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真菌(1,3)-β-D-葡聚糖多克隆抗备及 ELISA竞争法检测体系的建立

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检验医学2015年9月第30卷第9期Laboratory Medicine,September 20 , 中图分类号:Rd46.61 30.No DOI:10.3969/j.issn.1673—8640.2015.09.015 文章编号:1673.8640(2015)09 ̄931-03 文献标志码:A 真菌(1,3)一I3;一D-葡聚糖多克隆抗备 及ELISA竞争法检测体系的建立 严 俊 , 杨葳 , 翟栓柱 , 薛知信 , 郁 彭 , 周泽奇 (1.天津科技大学生物工程学院,天津300457;2.天津市医疗器械技术审评中心,天津300070) 摘要:目的建立高特异性和敏感性的(1,3)-31-D-葡聚糖酶联免疫吸附试验(ELISA)检测体系。方法经 蛋白修饰的(1,3)一3-D一葡聚糖和真菌提取物作为免疫原制备兔多克隆抗体,并对高效价交叉反应弱的抗体进行 纯化和辣根过氧化物酶(HRP)标记,最后建立真菌(1,3)一B—D一葡聚糖ELISA竞争法检测体系。结果建立的 ELISA竞争法检测体系线性范围为3.125~200 pg/mL。添加100、25和6.25 p mL抗原的血清回收率为97.8% 一113.6%,重复试验的变异系数<15%。该检测体系能有效地从血清样本中检出低浓度的烟曲霉、白念珠菌和 高浓度的隐球菌,并且对结核分枝杆菌、大肠埃希菌、沙门氏菌、克雷伯菌和金黄色葡萄球菌5种细菌抗干扰能 力强。结论利用(1,3)一3-D.葡聚糖作为包被抗原,酶标抗体HRP-Ab3B作为检测抗体,成功建立了(1,3)-B- D-葡聚糖ELISA竞争法检测体系。 关键词:(1,3)-B-D一葡聚糖;酶联免疫吸附试验;侵袭性真菌病 Preparation of polyclonai antibody and development of a competitive ELISA for fungal(1,3)-beta-D— ghcan YAN Jun ,YANG Wei ,ZHAI Shuanzhu ,XUE Zhixin ,YU ,ZHOU Zeqi . (1.College of Biotechnology,孔onjin University of Science and Technology,Tianifn 300457,China;2.Tianjin Medical Instrument Technical Evaluation Center,死口njin 300070,Chia)n Abstract:Objective To develop a competitive enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)with high specificity and sensitivity for fungal(1,3)一beta—D—glucan.Methods Rabbit polyclonal antibody was produced by immunization with protein—conjugated(1,3)一beta—D—glucan and fungal extract.The highest titer and little cross・ reactivity polyelonal antibody was labeled with horseradish peroxidase(HRP)and puriifed.Finally,a competitive ELISA was established for fungal(1,3)-beta・D—glucan.Results The linear range was 3.125—200 pg/mL.The recovery range for 100,25 and 6.25 pg/mL seYIlm antigen was 97.8%一1 13.6%,and the coeficifent of variation for repeated test was<15%.The detection system could effectively detect low concentrations of Aspergillus fumigatus and Candida albicans and h Jigh concentration of Cryptococcus neoforlnans from serum samples.Meanwhile。