毛 騫,李 迎,牧?xí)悦?馬鴻雁
(北華大學(xué)附屬醫(yī)院,吉林 吉林 132011)
阿爾茨海默病(Alzheimer,AD)是老年人中最常見且后果嚴(yán)重的神經(jīng)退行性疾病,β-淀粉樣蛋白(β-amyloid protein,Aβ)的神經(jīng)毒性是其公認(rèn)的病因之一[1].Aβ有兩種形式,由40個氨基酸組成的蛋白片段為Aβ1-40,由42(43)個氨基酸組成的蛋白片段為Aβ1-42,Aβ主要見于AD患者腦內(nèi)[2-3].Aβ1-42的腦內(nèi)檢測難度大,而血清中Aβ1-42水平也可用于預(yù)測AD病情,特別是對早期AD診斷很有意義[4-5].有研究[6-8]發(fā)現(xiàn),由于Aβ1-42在腦組織內(nèi)的沉積過多,導(dǎo)致體液中其含量明顯減少,血清Aβ1-42水平檢測可輔助評估AD患者認(rèn)知功能障礙的風(fēng)險.目前,臨床血清中Aβ1-42檢測主要應(yīng)用ELISA法,ELISA法檢測時間較長,靈敏度不夠,操作復(fù)雜,且無法全自動化[5-9].因此,本研究擬建立一種定量檢測人血清中Aβ1-42水平的新方法,采用Aβ1-42抗體-磁微粒偶聯(lián)物識別并特異性結(jié)合Aβ1-42蛋白,然后與Aβ1-42 抗體-吖啶酯發(fā)光試劑結(jié)合,通過檢測發(fā)光值來計算樣本中Aβ1-42水平,其結(jié)果可為血清Aβ1-42的高靈敏、強(qiáng)特異性、準(zhǔn)確檢測提供一種新的技術(shù)手段.
羧基磁微粒(貨號:CMP1001CA,蘇州為度生物技術(shù)有限公司);Aβ1-42抗體(R&D公司,美國);吖啶酯(貨號:Y0266,蘇州亞科科技股份有限公司);1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基磺基琥珀酰亞胺(Sulfo-NHS)(Sigma公司,美國);化學(xué)發(fā)光檢測儀(型號:SMART500S,重慶科斯邁生物科技有限公司);發(fā)光底物(含激發(fā)液和預(yù)激發(fā)液)(貨號:6E23-82和6C55-82,上海雅培制藥有限公司).
采用經(jīng)典的EDC/NHS方法活化羧基磁微粒后與抗Aβ1-42抗體偶聯(lián).具體步驟:應(yīng)用微球緩沖液(0.05 mmol/L嗎啉磺酸,pH 6.0)洗滌羧基磁微粒3次后加入等量的EDC和NHS,室溫下振蕩活化35 min;應(yīng)用微球緩沖液洗滌3次后再加入抗Aβ1-42抗體(m(抗體)∶m(磁珠)=1∶6),室溫振蕩反應(yīng)5 h;經(jīng)封閉緩沖液(0.05 mmol/L Tris、2%牛血清白蛋白、0.05% Triton X-100、0.5% Proclin300)封閉2 h后再應(yīng)用微球緩沖液洗滌3次,將沉淀物Aβ1-42抗體-磁微粒偶聯(lián)物用微球稀釋液(0.05 mmol/L Tris、2%BSA、4%海藻糖、0.05% Triton X-100、1%氯化鈉、0.5% Proclin300)溶解,儲存在4 ℃冰箱中.
將Aβ1-42配對抗體中的另一個抗體與吖啶酯偶聯(lián),制備Aβ1-42配對抗體-吖啶酯發(fā)光試劑.具體步驟:按照m(抗體)∶m(吖啶酯)=3∶1的比例將Aβ1-42配對抗體與吖啶酯混合均勻,室溫下振蕩反應(yīng)30 min,加入終濃度0.5%賴氨酸以終止反應(yīng);應(yīng)用0.1 mmol/L PBS透析24 h,去除未結(jié)合的吖啶酯,再通過Sephadex G50凝膠層析純化,收集具有高發(fā)光強(qiáng)度的產(chǎn)物;將純化后的Aβ1-42配對抗體-吖啶酯發(fā)光試劑儲存在4 ℃冰箱中備用.
取50 μL Aβ1-42抗體-磁微粒溶液,加入60 μL的Aβ1-42標(biāo)準(zhǔn)品或血清樣本和100 μL Aβ1-42配對抗體-吖啶酯發(fā)光劑,37 ℃下溫育反應(yīng)20 min,外加磁場促使磁微粒及其磁微粒偶聯(lián)物聚集到試管底部,使用洗滌緩沖液(PBS+0.05% Tween 20)輕輕洗滌試管去除游離物質(zhì);分別加入100 μL激發(fā)液和100 μL預(yù)激發(fā)液后,應(yīng)用化學(xué)發(fā)光儀自動檢測發(fā)光值,結(jié)果顯示發(fā)光值與樣本中的Aβ1-42濃度呈正相關(guān)關(guān)系.上述檢測步驟均在化學(xué)發(fā)光檢測儀上全自動化進(jìn)行,只需事先設(shè)置好各組分加入量、時間等,檢測過程無需人工操作.
1.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
采用化學(xué)發(fā)光免疫分析法對Aβ1-42檢測試劑盒開展溯源程序,目前Aβ1-42暫無國家標(biāo)準(zhǔn)品,故校準(zhǔn)品溯源到使用校準(zhǔn)品稀釋液(0.01 mmol/L PBS、0.5%組氨酸、2%海藻糖、0.40%酪蛋白、0.5% Proclin300,pH 7.0~7.6)稀釋的Aβ1-42抗原,通過溯源對比試劑盒(已獲證化學(xué)發(fā)光試劑)一級校準(zhǔn)品,偏差控制在±10%以內(nèi).通過設(shè)置系列濃度(0、0.1、1、10、100、1 000、5 000 pg/mL)的Aβ1-42標(biāo)準(zhǔn)品,檢測各濃度對應(yīng)的發(fā)光度值,每個濃度測定3個復(fù)孔,計算平均值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線.采用建立的方法檢測各標(biāo)準(zhǔn)品濃度對應(yīng)的發(fā)光度值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線.每個濃度測定3個復(fù)孔,采用雙對數(shù)數(shù)學(xué)模型(Log-Logit) 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合.
1.5.2 稀釋線性檢測
采用CLSI EP6-A2方法進(jìn)行稀釋線性檢測.將接近標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍上限的高值樣本稀釋6個梯度至接近該方法的線性下限,每個濃度重復(fù)測定3次.用最小二乘法將測定的結(jié)果和對應(yīng)稀釋比例進(jìn)行線性擬合,并計算兩者之間的相互關(guān)系,得出線性相關(guān)系數(shù)R.
1.5.3 靈敏度檢測
采用CLSI EP17-A2方法進(jìn)行靈敏度檢測.準(zhǔn)備5份健康人血清樣本,用本研究的試劑進(jìn)行檢測,每個樣本重復(fù)3次,連續(xù)檢測4 d,得到所有樣本的發(fā)光均值和標(biāo)準(zhǔn)差;準(zhǔn)備5份濃度范圍為LoB的1~4倍的血清樣本,檢測4次/d,間隔超過2 h,每次檢測重復(fù)3次,共進(jìn)行5 d;依據(jù)EP17-A2方法和公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析,計算得到空白限(LoB)、檢測限(LoD)、功能靈敏度(FS).
