗疾病的效果。目前已的重组细胞因子药物包括:IL-2、IL-11、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、G-CSF、GM-CSF、EPO、SCF、EGF、bFGF。

    细胞因子拮抗治疗

    通过可溶性细胞因子受体、细胞因子受体拮抗剂或细胞因子抗体对细胞因子的拮抗作用来达到治疗的效果。目前应用的细胞因子受体/受体拮抗剂、单克隆抗体药物包括:可溶性IL-1R、可溶性IL-4R、IL-1R拮抗剂、TNFR I-Fc融合蛋白、TNFR II-Fc融合蛋白;抗IL-1β、IL-2R、IL-4、IL-5、IL-6R、IL-8、IL-15、IL12/23、TNF-α单抗;DAB389-IL-2(IL-2免疫毒素)、IL-13-PE38QQR(IL-13免疫毒素)

    细胞因子的检测

    对细胞因子的含量进行检测有助于判断机体的免疫功能,辅助疾病的诊断,监测疾病的进程,治疗和预后。在免疫学、分子生物学等基础研究中,检测细胞因子的含量有助于,寻找某些疾病的细胞因子标志物,进一步阐明其发生发展机制。

    目前四正柏提供的产品主要是应用免疫学的方法对细胞因子进行检测,其基本原理是将细胞因子作为抗原进行定量检测。

  • 概述

    CBA(cytometric Beads Array)流式液相多重蛋白定量技术,是一种基于磁珠的免疫分析方法,通过流式细胞检测系统同时定量检测多种可溶性蛋白。针对某一特定的因子,检测的微球大小一致,具有相同特定的荧光强度,同时包被着特异性的捕获抗体。当多种检测微球加入到样本中时,分别捕获相应的抗原,再加入荧光标记的抗体后,形成“三明治”夹心复合物,通过流式细胞术便可通过微球的荧光强度和标记抗体的荧光强度,对样品中的各检测因子进行定量分析。

    CBA原理:

    将特定的抗体偶联到已知体积大小和荧光强度的微球表面,制备成为待测因子的捕获微球。选定所需检测蛋白的捕获微球,将所有的微球与待测样本进行孵育,此时待测的细胞因子被特定的微球捕获。接着加入荧光标记的检测抗体,每个检测抗体与捕获微球上目标细胞因子进行结合,从而形成“微球-细胞因子-检测抗体”复合物。然后使用流式细胞仪对荧光信号进行收集。由于不同的细胞因子微球群具有不同的荧光强度,通过流式细胞仪可对其进行区分,达到同时检测多种蛋白的目的。而待测因子的浓度,则通过该因子的标准曲线来进行定量。

    基本操作步骤:

    1,标准品梯度稀释;不同的捕获微球进行混合;样本稀释
    2,仪器调整微球进行流式细胞仪实验条件的设置和优化
    3,标准品、样本与捕获微球共同孵育
    4,加入荧光标记的检测抗体
    5,洗涤并上机检测
    6,对应的软件进行数据分析

    优势:

    实现多参数检测:

    单个样本可同时检测多种指标,可节省样本

    适用范围广:

    可适用于多种溶液样本

    样本用量少:

    最低仅需15ul样本即可进行分析,对于稀有的样本,仅需少量即可检测出多种指标

    操作简易,耗时短:

    全程仅需3.5小时,操作简单

    灵敏度高,重复性好,稳定性强

    最高能检测到浓度为2.8pg/mL的样本

    背景低

    无酶-底物背景干扰
  • 将传统的ELISA与CBA进行比较,CBA具有以下优点:

    传统ELISA CBA
    检测指标 单指标检测 多参数检测,目前市面上常见18个指标,更多的指标需要定制
    检测对象 血清、血浆、尿液、胸腹水、细胞培养液上清、胞内蛋白等 血清、血浆、眼泪、房水、唾液、体腔灌洗液、细胞培养液上清、胞内蛋白等
    样本用量 100~200ul 15ul或50ul
    实验时间 需要抗体/抗原包被,实验时间大于24h 操作简单,全程3.5小时
    目的细胞处理 需纯化目的细胞群 需纯化目的细胞群
    样本分析 酶标仪测OD值,根据标准曲线计算出样本含量 流式细胞仪检测,专用软件分析
    背景分析 酶-底物背景干扰 无酶-底物背景干扰
    灵敏度 灵敏度较高,通常为20~100pg/ml,重复性较好 灵敏度高,通常为2~5pg/ml,宽检测范围,重复性好
    结果分析 可定性也可定量 定性和相对定量
  • 概述

    酶联免疫吸附试验是一种实验室常用的检测方法,广泛应用于测量溶液中的分析物(通常是抗体或抗原)的浓度。与其他基于抗体的检测方法不同的是,酶联免疫吸附实验(ELISA)或酶免疫测定(EIA)通过与固相支持物(通常为聚乙烯多孔板)的结合和系列洗涤步骤,实现特异性和非特异性相互作用的分离,并可通过最终有色产物的形成,定量分析原始样品中分析物体的含量。
    ELISA实验快速且简单,可迅速分析大量平行的样品,在基础研究和临床诊断实践中广泛使用。

  • 基本流程

    ELISA实验始于包被,即将抗原或抗体吸附到聚苯乙烯孔板中(吸附通常是溶液被动附着于固体表面上产生一层薄膜),包被后为封闭和检测步骤等。

    由于ELISA是通过与固相支持物的结合来实现分离分析,因此每个操作步骤间均有重复的洗板操作,以去除未结合的物质。在此过程中,最关键的就是要充分去除残余溶液,以防止稀释后续步骤加入的试剂。要获得最佳的一致性结果,可使用自动洗板机来完成洗涤步骤。

