這個坑,別栽了!如何應對ELISA基質效應?
2001年6月,美國曾爆出過一個大新聞:因為臨床診斷中,hCG 免疫檢測試劑盒得到了假陽性結果,使一位名叫Jennifer Rufer的女性被誤診為癌癥,因此經歷了長期化療、肺部手術、甚至子宮切除。當事人把醫院和診斷試劑公司告上法庭,獲得了1620萬美元的賠償,創下當時醫療事故的最高賠償金額。
勝訴后的Jennifer Rufer
痛苦的遭遇,巨額的賠償,就因一個hCG檢測假陽性結果而起,這太坑了!法院把責任判給了診斷試劑公司和醫院,但這事的始作俑者其實是一種被稱為“基質效應”的免疫檢測干擾現象。
基質效應
基質是指樣品中目標分析物以外的部分,由于基質成分會對分析過程有顯著干擾,影響分析結果的準確性。業內把這些影響統稱為基質效應(Matrix Effects)。這是免疫檢測方法開發和使用中需要避開的大坑。
Jennifer Rufer事件就是一個典型的基質效應造成假陽性的案例。該hCG試劑盒用的抗體是鼠源的,業界觀點認為部分人群血液含有抗鼠抗體(HAMA),它們對鼠源的捕獲抗體和檢測抗體都有高親和力,會造成基質效應,導致了假陽性。
如何評估基質效應
基質效應的原因錯綜復雜,但不用擔心,有兩種簡單的方法可以用來評估基質效應。
1. 線性稀釋:
一般來講,抗原和捕獲/檢測抗體之間的結合作用很強,樣品濃度被稀釋并不影響它們的結合,而造成基質效應的非特異結合的力要弱很多,如果不斷稀釋樣品,非特異結合造成的干擾會逐步減少,測量值也更接近真實值。沒有基質效應時,無論如何稀釋,測量值都和真實值吻合。而有基質效應時,稀釋會造成非特異性結合比例的減少,測量值也相應地產生很大改變:
前文提到,基質效應導致的結果有假陰性和假陽性兩種,在線性稀釋時就可以辨別出來。下圖是兩組實測的ELISA產品線性稀釋的對比結果,不同品牌的ELISA 試劑盒表現差距非常大:
圖中的縱坐標代表的是回收率。定義用原液直接檢測的值為100%,不同稀釋比下的測量值先乘上稀釋比換算出濃度,再除以原液直接檢測的值,比值的百分數,就是回收率。
左圖的黃色線,和右圖的紅色線,曲線平直,回收率穩定在90-110%,很好地控制了基質效應的干擾。左圖的紫色線,回收率隨線性稀釋嚴重偏離100%,說明存在顯著的基質效應;而回收率升高的趨勢,說明稀釋前的真實濃度被壓低,對應基質效應是假陰性。右圖的綠色線也嚴重偏離100%,但回收率隨稀釋降低,于左圖紫色線正好相反,屬于明顯的假陽性基質效應。
2. 摻入/回收率實驗(Spike/Recovery Assay)
基質效應還可以通過分析物的摻入/回收率實驗發現,將低、中和高濃度的分析物摻入到已測定過濃度的樣本中,摻入前后實測到的濃度增加部分與摻入濃度之比就是回收率,回收率以百分比的形式呈現?;厥章式橛?0-120%,才符合標準。
R&D Systems 讓您免受基質效應折磨
基質效應可以通過產品研發階段的優化盡可能去消除的。在ELISA試劑盒領域,R&D Systems是行業金標準,產品是高品質的代名詞,其中一個質量控制指標就是針對基質效應的產品優化:
1. 量身定制的緩沖液系統
優化緩沖液是消除基質效應的重要一環,R&D Systems進行ELISA試劑盒研發時,資深專家們會根據產品類型進行系統的緩沖液優化,為每種分析物量身定制最佳的緩沖液組合:
Quantikine ELISA Kit包含多種緩沖液,主要是Assay Diluent和Calibrator Diluent兩種稀釋液,對于差異較大的樣本,如細胞上清對比血清/血漿,會有專門的稀釋液分別對應。這些優化后的緩沖液體系能很好消除基質效應。
2. 排除交叉反應
當檢測某個分析物時,其他相關因子或類似結構因子如果有非特異性結合,也會導致基質效應。為此,R&D Systems在Quantikine ELISA Kit研發時會進行詳盡的交叉反應測試:用相關因子單獨測試有無非特異性結合,將相關因子和分析物同時測試看是否存在干擾。
R&D Systems進行大量優化,確保沒有明顯的交叉反應和干擾,通過驗證的相關因子都記錄在Quantikine ELISA Kit的說明書中,供您參考:
3. 嚴格的基質效應測試
R&DSystems 生產的所有Quantikine ELISA Kit,都必須通過嚴格的基質效應測試,包括線性稀釋和摻入/回收率實驗,并把測試結果記錄在說明書中: