酶聯(lián)免疫斑點(diǎn)檢測(cè)法(Enzyme-Linked ImmunoSpot, EILSpot)是在單細(xì)胞水平檢測(cè)細(xì)胞分泌物的一種高靈敏度的檢測(cè)方法。
圖一
1.固定特異性單克隆抗體在96孔ELISpot板上。
2.分別加入有特異性刺激因子和無(wú)刺激因子的細(xì)胞。
3.孵育過(guò)程中,細(xì)胞被刺激因子激活開(kāi)始分泌細(xì)胞因子,細(xì)胞因子和單克隆抗體結(jié)合。
4.移除細(xì)胞,加入交聯(lián)生物素或酶的檢測(cè)單克隆抗體。
5.如果使用交聯(lián)生物素的單克隆抗體檢測(cè),加入鏈霉親和素酶聯(lián)物。
6.最后,加入底物,細(xì)胞分泌位點(diǎn)會(huì)形成有色斑點(diǎn)。
7.計(jì)算實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組斑點(diǎn)數(shù)量。
ELISpot是迄今為止細(xì)胞分析最敏感的方法之一,它以細(xì)胞因子為分析對(duì)象,比傳統(tǒng)的ELISA方法敏感20-200倍。ELISpot和RT-PCR敏感性相當(dāng),不同的是ELISpot檢測(cè)的是分泌蛋白而不是mRNA。 ELISpot分析細(xì)胞因子有很大優(yōu)勢(shì),細(xì)胞因子分泌后可立即被連接到捕獲抗體上,因此很少會(huì)被結(jié)合蛋白和活性蛋白酶破壞。ELISpot具有較高的靈敏性,特別適用于細(xì)胞因子含量較低時(shí)的檢測(cè),例如特異性免疫反應(yīng)的定期檢測(cè)等。
應(yīng)用
ELISpot分析方法被廣泛應(yīng)用于感染引起的特異性免疫反應(yīng)、癌癥、過(guò)敏、自身免疫疾病。它是研發(fā)和檢測(cè)新疫苗和候選疫苗的標(biāo)準(zhǔn)方法。ELISpot通過(guò)細(xì)胞因子分析也能用來(lái)鑒別T細(xì)胞的亞型,例如,Th1細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ、IL-2 和TNF-α,而Th2細(xì)胞產(chǎn)生IL-4、IL-5 和 IL-13。ELISpot既可以進(jìn)行單個(gè)實(shí)驗(yàn)也能進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)。和四聚體法(檢測(cè)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞反應(yīng))相比,進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)時(shí)ELISpot不許需要提前表位鑒定和MHC-Ⅰ型限制。對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求比較低,適合于實(shí)地研究。隨后,以ELISpot為平臺(tái)的診斷測(cè)試也相繼出現(xiàn),它通過(guò)檢測(cè)結(jié)核桿菌抗原刺激T細(xì)胞后的分泌物IFN-γ判斷病人是否感染結(jié)核或攜帶者。ELISpot比皮膚測(cè)試有更高的靈敏性和特異性,不會(huì)混淆之前接種的BGC疫苗。ELISpot可以應(yīng)用于許多物種,除了人、猴子、小鼠、大鼠細(xì)胞之外,還可應(yīng)用于獸醫(yī)學(xué),評(píng)價(jià)牛、羊、馬、豬來(lái)源的T細(xì)胞反應(yīng)。
疫苗開(kāi)發(fā)
IFN-γ ELISpot被應(yīng)用于許多大規(guī)模試驗(yàn)用于監(jiān)測(cè)HIV候選疫苗,評(píng)價(jià)HIV疫苗和其它病原體及腫瘤疫苗(見(jiàn)圖2)。ELISpot還可檢測(cè)疫苗的功效,從而評(píng)估疫苗的設(shè)計(jì)方法是否合適。除了可以檢測(cè)IFN-γ,ELISpot還可檢測(cè)其它細(xì)胞毒性關(guān)鍵因子,例如:穿孔蛋白、顆粒酶B。
圖2.肽刺激T細(xì)胞后用ELISpot分析人IFN-γ。CD8+ T用來(lái)源于病毒的MHC-Ⅰ型限制肽刺激16小時(shí),同時(shí)設(shè)置陰性對(duì)照(不刺激)。
過(guò)敏反應(yīng)
ELISpot可應(yīng)用于過(guò)敏研究,過(guò)敏研究中的Th2反應(yīng)至關(guān)重要,但是反應(yīng)頻率比較低,因此就需要高靈敏的方法來(lái)檢測(cè)Th2反應(yīng)。ELISpot還可在特異性免疫治療中監(jiān)測(cè)T細(xì)胞反應(yīng),開(kāi)發(fā)體外診斷測(cè)試方法等。ELISpot常用于檢測(cè)IL-4,IL-4是Th2型反應(yīng)的主要細(xì)胞因子,用流式和ELISA檢測(cè)時(shí)常常由于靈敏性低導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失?。ㄒ?jiàn)圖3)。
圖3.外周血單核細(xì)胞對(duì)鎳體外過(guò)敏反應(yīng)。斑點(diǎn)測(cè)試反應(yīng)顯示+++ (n=10), ++ (n=11), + (n=10) , 0 (controls; n=10)。單核細(xì)胞中加入50 μM NiCl2孵育40小時(shí),31個(gè)過(guò)敏個(gè)體用ELISpot可檢測(cè)到23個(gè),而ELISA只檢測(cè)到4個(gè)陽(yáng)性反應(yīng)。
其它類(lèi)型細(xì)胞分析
最初,ELISpot用于計(jì)算細(xì)胞分泌的特異性抗體。近幾年,B細(xì)胞ELISpot的發(fā)展,使ELISpot技術(shù)得以復(fù)蘇,主要用于檢測(cè)B細(xì)胞感染反應(yīng)和疫苗引起的感染。
從理論上講,ELISpot可以應(yīng)用于任何單細(xì)胞水平的檢測(cè)。例如脂多糖刺激外周血單核細(xì)胞分泌的IL-1β和 IL-6定量研究(見(jiàn)圖4.)。還可用于少數(shù)細(xì)胞的研究,例如漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞,它在血液中的出現(xiàn)頻率很低,但用ELISpot可以很容易檢測(cè)到它的產(chǎn)物IFN-α。
圖4. ELISpot分析脂多糖刺激人外周血單核細(xì)胞后分泌的IL-1β 和 IL-6。加入脂多糖(100ng/ml)后孵育細(xì)胞(5,000 cells/well)20小時(shí),設(shè)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。
試驗(yàn)方法優(yōu)化
ELISpot方法有幾個(gè)關(guān)鍵步驟,高特異性抗體選擇是最重要的一步,其它關(guān)鍵參數(shù)包括ELISpot板的選擇、包被程序等。包被前PVDF板用乙醇處理,可以增加聯(lián)接捕獲抗體的能力。事實(shí)上,不同的板子對(duì)乙醇的反應(yīng)也不一樣,因此選擇合適的方法很關(guān)鍵。如果乙醇處理恰當(dāng),斑點(diǎn)的質(zhì)量和數(shù)量比未經(jīng)乙醇處理的要好很多。值得注意的是,過(guò)度乙醇處理(乙醇體積過(guò)大或時(shí)間過(guò)長(zhǎng))會(huì)降低實(shí)驗(yàn)效率(見(jiàn)圖5)。
捕獲抗體一般推薦15μg/ml(100μl/well),如果捕獲抗體濃度小于15μg/ml,斑點(diǎn)會(huì)呈彌散狀,影響后續(xù)計(jì)算。在許多細(xì)胞因子ELISpot實(shí)驗(yàn)中,捕獲抗體數(shù)量越少,斑點(diǎn)的損失就越大。因此,設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)要考慮到捕獲抗體的數(shù)量,尤其是生成細(xì)胞頻率較低或細(xì)胞因子數(shù)量較少時(shí)。
最后一步加入沉淀底物,不同的酶(ALP或HRP)使用不同的底物,不同的底物產(chǎn)生不同的顏色,而且靈敏度也不一樣(見(jiàn)圖6)。一般情況下,我們推薦ALP 使用BCIP/NBT;HRP 使用TMB。這兩種酶的靈敏性非常好,都可以產(chǎn)生清晰的斑點(diǎn)。
圖 5. 包被前乙醇處理MSIP對(duì)結(jié)果的影響,Mabtech預(yù)包被板的比較。用CEF肽刺激人的外周單核細(xì)胞(250,000 cells/well),然后檢測(cè)IFN-γ產(chǎn)量。
圖6. ELISpot通用底物。不同的酶(ALP 或 HRP)交聯(lián)不同的底物。以IFN-γ ELISpot為例,ALP使用BCIP/NBT,HRP 使用TMB 和AEC。
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