Ultrazvočna priprava vzorca za teste ELISA
Testi, kot je ELISA, se pogosto uporabljajo za in vitro diagnostiko, odkrivanje beljakovin, povezanih z boleznijo, in nadzor kakovosti (npr. spremljanje alergenov na živila). Ultrazvočna priprava vzorca je hitra, zanesljiva in ponovljiva tehnika za lizo celic in izolacijo znotrajceličnih beljakovin, DNK, RNA in organelov. Hielscher Ultrasonics ponuja različne ultrazvočne rešitve za priročno pripravo posameznih vzorcev, več vial, kot tudi za mikrotitrijske plošče in 96-jamične plošče.
ELISA – Encimski imunosorbentni test
ELISA je kratica za encimski imunosorbentni test in je široko uporabljena tehnika biokemične analize v kategoriji testov, ki vežejo ligand. V ELISA se tekoči vzorec doda na stacionarno trdno fazo s posebnimi vezavnimi lastnostmi. Običajno se stacionarna trdna faza nanese kot premaz na ploščo vdolbinice ali ploščo ELISA. Nato se različni tekoči reagenti zaporedno dodajajo, inkubirajo in operejo, tako da se končno v končni tekočini v vdolbini pojavi optična sprememba (npr. Razvoj barve z produktom encimske reakcije). Optična sprememba omogoča merjenje količine analita s tako imenovanim kvantitativnim “branje". Za kvantitativno odčitavanje se uporablja spektrofotometer, fluorometer ali luminometer za zaznavanje in merjenje intenzivnosti prehodne svetlobe. Na občutljivost zaznavanja vpliva ojačitev signala med analitičnimi reakcijami. Ker so encimske reakcije dobro raziskane in zanesljive procese amplifikacije, se encimi uporabljajo za ustvarjanje signala. Encimi so povezani z reagenti za odkrivanje v fiksnih razmerjih, da se omogoči natančna kvantifikacija, kar pojasnjuje tudi ime "encimsko vezan" imunosorbentni test.
Ker se testi ELISA izvajajo na mikrotitro ploščah / 96-jamičnih ploščah, je znana kot tehnika testiranja na ploščah in se uporablja npr. v klinični in vitro diagnostiki, raziskavah, razvoju zdravil itd. za odkrivanje in kvantifikacijo protiteles, peptidov, beljakovin in hormonov.
Tehnika ELISA se pogosto uporablja kot diagnostično orodje v medicini, biotehnologiji, rastlinski patologiji in je tudi pomembna meritev nadzora kakovosti v več industrijah.
Ultrazvočna priprava vzorca pred ELISA
Preden se lahko izvede test ELISA, vzorci zahtevajo korake priprave, kot so liza celic in ekstrakcija znotrajceličnih proteinov, DNA, RNA itd. Prednost ultrazvočne lize celic in izolacije beljakovin je visoka učinkovitost, zanesljivost in ponovljivost. Vsi ti dejavniki so pomembni za pridobitev kakovostnih rezultatov diagnostike in raziskav
- Homogena obdelava vzorcev
- Popolna liza
- Popolna ekstrakcija beljakovin (npr. protitelesa, DNK)
- Optimalna prilagoditev tipu celice
- Za poljubno velikost vzorca
- Ponovljivo
- Nadzorovana temperatura
- Samodejno protokoliranje podatkov na kartici SD
Protokol za ultrazvočno lizo celic pred ELISA
- Za celične kulture: Pred ultrazvočno lizo celic centrifugirajte celice 5 minut pri 270 x g v mikrocentrifugi. Supernatant odstranite z aspiracijo in resuspendirajte celice v 30 – 100 μl pufra RIPA. Nato inkubirajte celično peto na ledu 30 minut.
- Zdaj je vzorec celice pripravljen za ultrazvočno lizo:
Uporabite ultrazvočni aparat tipa sonde (npr. UP200Ht s sondo S26d2) ali ultrazvočno napravo za več vzorcev (npr. VialTweeter za hkratno ultrazvočno razbijanje do 10 vial ali UIP400MPT za mikrotitrijske plošče / 96-jamične plošče), odvisno od količine vzorcev, ki jih morate pripraviti.
Za sondno ultrazvočno razbijanje posameznega vzorca postavite celice v 1,5 ml epruvete z mikrocentrifugo. - Vnaprej nastavite ultrazvočno trajanje, skupni vnos energije, način cikla in / ali temperaturne omejitve v digitalnem meniju ultrazvočnega zvočnika. To zagotavlja visoko zanesljivo ultrazvočno razbijanje in ponovljivost.
