ELISAwestern blot免疫组化RT-PCR实验方法原理及其在SCI论文材料方法结果中的写作ppt课件

免疫学实验技术及荧光定量PCR 内容提要 抗原和抗体ELISAWesternblot免疫组化 免疫荧光 RealTimePCR 2 抗原和抗体 抗原的基本知识抗体的基本知识多克隆抗体单克隆抗体 3 抗原和抗体 抗原的基本知识 定义 抗原 antigen 是能够刺激机体产生免疫应答的效应物质 抗体和致敏淋巴细胞 并能与之特异性结合的物质 两个基本特性 免疫原性 immunogenicity 能够刺激机体产生抗体和效应T淋巴细胞的免疫反应能力 抗原性 antigenicity 与免疫反应最终产物 如抗体和 或T细胞表面受体 特异结合的能力 完全抗原与半抗原抗原表位 Epitopes 抗原决定簇 存在于抗原分子中 决定抗原特异性的基本结构或化学基团 是与TCR BCR及抗体结合的基本单位 4 抗原和抗体 抗体的基本知识 定义 antibody 指机体的免疫系统在抗原刺激下 由B淋巴细胞或记忆细胞增殖分化成的浆细胞所产生的 可与抗原发生特异性结合的免疫球蛋白 结构与功能 1 重链轻链 2 超变区是抗原结合位 与抗原表位互补 3 抗体Fc片段上两结构域共同与细胞膜Fc受体结合 发挥不同的生物学效应 应用 医学应用 1 诊断 各类血清学检测 抗人球蛋白测试 早孕检测等 2 治疗 单克隆抗体疗法 类风湿性关节炎多发性硬化症等 肿瘤治疗 科研应用 免疫共沉淀 免疫印迹 染色质免疫共沉淀 免疫荧光技术 ELISA等 5 抗原和抗体 多克隆抗体 抗原多个表位诱导多种B细胞克隆增殖与分化 产生多种抗体的混合物 特点 多抗是单抗的混合物 群体综合的性质 更容易捕捉抗原 特异性相对较差 交叉反应抗体的纯化 标记难 6 抗原和抗体 多克隆抗体制备 动物选择 兔子 rabbit 最常用于自制抗体 抗体量较多 新西兰 大耳白 小鼠 mouse 可用于自制抗体 但抗体量很少 BALB C 昆明鼠 大鼠 rat 可用于自制抗体 免疫过程要麻醉动物 Wistar大鼠 羊 sheep goat 常用于较大批量地生产抗体 商品 马 horse 常用于大批量生产治疗用抗体 商品 豚鼠 guineapig 国外实验室常用 7 抗原和抗体 多克隆抗体制备 抗原制备 商品化或自行表达 基础免疫 首次 抗原用量大 用弗式完全佐剂 含矿物油 卡介苗等 加强免疫 第2次以后 抗原量减半 多次 间隔2 4周 用弗式不完全佐剂 不含卡介苗 取血测效价 加强免疫两次或三次以后的第7天取血 放血制备血清 可一次放血 颈动脉 也可多次取血 耳静脉 过程 简单了解 8 抗原和抗体 单克隆抗体 单个抗原表位诱导单种B细胞克隆增生与分化 产生单克隆抗体 什么情况下需要制备单克隆抗体 目的蛋白有结构类似物抗原不纯 无法分开多抗效果不好 已排除非特异性反应 希望将抗体用于治疗 研制成药品希望将抗体用于诊断 研制成诊断试剂 9 ELISA 基本原理方法种类实验操作应用常见问题分析写作实例 10 ELISA 基本原理 全称 酶联免疫吸附试验 Enzyme LinkedImmunosorbnentAssay 原理 1 固相的抗原或抗体 即 免疫吸附剂 2 酶标记的抗原或抗体 称为 结合物 辣根过氧化物酶 HRP 碱性磷酸酶 AP 3 酶反应的底物 11 ELISA 方法种类 直接法 检测Ag 将抗原直接固定在固相载体上 加入酶标记的一级抗体 即可测定抗原总量 优势 操作手续简短 因无须使用二抗可避免交互反应 缺点 实验中的一抗都得用酶标记 但不是每种抗体都适合做标记 费用相对提高 12 ELISA 方法种类 间接法 检测Ab 