一、本科标抗体法
酶标抗体技术是通过共价键将酶连结在抗体上,制成酶标抗体,再借酶对底物的特异催化作用,生成有色的不溶性产物或具有一定电子密度的颗粒,于光镜或电镜下进行细胞表面及细胞内各种抗原成分的定位。
(一)酶的种类及特点
从理论上讲,用细胞化学方法能显示的酶,均可用于标记抗体,进行ICC染色,但实际上在ICC中所能用的酶并不多。现将常用的几种酶列于表4-1,供选用时参考。
表4-1 免疫细胞化学常用的酶
名称 | 分子量 | 内源性 | 商品 |
Horseeradish peroxidase(E.C.1,11,1,7) | 40~45KD | + | 有 |
Alkaline phosphatase (E.C.3,1,3,1) | 80~120Kd | ++ | 有 |
Acid phosphatase (E.C.3,1,3,2) | 100Kd | +++ | 有 |
Glucose oxidase | 160~190kD | - | 有 |
Sternberger(1986)指出,用于标记的酶应具备以下几点①酶催化的底物必须是特异的,且容易被显示,所形成的产物易于光镜或电镜下观察;②所形成的终产物沉淀必须稳定,即终产物不能从酶活性部位向周围组织弥散,影响组织学定位;③较易获得的酶分子,最好有商品出售;④中性pH时,酶应稳定,酶标记抗体后,保存1~2年活性不应改变,且酶的催化活性(Turnover)越高越好;⑤酶标过程中,酶与抗体连结,不能影响二者的活性;⑥被检测组织中,不应存在与标记酶相同的内源性酶或类似物质。
其中,①②两点甚为重要,因为并非容易显示的酶均能形成不可溶性的复合物。一般认为,辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase , HRP)较佳,是最常用的一种酶。HRP广泛分布于植物界,以植物辣根(西洋山嵛菜)的叶内含量最丰富而得名。它是由无色的酶蛋白和深棕色的铁卟啉结合组成的一种糖蛋白,糖占16%~18(8条糖链分布在HRP分子表面),分子量40kD,最适pH5~5.5,最适温度40~45℃; pH4~11,50℃以下均较稳定,易溶于水和58%以下的饱和硫酸铵溶液。酶的活性中心含铁卟啉,称辅基,最大吸收光谱为403nm,而其余非活性的酶蛋白部分吸收光谱为275nm,HRP的纯度是用二者的光密度比值(Od 403/275)衡量,Reinheit Zahl (RZ)表示。一般认为,标记酶的RZ值为3.0左右,不应小于2.8,RZ值越小,酶的纯度越差,例如RZ值为0.6的酶,含非活性的酶蛋白量高达75%。对于纯度低、质量差的酶,需纯化后使用。
除HRP外,碱性磷酸酶(Alkaline phasphotase, ALP)和葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase, GOD)也较常用。ALP分子量约为HRP的2~3倍,最适pH9.0~9.5左右,比较稳定,内源性ALP也较易消除,大部分均可被左旋咪唑(Levamisole,分子量240.8kD)抑制,但肠粘膜表面的内源性ALP活性不受影响。目前所用的ALP大多系由牛的肠粘膜提取制得,所以肠粘膜等呈强阳性反应。
ALP最初是由Bulman等用于标记抗体的。选用不同的底物,可形成不同颜色的终产物,例如以萘酚(As-Mx)和快蓝(Fast Blue, FB)为底物,生成蓝色沉淀。用快红(Fast Red, FR)代替FB,形成红色不溶沉淀。与HRP/4-氯-1-萘酚(CN)或DAB形成的沉淀形成鲜明对比,但FB、FR等沉淀物溶于有机溶剂,不能进行脱水、透明等处理。据报告,利用新品红(New fuch-sine )显色,形成的红色沉淀产物不溶于有机溶剂,不褪色,轻度核复染后,可制成半永久性保存标本。
GOD所催化的底物为葡萄糖,电子供体为对硝基四唑蓝(P-Nitroblue Tetrazolium),终产物为不溶性的蓝色沉淀,比较稳定。从理论上讲GOD较ALP、HRP为佳,因为哺乳动物组织内不存在内源性GOD,但其分子量较大,具有较多的氨基,在标记时易形成广泛的聚合,影响酶的活性,故GOD主要用于ICC双重染色和两种酶的放大技术。
(二)本科标抗体的制备(Boosma,DM, 1983)
酶标抗体与荧光色素标记抗体不同,它需借助桥-偶联剂的作用,将酶连结在抗体分子上。偶联剂是一种双功能试剂,具备3个基本特征:①偶联剂与抗体和酶之间的连结,必须是不可逆的,即借共价键连结;②偶联剂不应影响酶和抗体的活性;③不能因偶联剂的加入,使酶与组织成分了生非特异结合。
在HRP标记抗体中,常用的偶联剂有戊二醛、过碘酸钠及Maleimide等,现简介如下。
1.戊二 醛标记法 戊二醛为制备各种酶标抗体最常用的偶联剂。市售戊二醛往往含有戊二酸、丙烯释及戊二醛自身聚合本等杂质,故需纯化后使用。戊二醛的纯度用含杂质的二醛的单体戊二醛的OD比值表示,它们的最大吸收光波长分别为235nm 和280nm,二者的OD比值(235/280)小于3时,制备酶标抗体的效果较好,大于3时,需经蒸馏或Sephadex G-10柱层析或活性碳吸附等处理,除去杂质后应用。其制备方法分一步法和两步法;基本原理相同,是使戊二醛的两个醛基之一与酶蛋白的赖氨酸结合,另一醛基与免疫球蛋白上的氨基结合,将酶连结于抗体上。
(1)一步法:将酶、抗体、戊二醛按一定比例混合,经透析除去标记物中剩余的戊二醛,制得酶标抗体。优点是简单省时,缺点是反应程度不易被控制,因为酶蛋白分子和抗体蛋白分子同戊二醛间的反应速率不同,抗体蛋白的氨基数远较HRP为多,与戊二醛反应快,因此在戊二醛的作用下,抗体蛋白易通过分子内和分子间的彼此交联,形成较大的聚合体,而与酶蛋白分子间的交联相应减少,影响酶的标记。据Nakane等推算,加入的HRP仅20%与抗体连结,标记率较低(约1%~5%)很难获得理想的酶标抗体。