- Vstavite sonotrodo in vklopite ultrazvočno napravo. Nežno premaknite mikro konico ultrazvočne sonde skozi vzorec, da se vzorec enakomerno sonikira.
Za večino celic bo ultrazvočna liza končana po 2-4 ciklih 10 sekund ultrazvočne obdelave. - Po ultrazvočnem razbijanju odstranite sonotrode iz vzorca. Vzorce je treba inkubirati na ledu 5 minut. Nato centrifugiramo pri 10.000 x g 20 minut, da se ostanki peletirajo. Supernatante prenesemo v novo epruveto za mikrocentrifugo. Označite analite in shranite pri -20 °C.
- Ultrazvočno sonotrodo lahko očistimo tako, da jo pravilno obrišete z alkoholom ali sonikatom v čaši, napolnjeni z alkoholom, npr. 70% etanola. Vse ultrazvočne sonde iz titana so avtoklavne.
- Tkivo sperite z ledeno hladnim PBS (0,01 M, pH = 7,4), da temeljito odstranite odvečno kri za hemolizo.
- Stehtajte tkivo (ledvice, srce, pljuča, vranico itd.) in ga macerirajte na majhne koščke, ki so homogenizirani v PBS. Potreben volumen PBS je povezan s težo tkiva. Praviloma 1 g tkiva zahteva približno 9 ml PBS. Priporočljivo je, da PBS dodate nekaj zaviralcev proteaze. (Alternativno se lahko uporablja RIPA ali hipotonični pufer za lizo, ki vsebuje koktajl zaviralcev proteaze in fosfataze.)
- Odvisno od velikosti tkiva je lahko kratko vrtinčno zdravljenje (približno 1-2 minuti v 15 sekundah) koristno za predhodno obdelavo tkiva.
- Namestite mikro konico, npr. S26d2, na ultrazvočni aparat. Epruveto za vzorčenje s tkivom postavimo v ledeno kopel.
- Sonikirajte vzorec z ultrazvočnim aparatom, npr. UP200St (80% amplituda) za 1 minuto v impulznem načinu (15 sekund vklopljeno, 15 sekund premor). Vzorec hranite v ledeni kopeli.
- Homogenati se nato centrifugirajo, da se dobijo specifični bazeni (citosolni, jedrski, mitohondrijski ali lizosomski), da se beljakovina obogati za analizo. S centrifugiranjem vzorca 5 minut pri 5000×g se pridobi supernatant.
Zanesljiv nadzor temperature med ultrazvočnim razbijanjem
Temperatura je ključni dejavnik, ki vpliva na proces, ki je še posebej pomemben za obdelavo bioloških vzorcev, npr. za preprečevanje toplotne razgradnje beljakovin. Kot vse mehanske tehnike priprave vzorcev, ultrazvočna obdelava ustvarja toploto. Vendar pa je temperaturo vzorcev mogoče dobro nadzorovati pri uporabi naprav Hielscher Ultrasonics. Predstavljamo vam različne možnosti za spremljanje in nadzor temperature vaših vzorcev, medtem ko jih pripravljate z ultrazvočnim aparatom tipa sonde ali predanalitičnim VialTweeterjem.
- Spremljanje temperature vzorca: Vsi Hielscher digitalni ultrazvočni procesorji so opremljeni z inteligentno programsko opremo in priključnim temperaturnim senzorjem. Priključite temperaturni senzor v ultrazvočno napravo (npr. UP200Ht, UP200St, VialTweeter, UIP400MTP) in vstavite konico temperaturnega senzorja v eno od epruvet za vzorce. Z digitalnim barvnim zaslonom na dotik lahko v meniju ultrazvočnega procesorja nastavite določeno temperaturno območje za ultrazvočno razbijanje vzorca. Ultrazvočni aparat se bo samodejno ustavil, ko bo dosežena najvišja temperatura, in se ustavil, dokler se temperatura vzorca ne zniža na nižjo vrednost nastavljene temperature ∆. Nato se ultrazvočno razbijanje spet začne samodejno. Ta pametna funkcija preprečuje degradacijo, ki jo povzroča toplota.
