Was sind Immunoassays?

Von Dr. Sanchari Sinha Dutta, Ph.D.

Immunoassays sind bioanalytische Methoden, die die Spezifität einer Antigen-Antikörper-Reaktion nutzen, um Zielmoleküle in biologischen Proben nachzuweisen und zu quantifizieren. Diese Methoden werden häufig in der klinischen Diagnostik, der Arzneimittelforschung, der Arzneimittelüberwachung und der Lebensmittelprüfung eingesetzt.

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Arten von Immunoassays

Das Prinzip eines Immunoassays beruht auf dem Wettbewerb zwischen einer festen Menge eines markierten Analyten und einer variablen Menge eines unmarkierten Probenanalyten um die Bindung einer begrenzten Anzahl von Bindungsstellen eines spezifisch gegen den Analyten gebildeten Antikörpers. Diese Methoden können zum quantitativen, semiquantitativen oder qualitativen Nachweis eines Zielmoleküls verwendet werden.

Radioimmunoassay (RIA)

Radioimmunoassays verwenden ein Radioisotop als Marker, um Hormone, Medikamente und virale Antigene zu quantifizieren. Eine bekannte Konzentration eines radioaktiv markierten Antigens wird mit einer festgelegten Konzentration eines für dieses Antigen spezifischen Antikörpers inkubiert. Dieser radioaktiv markierte Antigen-Antikörper-Komplex wird dann mit einer biologischen Probe gemischt, die eine unbekannte Konzentration desselben Antigens enthält.

Wenn die Konzentration des Probenantigens höher ist als die des radioaktiv markierten Antigens, bindet das Probenantigen die begrenzte Anzahl von Antikörper-Bindungsstellen, indem es das radioaktiv markierte Antigen ersetzt. Anschließend wird die Radioaktivität dieser freien (nicht an einen Antikörper gebundenen) radioaktiv markierten Antigene gemessen, die direkt proportional zur Konzentration des in der biologischen Probe vorhandenen unmarkierten Antigens ist.

Die kurze Halbwertszeit von Radioisotopen sowie die mit ihrer Verwendung verbundenen Gesundheitsrisiken schränken die Anwendung dieser Methode in vielen Labors jedoch erheblich ein.

Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA)

Bei einem ELISA wird ein Enzym mit einem Antikörper verbunden, der spezifisch gegen ein Antigen von Interesse gezüchtet wurde.

Biologische Proben, die das Zielantigen enthalten, können den enzymmarkierten Antikörper binden, und die Reaktion wird mit einem enzymspezifischen Substrat sichtbar gemacht, das dem Reaktionsgemisch zugesetzt wird. Das enzymspezifische Substrat bindet an das Enzym, das an den Antikörper gebunden ist, und erzeugt ein farbiges Produkt, das mit chromogenen oder chemilumineszenten Bildgebungsverfahren nachgewiesen werden kann.

ELISA hat eine hohe Spezifität und Empfindlichkeit und wird daher häufig für das Screening von Antikörpern oder Arzneimitteln mit hohem Durchsatz verwendet.

Fluorimmunoassays

Fluoreszierende Sonden werden zur Markierung von Antikörpern verwendet. Biologische Proben, die ein Antigen von Interesse enthalten, werden mit einem fluoreszenzmarkierten Antikörper inkubiert. Die Fluoreszenzintensität des entstandenen Antigen-Antikörper-Komplexes wird gemessen, um das Zielantigen zu quantifizieren.

Chemilumineszenz-Immunoassays

Lumineszierende Moleküle emittieren bei der Rückkehr von einem angeregten Zustand in einen Grundzustand sichtbares oder nahezu sichtbares Licht (Lumineszenz), das von Lumineszenzsignal-Messgeräten erfasst werden kann.

In Chemilumineszenz-Immunoassays können Luminophor-Marker wie Acridiniumester direkt verwendet werden; oder enzymatische Marker wie alkalische Phosphatase und Meerrettichperoxidase können indirekt mit Adamantyl-1,2-dioxetan-Arylphosphat (AMPPD) bzw. Luminolsubstraten verwendet werden.

Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass die Auslesezeit durch die Verwendung von Verstärkern erhöht werden kann, die es ermöglichen, die Reaktion länger fortzusetzen, ohne die Signalintensität zu verringern.

Zählende Immunoassays

Zählende Immunoassays verwenden die Technologie der Partikelzählung. Polystyrolkügelchen (Latexpartikel) sind mit Antikörpern beschichtet, die spezifisch für ein bestimmtes Antigen sind. Bei der Inkubation mit einer biologischen Probe, die das Zielantigen enthält, bilden diese Beads Immunkomplexe, die sichtbare Klumpen bilden (Agglutination).

Abhängig von der Konzentration des Zielantigens bleiben einige Beads ungebunden und können mit einem Zellzähler gezählt werden. Die Anzahl der ungebundenen Kügelchen ist umgekehrt proportional zur Konzentration des Zielantigens.

Trends bei den Immunoassays

Es werden fortschrittliche Immunoassays entwickelt, die sehr empfindlich und weniger zeitaufwendig sind. Der markierungsfreie Immunoassay auf der Grundlage der Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) ist ein solches Beispiel, das viele besondere Merkmale aufweist, wie z. B. superschnelle Analyse (innerhalb von Minuten), minimaler Bedarf an Proben und Reagenzien, markierungsfreies mikrofluidisches Immunoassay-Protokoll und vollautomatisches System mit hohem Durchsatz.

Außerdem gehören Smartphone-basierte Immunoassay-Formate, Multiplex-Bead-basierte Assays und Lateral-Flow-Immunoassay-Formate zu den neuesten Entwicklungen, die die Überwachung und das Management gesundheitsbezogener Komplikationen in Echtzeit erleichtert haben.

Geschrieben von

Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta ist eine Wissenschaftskommunikatorin, die daran glaubt, die Macht der Wissenschaft in jedem Winkel der Welt zu verbreiten. Sie hat einen Bachelor of Science (B.Sc.) und einen Master of Science (M.Sc.) in Biologie und Humanphysiologie. Nach ihrem Master-Abschluss promovierte Sanchari in Humanphysiologie. Sie hat mehr als 10 Forschungsartikel verfasst, die alle in renommierten internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht wurden.

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