1.5.4 準(zhǔn)確度檢測
采用EP09方法對檢測試劑的加標(biāo)回收率進(jìn)行評估.先測定基質(zhì)血清中Aβ1-42濃度,然后將已知濃度的Aβ1-42蛋白標(biāo)準(zhǔn)品加入到基質(zhì)血清中,制備成高、中、低3個濃度的檢測樣本,使用本方法重復(fù)檢測3次,計算高、中、低3個濃度標(biāo)準(zhǔn)品中Aβ1-42濃度的mean、SD、變異系數(shù)(CV)、加標(biāo)回收率,以評價該方法的準(zhǔn)確度和重復(fù)性.加標(biāo)回收率=(測定濃度-基質(zhì)濃度)/加標(biāo)濃度×100%;CV=SD/mean×100%.
1.5.5 精密度(重復(fù)性)檢測
采用CLSI EP05-A3方法進(jìn)行精密度檢測.檢測高、中、低3個濃度水平的Aβ1-42校準(zhǔn)品,不同濃度標(biāo)本每天上午和下午各檢測2次,每次檢測有2個重復(fù),時間間隔不低于 2 h,連續(xù)測定20 d,分別計算各濃度樣本的分析內(nèi)精密度、分析間精密度及總不精密度.
將制備好的Aβ1-42抗體-磁微粒偶聯(lián)物分裝在試劑管中,5 mL/管,分裝時需不斷吹打或攪拌微球,以保證分裝過程磁微粒是均勻的.純化后的Aβ1-42配對抗體-吖啶酯發(fā)光試劑分裝在棕色的試劑管中,5 mL/管.系列濃度的Aβ1-42標(biāo)準(zhǔn)品制備成凍干粉,使用時加入PBS進(jìn)行復(fù)溶,洗滌緩沖液,50 mL/管.發(fā)光底物A和B分別分裝于棕色管中,10 mL/管.將分裝好的試劑貼好標(biāo)簽,注明名稱、批號、保存期限等信息,并置于試劑盒中2~8 ℃儲存.
采用本實(shí)驗(yàn)建立的方法檢測1 000 pg/mL Aβ1-42標(biāo)準(zhǔn)品、100 ng/mL人血白蛋白、100 ng/mL纖維蛋白原、100 ng/mL癌胚抗原(CEA)、100 ng/mL血紅蛋白和100 ng/mL腫瘤壞死因子-α(TNF-α)樣本,評估該方法的特異性.
本次評估采用了3種常見血清干擾物質(zhì),分別是甘油三酯、血紅蛋白和膽紅素,將一定濃度的干擾物分別加入到高濃度Aβ1-42和低濃度Aβ1-42的血清待測樣本中,設(shè)為干擾物質(zhì)樣本;加入干擾物的體積不超過總體積的5%,對照組同時添加相同體積的PBS作為對照樣本,然后對兩組樣本分別進(jìn)行測試;每個濃度檢測3次,并按照下面公式計算得到干擾率:干擾率=(干擾物質(zhì)樣本的測定濃度-對照組樣本的測定濃度)/對照組樣本的測定濃度×100%.
將制備的試劑盒置于37 ℃存放7 d,然后進(jìn)行熱加速穩(wěn)定性試驗(yàn).對試劑盒的物理外觀、靈敏度、準(zhǔn)確度、重復(fù)性、特異性等進(jìn)行檢測,以評估該方法試劑盒的穩(wěn)定性.靈敏度、準(zhǔn)確度、重復(fù)性、特異性檢測方法同上.
收集100份非AD患者血清樣本,用該試劑盒分別檢測其Aβ1-42濃度.應(yīng)用SPSS 17.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,確定數(shù)值是否為正態(tài)分布,再根據(jù)其是否正態(tài)性選擇相應(yīng)的參考區(qū)間計算方法.