    ELISA实验虽然原理简单,但仍需谨慎认真对待。如样品中一些干扰物质的存在,孵育温度的变化等均可影响实验结果。其中最关键的步骤当属检测环节,因其涉及最终的信号放大以及结果读取。

    ELISA可用于测定抗原,也可用于测定抗体。通常可适用于测定细胞培养上清、血清、血浆以及组织裂解物样品等。在ELISA检测方法中有3种必要的试剂:

    ① 固相的抗原或抗体
    ② 酶标记的抗原或抗体
    ③ 酶作用的底物

    根据试剂的来源、样品的性质以及检测的实验条件,可设计出各种不同类型的ELISA检测方法。

    • 直接法

      将抗原与固相载体连接,洗涤除去未结合的抗原及杂质。加酶标抗体进行孵育。固相免疫复合物上的抗原与酶标抗体结合。彻底洗涤未结合的酶标抗体。此时固相上带有的酶量与标本中受检抗原的量相关。加底物反应。

      优点

      ■ 操作流程简短,实验步骤少
      ■ 无需使用二抗避免了交叉反应
      ■ 实验步骤少,操作不易出错

      缺点

      ■ 实验中的一抗均需直接酶标记,成本相对较高
    • 间接法

      将抗原与固相载体连结,形成固相抗原。洗涤除去未结合的抗原及杂质。加入特异性一抗与固相抗原结合,形成固相抗原抗体复合物。经洗涤后,加酶标二抗。固相免疫复合物中的抗体与酶标二抗结合,从而间接地标记上酶。洗涤后,加底物显色。

      优点

      ■ 酶标二抗可加强信号,提高灵敏度
      ■ 灵活性更大,同一酶标二抗可应用于多种不同的一抗
      ■ 不直标一抗,可保留其最多的免疫反应性
      ■ 成本更低,使用的标记抗体更少

      缺点

      ■ 交叉反应几率升高
    • 双抗体夹心法

      将特异性抗体(通常称为捕获抗体)与固相载体连接,形成固相抗体。洗涤除去未结合的抗体及杂质。加入待检样品,保温孵育。样品中的特异性抗原与固相抗体结合,形成固相抗原抗体复合物。洗涤除去其它未结合物质。加酶标抗体(通常称为检测抗体),保温孵育。固相免疫复合物上的抗原与酶标抗体结合。彻底洗涤未结合的酶标抗体。加底物反应。

      优点

      ■ 高特异性,使用的捕获抗体和检测抗体都是检测物特异性的
      ■ 适用于复杂样品,抗原不需进行纯化即可用于检测
      ■ 灵活性更大,灵敏度更高,可采用直接法也可采用间接法

      缺点

      ■ 检测物需要拥有两个以上不同的抗原表位或多个相同的重复表位
      ■ 不适用于检测小分子物质
    • 竞争法

      竞争法ELISA最为复杂,通常用于检测小分子如半抗原、激素、药物等。样品中待检游离抗原与固定于固相载体上的抗原一起竞争相同的有限量抗体,当样品中的游离抗原越多,就可结合越多的抗体,而固相抗原则只能结合较少的抗体。反之亦然。经洗涤去除样品中抗原与抗体的结合物,只留下固相抗原与抗体的结合物。显色经计算可得样品中抗原的含量。竞争法也可根据实验设置直接法,检测法或夹心法形式。

    ELISA样本制备和收集指南

    1.液体类型样品

    液体类实验样品含: 血清、血浆、尿液、胸腹水、细胞培养上清等。

    【细胞培养上清】

    将细胞培养基移至离心管,并在4℃条件下以1,500 rpm离心10分钟。立即等分上清液并于-80℃下保存样品。尽可能减少样品冻融。

    【血清】

    室温血液自然凝固10-20分钟后,在4℃条件下以3,000 rpm离心10分钟。立即等分上清液并于-80℃下保存样品。保存过程中如有沉淀形成,应再次离心。避免反复冻融样品。

    【血浆】

    将全血收集到含抗凝血剂的管中,根据标本的要求选择EDTA、柠檬酸钠或肝素作为抗凝剂,混合10-20分钟后,在4℃条件下以3,000 rpm离心10分钟。立即等分上清液(血浆)并于-80℃下保存样品。避免反复冻融样品。

    【尿液】

    用无菌管收集,并在 4℃下以10,000 x g离心2分钟。立即等分上清液并于-80℃下保存样品。避免反复冻融样品。

    【唾液】

    收集样品并在4℃下以10,000 x g离心2分钟。等分上清液并在-80℃下保存样品。避免反复冻融样品。

    2.组织样品

    采集组织(最好在冰上操作,并应尽可能快以防止被蛋白酶降解)样品后,称取组织净重,用液氮迅速冷冻保存备用。将样品保存在- 80℃下以便后续使用或放置在冰上进行直接匀浆。加入一定量的组织提取缓冲液,用手工或匀浆器将样品匀浆充分。在4℃下以13,000 rpm离心20分钟。置于冰上,将上清液(可溶的蛋白质提取物)等分至新的冷却管中并在-80℃下保存样品。避免反复冻融样品。
*更多其他定制靶标,请联系四正柏生物。