用已知抗原包被 加入待测血清 再加酶标二抗 加底物显色 优势 二抗可以加强信号 而且有多种选择能做不同的测定分析 不加酶标记的一级抗体则能保留它最多的免疫反应性 缺点 交互反应发生的机率较高 13 ELISA 方法种类 双抗体夹心法 检测Ag 将已知抗体连接在固相载体上 待测抗原与抗体结合后再与酶标二抗结合 形成抗体 待测抗原 酶标二抗的复合物 复合物的形成量与待测抗原成正比 适用于某些大分子的具有至少双表位的抗原 而不能用于小分子半抗原的检测 优势 高灵敏 高专一性 抗原无须事先纯化 缺点 抗原一定得拥有两个以上的抗体结合部位 14 ELISA 方法种类 其他方法 双抗原夹心法 竞争法 捕获法 基于细胞法 15 ELISA 实验操作 包被 聚苯乙烯板封闭 0 1 2 BSA 5 脱脂奶粉 1 明胶 10 小牛血清孵育 加抗原 抗体洗涤 PBST TBST PBS等显色 避光发色结果测定 吸光值待测孔 P 与阴性对照孔 N 的比值 P N 大于1 5或2者为阳性 16 ELISA 应用 ELISA应用的范围很广 而且正在不断地扩大 原则上ELISA可用于检测一切抗原 抗体及半抗原 可以直接定量测定体液中的可溶性抗原 检查抗原和半抗原方面 在内分泌方面已经用于检测雌性激素 绒毛膜促性腺激素 黄体素 胰岛素 皮质醇 促甲状腺素和孕酮等 在血液学方面可用于检查凝固因子 如第 凝固因子 红细胞抗原及结合球蛋白 HaptoGlobin 等 在肿瘤方面已试用检查甲胎蛋白 AFP 癌胚抗原 CEA 检查抗体方面 用ELISA间接法检查抗体 已获得对多种传染病和寄生虫病的血清学诊断 亦开始广泛用于现场流行病学调查 在寄生虫病方面 它用于对疟原虫 阿米巴 利日曼原虫 锥虫 血吸虫 囊虫 弓浆虫 肺吸虫 肝吸虫 血丝虫 旋毛虫病等血清学诊断 在免疫性疾病方面有试用作自身疫病抗体测定以及对过敏的诊断 例如检测各种过敏原的抗体 DNA抗体及甲状腺球蛋白抗体 红斑性痕疮抗体等等 在卫生学方面 可用于检测食品中葡萄球菌肠毒素及沙门氏菌毒素等等 17 ELISA 常见问题分析 阴性对照出现阳性结果试剂或样品可能被污染 或者由于孔之间的溅洒出现交叉污染 酶标板洗板不彻底 抗体量过多导致非特异结合 夹心法 捕获法中检测抗体与包被抗体 抗原交互反应 酶标板整体背景高抗体非特异性结合 底物结合浓度过高或反应时间过长 底物溶液不新鲜或被污染 底物孵育过程没有避光 吸光度数值偏高或偏低样品中待检抗原含量太低会导致测试结果偏低 加入抗体量不合适也会造成结果偏低或偏高孵育时间不够长会导致检测结果偏低孵育温度不适合 18 ELISA 写作实例 详细描述 IF 3 534 19 ELISA 写作实例 IF 3 534 20 ELISA 写作实例 引用文献 21 ELISA 写作实例 浓度 时间 22 ELISA 写作实例 操作手册 23 ELISA 写作实例 浓度 组别 24 Westernblot 定义及原理应用实验操作常见问题分析半定量分析写作实例 25 定义及原理 定义 又称免疫印迹 是指将蛋白样品转移到固相载体上 而后利用相应的抗体来检测目的蛋白的一种方法 原理 Westernblot 26 应用 Westernblot WesternBlot被广泛地应用于蛋白质研究 基础医学和临床医学的研究 目的蛋白的表达特性分析目的蛋白与其它蛋白的互作目的蛋白的组织定位目的蛋白的半定量分析 27 实验操作 Westernblot 28 实验操作 Westernblot 步骤一 蛋白提取 WB过程中最重要的一点就是确定目的蛋白在组织 细胞中的定位 选择合适的提取方法把目的蛋白提取出来才能进行后续的实验 防止蛋白质的降解冰上操作加入蛋白酶抑制剂 