采用單因素測試及多因素交叉測試篩選得到了最優(yōu)的抗體對、重組抗原、磁珠與抗體最優(yōu)標(biāo)記比例、吖啶酯與抗體最優(yōu)標(biāo)記比例、基礎(chǔ)緩沖液、校準(zhǔn)品、反應(yīng)體系以及篩選不同需求對應(yīng)的血清樣本.反復(fù)優(yōu)化及驗(yàn)證得到的反應(yīng)體系:樣本上樣量為60 μL,磁珠標(biāo)記抗體上樣量為50 μL,吖啶酯標(biāo)記抗體上樣量為100 μL;反應(yīng)步驟為一步法,反應(yīng)時間為20 min;相應(yīng)最優(yōu)緩沖液配方:磁微粒稀釋液為0.05 mmol/L Tris、2.5%BSA、5%海藻糖、0.08% Triton X-100、1.5%氯化鈉、0.5% Proclin300;磁微粒封閉緩沖液為0.05 mmol/L Tris、2%牛血清白蛋白、0.05% Triton X-100、0.5% Proclin300;發(fā)光物稀釋液為0.01 mmol/L PBS、1.5%氯化鈉、0.3%酪蛋白、5%海藻糖、0.08% Triton X-100、0.5% Proclin300;校準(zhǔn)品或質(zhì)控品稀釋液為0.01 mmol/L PBS、3%海藻糖、0.3%酪蛋白、0.5%組氨酸、0.5% Proclin300.
2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性范圍測試
以Aβ1-42標(biāo)準(zhǔn)品系列濃度的log10(濃度值)為橫坐標(biāo),對應(yīng)檢測得到的化學(xué)發(fā)光值的log10(發(fā)光值)為縱坐標(biāo),建立logistic四參數(shù)擬合的曲線方程為:y=(9.796 10-3.064 51)/[1+(x/4.920 48)-0.915 88]+3.064 51,R=0.999 18.見圖 1.Aβ1-42濃度在0.1~5 000 pg/mL范圍內(nèi)時,本檢測方法的劑量-反應(yīng)效應(yīng)較好.
圖1 Aβ1-42檢測標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of Aβ1-42 detection
2.2.2 線性范圍測試結(jié)果
將5 500 pg/mL(接近線性上限)濃度水平的血清樣本逐級稀釋至接近線性下限的濃度0.07 pg/mL,將所得3次結(jié)果取均值,并與理論濃度值進(jìn)行最小二乘法線性擬合,得出對應(yīng)的線性相關(guān)系數(shù)R.表1結(jié)果所示,在0.07~5 500 pg/mL范圍內(nèi),得出相關(guān)系數(shù)(R)為0.999,不低于0.990 0,故本研究建立的方法設(shè)定的線性范圍0.1~5 000是符合要求的.
表1 Aβ1-42稀釋線性檢測數(shù)據(jù)Tab.1 Data of Aβ1-42 dilution linear assay
2.2.3 Aβ1-42化學(xué)發(fā)光檢測方法的靈敏度評估
采用CLSI EP17-A2方法進(jìn)行靈敏度測試評估,結(jié)果空白限(LoB)為0.03 pg/mL,檢測限(LoD)為0.05 pg/mL,功能靈敏度(FS)為0.11 pg/mL.
2.2.4 Aβ1-42化學(xué)發(fā)光檢測方法的準(zhǔn)確度評估
在線性范圍內(nèi),選擇高、中、低3個濃度系列的血清樣本,用較低含量的陰性血清作為基質(zhì)濃度,按照比例1∶9進(jìn)行稀釋,制備成加標(biāo)回收樣品,回收率在90%~110%視為符合要求,檢測結(jié)果見表2.3個濃度覆蓋從低到高的濃度,加標(biāo)回收率均在6.10%以內(nèi),符合要求,說明該Aβ1-42磁微粒化學(xué)發(fā)光法檢測血清樣本中Aβ1-42濃度具有較高的準(zhǔn)確度.
表2 Aβ1-42磁微?;瘜W(xué)發(fā)光檢測試劑加標(biāo)回收率檢測結(jié)果Tab.2 Recovery rate of Aβ1-42 magnetic particle chemiluminescence assay
2.2.5 Aβ1-42化學(xué)發(fā)光檢測方法的精密度評估
采用CLSI EP05-A3方法對高濃度、中濃度和低濃度水平的3個標(biāo)本的各80份檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果見表3.3個濃度水平的分析內(nèi)精密度為1.06%~2.70%,分析間精密度為3.61%~5.21%,總不精密度為5.93%~8.60%,分析內(nèi)和分析間精密度均低于6%,總不精密度低于9%,符合要求.
