ELISA-固相上抗原抗体相互作用的免疫化学[2,3]

通常所提到的抗原与抗体的相互作用，一般指的是在液相状态下，而在固相状态下，抗原与抗体的结合反应有其相应的特点，主要表现在以下四个方面。

（一）固相上抗原与抗体结合反应所需要的时间较液相状态下长

通常，固相免疫测定如ELISA中，抗原与抗体结合达到平衡所需要的时间，较液相免疫测定要长，并随液体所占体积与界面抗体或抗原受体所占体积比的增加而增加。当在微孔板孔内进行免疫测定时，界面反应动力学显示其对扩散作用有很强的依赖性，扩散性越强，则反应所需时间越短，结合越充分。这一点可通过旋转振荡来达到，微孔的旋转振荡可促使液体进入到可与抗体或抗原包被的界面接触的较小的区域内。也可在微孔中放一个惰性的塞子以使反应液体成为一个小体积，或使用一个具有大表面的多孔的基质如硝酸纤维素，或使用微颗粒来做到这一点。微颗粒小于1μm时，在测定时即成胶体悬液，而当颗粒或珠较大时，则会在没有振荡时，由于重力的作用而分开。所有上述方法均是通过减少液体所占体积与界面抗体或抗原受体所占体积比，从而减少固相免疫测定的扩散依赖性。

（二）固相上抗原与抗体接触表面的反应体积远小于液相测定

此处的反应体积并非是微孔中的液体体积，而是固相免疫测定中与固相包被的抗体或抗原有接触的部分，这部分体积到底有多少，很难测定，但比反应管中总液体体积要少得多。固相抗原抗体反应发生于液体-固相界面，可能处于一级结合键的引力距离内，小于100Å。液相中待测抗原或抗体要进入到这个结合界面，需要经过扩散或质量转移。微颗粒的反应表面区域较微孔要大得多，因而处于抗原抗体结合界面的体积占总反应体积的比例亦高得多。因此，结合反应的效率更高。这也是全自动化免疫测定分析仪均采用微颗粒固相的重要原因之一。可参与结合反应的抗体或抗原的浓度取决于可参与结合的反应体积，无法精确计算这种反应体积，从而难以使用通常的质量作用定律图形来计算Keq。因此，固相上抗原与抗体反应的Keq值与液相抗原与抗体反应的Keq值没有可比性。

（三）固相上抗原和抗体间结合后的离解速率较液相测定低

固相免疫测定中固相表面上抗原和抗体间的相互作用，类似于细胞表面上蛋白与其受体间的结合。研究表明，细胞表面上的蛋白与受体结合反应的离解速率较液相中的要低两个梯度，同样，固相免疫测定中，固相上抗原和抗体的离解速率亦同样缓慢，其基本原理相似，概述如下：（1）细胞表面上蛋白与其受体的相互作用涉及到细胞表面受体的聚集，由于多价复合物离解的减少，相应地亲合力增加。研究表明，被动吸附于固相的抗原和抗体也是成簇或聚集状的，因此，反应界面的抗原或抗体可能也是“成簇的”。（2）大多数抗原-抗体的离解所需的能量比防止其结合所需的能量要大，表明在初始结合键形成后，又形成了次级结合键。这提示在固相免疫测定和其它细胞表面反应中，形成了大量的次级结合键。（3）以成簇出现的和来自于限定的界面反应体积内的抗体或抗原，常以很高的浓度存在，这种情况下，即使抗原和抗体有离解发生，离解的抗原的重新结合也较液相系统更为快速。这可以解释为何固相免疫测定与液相测定相比时，其抗体的Keq较高。正是这种极缓慢的离解速率，使得ELISA和固相免疫测定技术具有很好的适用性，即使是测定的反复洗涤步骤，也可使受体配体的相互作用仍保持处于结合状态。

（四）微孔内特异抗体免疫测定的亲和力依赖性

使用固相包被的复杂抗原进行微孔内特异抗体的免疫测定，与液相测定相比，有明显的亲和力依赖性，固相受体-配体相互作用的稳定性，似乎与微孔内特异抗体的免疫测定亲和力依赖性和极低比例的所捕获的总抗体相矛盾，这可能是因为：（1）在所吸附于固相的复杂抗原中，能与液体中特异抗体结合的抗原浓度极低。这可能是由于所吸附的抗原因为变性或空间位阻而致抗原表位丧失的结果。（2）抗原表位由于固相吸附发生改变，使得特异抗体与其结合的亲和力较低。当抗原以1~5 g/ml浓度被动吸附于固相时，大多数蛋白抗原的60-80%至少会以一个单层而稳定的吸附于固相，这样在固相上的总的抗原就不会缺乏。如果500-800m ng抗原稳定的吸附于微孔板孔，对含500 g/ml抗体的血清的1：10,000稀释可提供大于10倍过量的抗原，考虑到抗原和抗体间相互作用的合理的Keq，只是从吸附抗原的量的有限性，不能解释固相上抗原与抗体结合的低亲和力，而更可能是由于空间位阻或吸附引起的变性所致的抗原表位的丧失所致。m

（五）固相的抗体或抗原与液相中的抗体或抗原在构型上不一样

固相化的抗体或抗原可能与液相中的抗体或抗原所展示的构型不一样，对抗体或抗原由于固相化尤其是被动吸附或其它吸附方式所致的构型改变已有众多的文献报道。本书的另一章节将有专门介绍。

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