the detection system demonstrated little interference against 5 kinds of pathogenic bacteria,including Mycobacterium tuberculosis, Escherichia coli,Salmonella,Klebsiella and Staphylococcus aureus.Conclusions A competitive ELISA is developed successfully orf the detection of invasive fungal disease with(1,3)一beta-D—glucan used as a coated antigen and enzyme— labeled antibody HRP—Ab3B used as a detection antibody. Key words:(1,3)-beta-D—glucan;Enzyme-linked immunosorbent assay;Invasive fungal disease 现代移植医学的发展、获得性免疫缺陷综合 征等多种因素使低免疫人群增多,侵袭性真菌感 染的发生率迅速增长。侵袭性真菌感染症状无特 异性,诊断困难,有效治疗时间短,死亡率高。建 立特异、快速、敏感的侵袭性真菌病检测方法是临 床诊疗的需要。常用的鲎试剂检测(1,3).B.D.葡 聚糖的试验条件苛刻,假阳性因素过多(包括内 毒素污染、溶血和部分抗肿瘤药物等)且不能检 出隐球菌和毛霉菌等 引。酶联免疫吸附试验 (enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)技术 成熟,成本相对较低,诊断快速,便于临床实验室 使用。因此,建立真菌(1,3)一B—D一葡聚糖ELISA 作者简介:严检测体系具有十分重要的临床应用价值。 材料和方法 一、材料 1.试验动物雄性新西兰兔(约2 kg/只), 由天津国际生物医药联合研究院提供和饲养。 2.抗原和菌种 海带多糖、茯苓多糖、凝胶 多糖、曲霉半乳甘露聚糖、念珠菌甘露聚糖和隐球 菌荚膜多糖由丹娜(天津)生物科技有限公司提 供,曲霉菌种由北京协和医院提供。 3.主要试剂牛血清白蛋白(albumin from bovine serum,BSA)购自上海生工生物工程有限 俊,男,1987年生,硕士,主要从事临床微生物疾病早期诊断研究。 验医学2015年9月第3O卷第9期LaboratoryMedicine.Seotetuber 2015.V0l 30.N0 9 公司,辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase, HRP)标记的羊抗兔IgG购自Abbkine公司,其它 试剂购自Sigma公司。 4.主要仪器 SPECTRAMAX 190酶标仪购 自Molecular Devices公司,1260 Infinity高效液相 色谱仪购自Agilent公司,AKTA蛋白纯化系统 FPLC购自Amersham Biosciences公司。 二、方法 1.免疫原制备(1,3)一3-D.葡聚糖免疫原制 备:使用过碘酸盐氧化法 和DMTMM试剂法 对 (1,3)一3-D-葡聚糖(包括海带多糖、茯苓多糖和凝 胶多糖等)进行BSA修饰。烟曲霉菌体和孢子免 疫原制备:烟曲霉经液体30 oC 200 r/min摇床振荡 培养48 h后过滤收集菌体 j。用3.7%甲醛灭活, 生理盐水洗涤。倒入液氮研磨破碎,收集上清液。 烟曲霉经30℃平皿固体培养72 h后洗脱收集孢 子。用3.7%甲醛灭活,生理盐水洗涤。用血球板 法计数,超声波破碎,获得孢子破碎液。 2.动物免疫将免疫原与弗氏完全佐剂等体 积混合,乳化后对新西兰兔进行皮下多点注射。再 次免疫改用弗氏不完全佐剂。第3次免疫后,每隔 1周进行耳动脉采血,测定抗血清效价。当免疫后 效价不再升高时,颈动脉放血,分离抗血清。 3.间接法测定效价用磷酸盐缓冲液稀释 抗原作为包被液,在4℃包被过夜后弃去,洗液洗 涤3次,封闭液封闭。用磷酸盐缓冲液梯度稀释 抗血清/多克隆抗体后加到酶标板上,37℃孵育 1 h,洗板后加入HRP标记的羊抗兔IgG工作液, 37℃孵育30 min,洗板后加入四甲基联苯胺底 物,37℃显色15 min后终止。测定450 nm吸光 度(A 。 )值。将A 。 值在0.4~0.6之间的抗 血清/多克隆抗体的稀释倍数作为其效价。 4.多克隆抗体和HRP标记抗血清先依次 用50%和33%饱和硫酸铵盐析,再用琼脂糖凝胶 Protein A亲和层析,获得高纯度的多克隆抗 体l 。最后用十二烷基磺酸钠.聚苯烯酰胺凝胶 电泳进行鉴定。 用过碘酸盐氧化法对抗体Ab.3B进行HRP 标记。再用}i.KTA蛋白纯化仪分离纯化并实时检 测A 值,收集第1个蛋白峰,命名为酶标抗体 HRP—Ab3B。 5.真菌(1,3).3-D-葡聚糖ELISA竞争法体 系酶标板包被:用磷酸盐缓冲液稀释的(1,3)- B—D一葡聚糖作为包被液,37℃过夜包被,洗板后 用封闭液封闭。样本处理:取300 IxL血清样本, 加入100 L乙二胺四乙酸二钠处理液,振荡混 匀,沸水浴3 min,10 000×g离心10 min。竞争法 检测:酶标板上依次加入5O 抗原标准品[(1, 3)一13-D-葡聚糖浓度为800、400、200、100、50、25、 l2.5、6.25、3.125和1.563 pg/mL]或处理后样本 上清液,再加入50 适当浓度的酶标抗体HRP. Ab3B,混匀后37℃孵育60 min,洗板后加四甲基 联苯胺底物溶液,37℃显色15 min后终止。测定 A450 值。 