Bac 细菌蛋白抽提试剂Mam 哺乳动物蛋白抽提试剂Yea 酵母蛋白抽提试剂Tis 组织蛋白抽提试剂Nc 细胞核 浆蛋白抽提试剂 29 实验操作 Westernblot 步骤二 蛋白定量 30 实验操作 Westernblot 步骤三 SDS PAGE E SDS是一种离子性的表面活性剂 它有强离子性的硫酸根离子也带有疏水性的长碳链 当SDS与蛋白质混合时 它会以其碳链与蛋白质的疏水性氨基酸结合将蛋白质包起来 而以磺酸根离子外露与水分子作用 大多数蛋白质和SDS的平均结合量是1 1 4 以重量为单位 而蛋白质结合固定比例的SDS后 由于SDS带强负电荷 使蛋白质原先所带电荷显得微不足道 且每单位重量的蛋白质所带电荷一致 所以不同蛋白质的迁移率大小就主要由蛋白分子大小这一主要因素决定 31 实验操作 Westernblot 步骤三 SDS PAGE 凝胶浓度与蛋白分离范围 32 实验操作 Westernblot 步骤四 转膜 膜的选择 NC PVDF 尼龙膜转膜方法 半干转 湿转转膜确认 立春红染色 蛋白预染Marker 33 实验操作 Westernblot 步骤四 转膜 34 实验操作 Westernblot 步骤四 转膜 半干转用滤纸吸Buffer来做转移体系的转移方法 适合转移小分子量的蛋白 半干转的电流大小是按照面积来算的 时间是根据蛋白分子大小定的 56mA 膜1h湿转将膜 胶 滤纸整个浸泡在Buffer的Tank里转移的方法 适合转移大分子量 100KD以上 蛋白 湿转电流是恒定的 时间也是根据分子量而定 300mA1h 35 实验操作 Westernblot 步骤四 转膜 丽春红可逆染色 检测转膜效率 与下游WB检测完全兼容 无任何干扰 蛋白预染Marker实时监测分子量参照与目的蛋白同时转移至印迹膜上 检测转膜效率 对转膜后的凝胶进行考染 转膜确认 36 实验操作 Westernblot 步骤五 封闭 为防止一抗或 和二抗与膜的非特异性结合产生的高背景 因此需要进行膜的封闭 去除非特异结合位点 常用的封闭液 BlockingBuffer 3 BSA5 MilkRoomTemperature1h 37 实验操作 Westernblot 步骤六 抗体孵育 一抗选择 单克隆抗体或者多克隆抗体直接标记的抗体或者未标记的抗体抗体所检测的种属 人 小鼠 大鼠等 38 实验操作 Westernblot 步骤六 抗体孵育 二抗的选择 根据一抗物种 根据标记物 39 实验操作 Westernblot 步骤七 检测方法 化学发光法 常用HRP酶标系统的显色底物为ECL鲁米诺 Luminol 特点 无毒害 灵敏度高 速度快 特异性好 节省抗体 线性宽 可重新剥离检测 化学显色法 常用酶标系统HRP的显色底物为TMB和DAB酶标系统AP的显色底物为BCIP和NBT特点 方便 便宜 具有一定毒性 灵敏度较低 反应速度慢 检测后的膜不可重新剥离检测 40 实验操作 Westernblot 步骤七 检测方法 41 常见问题分析 Westernblot 没有阳性条带或很弱 42 常见问题分析 Westernblot 背景高 43 常见问题分析 Westernblot 条带位置不对 44 Westernblot 半定量分析 灰度分析软件 QuantityOne BandScan BandLeader SigmaGel ImageJ等 常用的蛋白质内参有GAPDH和细胞骨架蛋白beta actin或beta tubulin 内参 一般是指由管家基因编码表达的蛋白 在各组织和细胞中的表达相对恒定 借助检测每个样品内参的量就可以用于校正蛋白质定量 上样过程中存在的实验误差 