- Kar zadeva ultrazvočno enoto z več vzorci VialTweeter, se lahko titanov blok, ki drži cevi za vzorce, predhodno ohladi. Postavite blok VialTweeter (samo sonotrode brez pretvornika!) v hladilnik ali zamrzovalnik, da se titanov blok predhodno ohladi, pomaga odložiti dvig temperature v vzorcu. Če je mogoče, se lahko tudi sam vzorec predhodno ohladi.
- Uporabite ledeno kopel ali suh led, da se ohladite med ultrazvočnim razbijanjem. Med ultrazvočnim razbijanjem postavite epruvete z vzorci v ledeno kopel. Za VialTweeter uporabite plitki pladenj, napolnjen s suhim ledom, in postavite VialTweeter na suh led, da se lahko toplota hitro razprši.
Kupci po vsem svetu uporabljajo ultrazvočne sonde Hielscher, kot tudi enoto za ultrazvočno razbijanje z več vzorci VialTweeter in UIP400MTP za vsakodnevno pripravo vzorcev v bioloških, biokemičnih, medicinskih in kliničnih laboratorijih. Inteligentna programska oprema in nadzor temperature Hielscherjevih procesorjev, temperatura je zanesljivo nadzorovana in prepreči toplotno povzročena degradacija vzorca. Ultrazvočna priprava vzorcev s Hielscher ultrazvočnimi raztopinami zagotavlja zelo zanesljive in ponovljive rezultate!
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Literatura / Reference
- Brandy Verhalen , Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012): Dynamic Ligand-induced Conformational Rearrangements in P-glycoprotein as Probed by Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy. J Biol Chem. 2012 Jan 6;287(2): 1112-27.
- Claudia Lindemann, Nataliya Lupilova, Alexandra Müller, Bettina Warscheid, Helmut E. Meyer, Katja Kuhlmann, Martin Eisenacher, Lars I. Leichert (2013): Redox Proteomics Uncovers Peroxynitrite-Sensitive Proteins that Help Escherichia coli to Overcome Nitrosative Stress. J Biol Chem. 2013 Jul 5; 288(27): 19698–19714.
- Elahe Motevaseli, Mahdieh Shirzad, Seyed Mohammad Akrami, Azam-Sadat Mousavi, Akbar Mirsalehian, Mohammad Hossein Modarressi (2013): Normal and tumour cervical cells respond differently to vaginal lactobacilli, independent of pH and lactate. ed. Microbiol. 2013 Jul; 62(Pt 7):1065-1072.
- Nico Böhmer, Andreas Dautel, Thomas Eisele, Lutz Fischer (2012): Recombinant expression, purification and characterisation of the native glutamate racemase from Lactobacillus plantarum NC8. Protein Expr Purif. 2013 Mar;88(1):54-60.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Vrste testa ELISA
Obstaja več vrst ELISA, ki jih odlikuje načelo delovanja. Znani so kot neposredna ELISA, posredna ELISA, sendvič ELISA, konkurenčna ELISA in obratna ELISA. V nadaljevanju vam predstavljamo pregled različnih vrst ELISA ter njihovih glavnih značilnosti in razlik.
ELISA se lahko izvaja v kvalitativni ali kvantitativni obliki. Kvalitativni rezultati dajejo preprost pozitiven ali negativen rezultat, medtem ko se pri kvantitativni testu ELISA optična gostota (OD) vzorca primerja s standardno krivuljo, ki je običajno serijska razredčitev raztopine ciljne molekule z znano koncentracijo.
Neposredna ELISA
Neposredna ELISA je najpreprostejša oblika testa zdravila Elisa, pri kateri se uporablja samo primarno protitelo, označeno z encimi, sekundarna protitelesa pa niso potrebna. Encimsko označeno primarno protitelo se veže neposredno na tarčo, tj. antigen. Pufrirana raztopina antigena se doda vsaki jamici mikrotitrijske plošče (običajno 96-jamičaste plošče, ELISA-plošče), kjer se prilepi na plastično površino z interakcijami naboja. Ko encim, povezan s primarnim protitelesom, reagira s svojim substratom, proizvede viden signal, ki ga je mogoče izmeriti s spektrofotometrom, fluorometrom ali luminometrom.