6.ELISA竞争法体系性能验证 (1)线性: ELISA竞争法重复检测3次,计算线性相关系数; (2)检测限:将Tris—HC1样本稀释液作为样本,重 复检测20次,用文献[8]的方法计算检测限;(3) 回收率和重复性:用加100、25和6.25 pg/mL凝 胶多糖的3种正常人血清作为样本,用处理液处 理后重复检测10次;(4)交叉反应:将8种病原 菌(结核分枝杆菌、大肠埃希菌、沙门氏菌、克雷 伯菌、金黄色葡萄球菌、烟曲霉、白念珠菌和隐球 菌)干粉添加到健康人血清中并进行梯度稀释, 样本经同样的方法处理后进行检测,观察非真菌 抗原是否出现假阳性。 结 果 一、抗血清效价和交叉试验 采集全血后分离的血清,用茯苓多糖、凝胶多 糖、曲霉半乳甘露聚糖、念珠菌甘露聚糖、隐球菌 荚膜多糖包被酶标板使用间接法进行检测。抗血 清效价超过16 000的兔子有11只(除去与其它 真菌多糖抗原存在严重交叉反应的3只)。其中 (1,3)一B—D-葡聚糖免疫获得抗血清效价高,且与 其它抗原交叉反应弱。选择其中效价最高的1B、 2C、3B和6A的兔血清进行纯化。 二、多克隆抗体Ab-3B电泳鉴定 抗血清纯化的抗体中,Ab一3B效价最高,效价 为16 000。对其进行电泳鉴定。根据Marker条带 迁移率可知,抗体Ab一3B蛋白带的相对分子质量为 50 000和25 000,与抗体轻链和重链的相对分子质 量完全一致,且无其它杂蛋白条带。由此证明,纯 化后抗体Ab一3B中无其它杂蛋白。见图1。 100 0OO一 70 OO0— 50 OOo一 ~重链 一轻链 图1多克隆抗体Ab一3B电泳图 检验医学2015年9月第30卷第9期Laboratory Medicine,September 2015,Vol 30.No 9 三、ELISA竞争法检测体系验证 建立的ELISA竞争法检测体系的线性范围为 3.125~200 pg/mL;重复检测3次,曲线拟合方程 的r 值均>0.98,见图2;检测限为2.130 pg/mL; 含高、中和低浓度(100、25和6.25 pg/mL)抗原血 清检测到浓度值依次为(97.80±9.53)、(26.50± 3.71)、(7.10±0.98)pg/mL,回收率为97.8%~ 113.6%,变异系数均<15%;含10 g/mL细菌 病原菌(结核分枝杆菌、大肠埃希菌、沙门氏菌、 克雷伯菌和金黄色葡萄球菌)干粉的血清均无法 检出(1,3).B—D一葡聚糖,3种常见的真菌病原菌 (低浓度的烟曲霉、白念球菌和高浓度的隐球菌) 均能检测到(1,3)一3-D一葡聚糖。见表1。 1.563 3.125 6 25 12 5 25 50 100 200 400 800 抗原浓度(pg/mL) 注:■第1次,Y=1.44—0.3891gX,产=0.991;●第2次 Y:1.37—0.3571gX,r =0.989;▲第3次,Y=1.27—0.3561gX r2=0.993 图2 ELISA竞争法的标准曲线验证 (ps/mL) 表1菌体干粉添加到血清ELISA竞争法检测结果对比 §l 1 l 0 § O O O 0 3 注:>200或<3.1无准确的检测值 2 l O 9 25表示超出该方法的检测范围,8 7 6 5 4 0 讨 论 降低对检测人员技术和实验室检测环境的要求,实 现准确、简便、快捷诊断侵袭性真菌病。 参考文献 【1 I GULLO A.Invasive fungal infections:the challenge continues[J].Drugs,2009,69(Suppl 1):65—73. [2] SHEN YZ,QI TK,MA Jx,et a1.Invasive fungal infections among inpatients with acquired immune 本研究创新利用修饰的(1,3)一B-D-葡聚糖作 为包被抗原,酶标抗体HRP.Ab3B作为检测抗体, 成功建立了(1,3).B.D.葡聚糖ELISA竞争法检测 体系。试验中使用的抗体Ab一3B具有很高的特异 性,避免与其它真菌多糖的交叉反应。该检测体 系不仅能从血清中检出低浓度的曲霉和白念珠菌 (1,3).B.D一葡聚糖,而且可以检测高浓度的隐球 菌(1,3) B.D.葡聚糖,与5种临床常见病原菌(结 核分枝杆菌、大肠埃希菌、沙门氏菌、克雷伯菌和 金黄色葡萄球菌)无交叉反应。此外,本检测体系 敏感性高,检测限为2.130 pg/mL,检测时间短, 2 h内完成检测,提高了目前临床上(1,3)一B—D一葡 聚糖鲎试剂检测方法的特异性。 本研究的创新点是把原来非特异性的鲎试验 检测方法改变为特异性的ELISA检测方法,类似研 究未见报道。原鲎试验方法特异性较差,内毒素污 染、多糖类药物等都会使其呈假阳性,无法检测溶 血、高脂、黄疸、浑浊等特殊样本。ELISA检测体系 使用免疫学原理,因此不存在内毒素的干扰,溶血或 其他特殊样本经处理液处理后也能正常检测。由此 可见,相对于鲎试剂,ELISA具有明显优势。 本研究虽然建立了真菌(1,3)一p—D一葡聚糖 ELISA竞争法检测体系,但是该体系的性能还需要 进一步评估。如果该检测体系能成功应用于临床诊 断,必将大大提高(1,3).B—D.葡聚糖检测的特异性, deficiency syndrome at a Chinese university hospital [J].Mycoses,2007,50(6):475-480. [3]王端礼.医学真菌学:实验室检验指南[M].北京: 人民卫生出版社,2005:120-122. [4]HOUDE M,GOqYSCHALK M,GAGNON F,et a1. 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