表3 Aβ1-42磁微?;瘜W(xué)發(fā)光試劑精密度測試結(jié)果分析Tab.3 Analysis of precision test results of Aβ1-42 magnetic particle chemiluminescence assay
將制備的成品試劑盒重復(fù)3次檢測1 000 pg/mL的Aβ1-42標(biāo)準(zhǔn)品,得到的交叉反應(yīng)率為100.85%;同時檢測人血白蛋白、纖維蛋白原、CEA、血紅蛋白和TNF-α,對應(yīng)的交叉反應(yīng)率分別為1.05%、1.34%、1.54%、1.99%和1.73%,交叉反應(yīng)率均低于2%,表明該檢測試劑盒對Aβ1-42檢測的特異性良好.
本研究分別將不同濃度的甘油三酯、膽紅素、血紅蛋白加入 2 份待測標(biāo)本中作為干擾標(biāo)本,同時以添加相同體積的體系緩沖液作為基礎(chǔ)標(biāo)本,根據(jù)公式計算得到干擾率.從表4的結(jié)果分析可以看出,3種干擾物質(zhì)(膽紅素、甘油三酯和血紅蛋白)在不同濃度情況下對高濃度Aβ1-42水平和低濃度Aβ1-42水平2份樣本影響效果不一致,膽紅素、甘油三酯、血紅蛋白濃度分別不高于40 U/L、2 mmol/L、3 g/L時,各濃度干擾率均不超過10%,即干擾物在上述3個濃度的情況下,未見明顯干擾,超過該濃度,存在明顯干擾現(xiàn)象.
表4 特異性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Results of specificity assay
表5 干擾試劑對Aβ1-42磁微?;瘜W(xué)發(fā)光試劑盒的檢測影響測試結(jié)果Tab.5 Detection effect of interfering reagents in Aβ1-42 magnetic particle chemiluminescence kit
試劑盒在37 ℃溫度下保存7 d后進(jìn)行熱加速穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn).7 d后,使用Aβ1-42標(biāo)準(zhǔn)品、基質(zhì)血清等檢測試劑盒的靈敏度、準(zhǔn)確度、重復(fù)性和特異性等結(jié)果顯示,試劑盒外觀及其組分均未發(fā)生明顯改變,檢測靈敏度、準(zhǔn)確度、重復(fù)性和交叉反應(yīng)率等均未有顯著性改變,表明本試劑盒穩(wěn)定性較好.
本實(shí)驗(yàn)通過測定100例非AD患者血清,并用非參數(shù)檢驗(yàn)方法柯爾莫哥洛夫-斯米諾夫檢驗(yàn)(D檢驗(yàn))和夏皮洛-威爾克檢驗(yàn)(W檢驗(yàn))對檢測結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),均顯示數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布,故采用百分位數(shù)法,取其第95百分位,建議最合適的閾值為654.2 pg/mL,即正常參考區(qū)間為>654.2 pg/mL.