Posredna ELISA
Za posredni test ELISA sta potrebna primarna protitelesa in sekundarna protitelesa. Vendar pa v nasprotju z neposredno ELISA ni primarno protitelo, ampak sekundarno protitelo označeno z encimom. Antigen se imobilizira na ploščo vdolbinice in veže s primarnim protitelesom. Nato se encimsko označeno sekundarno protitelo veže na primarno protitelo. Končno, encim, povezan s sekundarnim protitelesom, reagira s svojim substratom in proizvede viden signal, ki ga je mogoče zaznati.
Sendvič ELISA
Medtem ko je pri neposrednih in posrednih testih ELISA antigen imobiliziran in prevlečen na površino plošče z vdolbinico, je v sendviču ELISA protitelo imobilizirano na plastično površino plošče ELISA. Imobilizirana protitelesa v sendviču ELISA so znana kot zajemna protitelesa. Poleg protiteles proti zajetju so v sendviču ELISA potrebna tudi tako imenovana protitelesa za odkrivanje. Protitelesa za odkrivanje vključujejo neoznačeno protitelo za primarno odkrivanje in encimsko označeno sekundarno protitelo za odkrivanje.
Postopoma se zanimivi antigen veže na zajemno protitelo, imobilizirano na ploščo. Nato se primarno protitelo za odkrivanje veže na antigen. Nato se sekundarno protitelo za odkrivanje veže na primarno protitelo za odkrivanje. V zadnjem koraku reakcije encim reagira s svojim substratom, da ustvari viden signal, ki ga je mogoče zaznati optično.
Konkurenčna ocena ELISA
Kompetitivna ELISA, znana tudi kot inhibicijska ELISA, je najbolj zapletena vrsta ELISA, ker vključuje uporabo inhibitornega antigena. Vsak od treh formatov, neposredni, posredni in sendvič ELISA, se lahko prilagodi konkurenčnemu formatu ELISA. Pri kompetitivnem sistemu ELISA zaviralni antigen in zadevni antigen tekmujeta za vezavo na primarno protitelo.
Za kompetitivno zdravilo ELISA se neoznačeno protitelo inkubira v prisotnosti njegovega antigena, tj. vzorca. Ti vezani kompleksi protiteles/antigen se nato dodajo v vdolbinico, prevlečeno z antigenom.
Plošča se opere, tako da se odstranijo nevezana protitelesa. Konkurenčna ELISA ima svoje ime zaradi dejstva, da več antigena je v vzorcu, več kompleksov antigen-protitelesa se oblikuje. To pomeni, da je na voljo manj nevezanih protiteles, ki se vežejo na antigen v vdolbini, in antigeni morajo tekmovati za razpoložljivo protitelo. Doda se sekundarno protitelo, ki ustreza primarnemu protitelesu. To drugo protitelo je povezano z encimom. Ko dodamo substrat, preostali encimi proizvedejo kromogeni ali fluorescentni signal.
Na tej točki se reakcija ustavi, da se prepreči morebitna nasičenost signala.
Nekateri konkurenčni kompleti ELISA vključujejo encimsko vezan antigen namesto encimsko vezanega protitelesa. Označeni antigen tekmuje za primarna mesta vezave protiteles z vzorčnim antigenom (neoznačenim). Manj antigena v vzorcu, več označenega antigena se zadrži v vdolbini in močnejši je signal.
Obratni test ELISA
Obratni test ELISA ne uporablja plošč z vdolbinicami, ampak pusti antigene suspendirane v preskusni tekočini. Z obratnim testom ELISA se meri količina vezanih protiteles prek antigena. Razvit je bil posebej za odkrivanje in raziskovanje proteina ovojnice virusa Zahodnega Nila in kako lahko najde protitelesa, specifična za virus.
Encimski marker, ki se uporablja za ELISA
Spodnji seznam vsebuje najpogostejše encimske označevalce, ki se uporabljajo v testih ELISA, ki omogočajo merjenje rezultatov testa po zaključku.
- OPD (o-fenilendiamin dihidroklorid) obarva oranžno barvo, da zazna HRP (hrenovo peroksidazo), ki se pogosto uporablja kot konjugirana beljakovina.
- TMB (3,3′,5,5′-tetrametilbenzidin) postane modra pri zaznavanju HRP in rumena po dodajanju žveplove ali fosforne kisline.
- ABTS (2,2′-Azinobis [3-etilbenzotiazolin-6-sulfonska kislina]-diamonijeva sol) postane zelena pri zaznavanju HRP.
- PNPP (p-nitrofenil fosfat, dinatrijeva sol) postane rumena pri odkrivanju alkalne fosfataze.