近年來,隨著化學(xué)發(fā)光分析技術(shù)的不斷發(fā)展,其優(yōu)點(diǎn)在臨床應(yīng)用過程中得到充分肯定,已成為免疫檢測技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展方向之一[10].化學(xué)發(fā)光免疫檢測技術(shù)與放射免疫和酶聯(lián)免疫相比,其具有靈敏度高、操作簡便快速、批內(nèi)批間變異系數(shù)小、無放射性污染、穩(wěn)定性強(qiáng)、特異性高等優(yōu)點(diǎn)[11].在臨床檢測中,往往需要對大量成分復(fù)雜且低豐度的樣品進(jìn)行定量測定,如何實(shí)現(xiàn)自動化、降低雜質(zhì)干擾、高靈敏定量檢測一直是臨床檢測方法研究的重點(diǎn).Aβ1-42主要聚積在AD患者腦內(nèi),血清中Aβ1-42 水平較低,因此,尋找一種高靈敏度、降低雜質(zhì)干擾的檢測方法對Aβ1-42水平定量檢測十分必要.磁微粒的應(yīng)用使化學(xué)發(fā)光檢測技術(shù)在快速分離與改善靈敏度上有了重大突破,恰好滿足了Aβ1-42臨床檢測的需要[12-13].郭健夫等[14]采用堿性磷酸酶催化的發(fā)光底物溶液,建立了一種人體Aβ磁微?;瘜W(xué)發(fā)光免疫檢測方法,該方法提高了免疫反應(yīng)的信號強(qiáng)度和靈敏度,使低含量物質(zhì)也能產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光信號,為人體Aβ的定量檢測提供了一種更準(zhǔn)確、方便快捷的方法.
本研究建立了一種管式磁微?;瘜W(xué)發(fā)光免疫分析法定量測定人血清中Aβ1-42水平的方法,通過制備Aβ1-42抗體-磁微粒偶聯(lián)物和Aβ1-42抗體-吖啶脂發(fā)光試劑建立了高靈敏定量檢測Aβ1-42水平的新方法,并組裝成了試劑盒.該試劑盒對血清中Aβ1-42的檢測靈敏度為空白限(LoB)、檢測限(LoD)、功能靈敏度(FS)、線性范圍均可以滿足臨床樣本中對Aβ1-42的定量檢測需要,無須稀釋;加標(biāo)回收率在100.60%~106.10%之間,符合要求,與秦海新等[15]建立的電化學(xué)發(fā)光法檢測血清中Aβ水平的回收率(99.3%~101.8%)基本相當(dāng),準(zhǔn)確度符合要求.試劑盒精密度方面,3批試劑盒檢測的分析內(nèi)精密度在1.06%~2.70%范圍內(nèi),分析間精密度在3.61%~5.21%范圍內(nèi),總不精密度在5.93%~8.60%范圍內(nèi),分析內(nèi)和分析間精密度均低于6%,總不精密度低于9%.與血清中常見蛋白交叉反應(yīng)率均不大于2%;同時,樣本中3種干擾物在膽紅素、甘油三酯、血紅蛋白濃度分別不高于40 U/L、2 mmol/L、3 g/L時,干擾率均低于10%,未見明顯干擾,基本不影響檢測結(jié)果.試劑盒在37 ℃下可穩(wěn)定保存7 d以上,說明試劑盒在2~8 ℃下保質(zhì)期不低于12個月.
綜上,本實(shí)驗(yàn)通過對該試劑盒檢測靈敏度、準(zhǔn)確度、重復(fù)性、特異性、抗干擾性、穩(wěn)定性等性能評價可知,該Aβ1-42化學(xué)發(fā)光檢測試劑盒可滿足臨床對血清中Aβ1-42水平檢測的性能需求.此外,本試劑盒檢測了100例非AD患者血清,初步推測出非AD患者參考區(qū)間,即當(dāng)血清Aβ1-42濃度≥654.2 pg/mL時,受檢者罹患AD的風(fēng)險較小;當(dāng)Aβ1-42血清濃度<654.2 pg/mL時,受檢者罹患AD的風(fēng)險較大.參考區(qū)間的建立對于該試劑盒的臨床應(yīng)用奠定了科學(xué)基礎(chǔ).然而不足的是,參考區(qū)間的建立選擇的非AD患者血清樣本數(shù)量較少,無法進(jìn)行更細(xì)致的分組比較(年齡、性別等),更為準(zhǔn)確的參考區(qū)間需要更大量的樣本驗(yàn)證.
磁微?;瘜W(xué)發(fā)光檢測方法具有靈敏度和準(zhǔn)確性高、特異性和穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),可為臨床Aβ1-42水平定量檢測提供一種新的技術(shù)手段.