保证实验结果的准确性 目的蛋白的灰度值除以内参的灰度值以校正误差 所得结果代表某样品的目的蛋白相对含量 45 ELISA与Westernblot比较 Westernblot可以看到特异性的条带 但是定量比较麻烦 ELISA可以直接读出浓度 但是如果抗体有非特异性结合 那得到的数值就不可信 WB只能半定量 但是可以检测细胞膜蛋白 这点ELISA做不到 WB所检测的一般是抗原 而ELISA抗原抗体都可以检测 WB所检测的抗原可以知道其分子量的大小 或是否是多聚体 降解产物等 WB可以确定所用抗体是与哪种蛋白起作用的 而ELISA无能为力 WB一次处理量就是一块胶板 最多10 20个样品 ELISA一块96孔板一次可以处理96个样本 可以设置多个复孔 对照 梯度样等来提高检测的可信度 46 写作实例 Westernblot 详细描述 47 写作实例 Westernblot 显影结果 定量分析 DEDD DeathEffectorDomain containingDNAbindingprotein 相对表达量 48 写作实例 Westernblot IF 9 284 更加详细 49 写作实例 Westernblot IF 9 284 Metformin 二甲双胍 抗糖尿病药 降血糖药 人乳腺癌细胞株MCF 7mTORsignalingpathway 显影结果差异明显 50 写作实例 Westernblot 不作方法描述 IF 31 477 细胞因子刺激 磷酸化水平 51 免疫组化 定义及原理应用分类及实验方法结果分析常见问题分析写作实例 52 定义及原理 免疫组化 定义 用标记的特异性抗体对组织切片或细胞标本中某些化学成分的分布和含量进行组织和细胞原位定性 定位或定量研究 这种技术称为免疫组织化学 immunohistochemistry 技术或免疫细胞化学 immunocytochemistry 技术 原理 根据抗原抗体反应和化学显色原理 组织切片或细胞标本中的抗原先和一抗结合 再利用一抗与标记生物素 荧光素等的二抗进行反应 最后通过呈色反应或荧光来显示细胞或组织中化学成分 在光学显微镜或荧光显微镜下可清晰看见细胞内发生的抗原抗体反应产物 从而能够在细胞爬片或组织切片上原位确定某些化学成分的分布和含量 53 应用 免疫组化 用途 对目的蛋白进行定性 定位和定量分析 优点 能够明确目的蛋白的细胞定位 亚细胞定位及多种蛋白之间的相互位置关系局限性 敏感性差 蛋白定量效果差 54 分类 免疫组化 按标记物质的种类如荧光染料 放射性同位素 酶 主要有辣根过氧化物酶和碱性磷酸酶 铁蛋白 胶体金等 可分为免疫荧光法 放射免疫法 免疫酶标法和免疫金银法等 按染色步骤可分为直接法 又称一步法 和间接法 二步 三步或多步法 按结合方式分为抗原 抗体结合 如过氧化物酶 抗过氧化物酶 PAP 法 亲和连接 如卵白素 生物素 过氧化物酶复合物 ABC 法 链霉菌抗生物素蛋白 过氧化物酶连结 SP 法等 聚合物链接 如即用型二步法 55 免疫荧光法 免疫组化 免疫荧光法 最早建立的免疫组织化学技术 基本原理 它利用抗原抗体特异性结合的原理 先将已知抗体标上荧光素 以此作为探针检查细胞或组织内的相应抗原 在荧光显微镜下观察 当抗原抗体复合物中的荧光素受激发光的照射后即会发出一定波长的荧光 从而可确定组织中某种抗原的定位 进而还可进行定量分析 优点 由于免疫荧光技术特异性强 灵敏度高 快速简便 所以在临床病理诊断 检验中应用较广 56 免疫荧光法 免疫组化 固定 醛类 常用甲醛 戊二醛和多聚甲醛 醇类 常用乙醇 其它 丙酮 4 固定过夜或室温固定0 5h通透化 0 1 TritonX 100 置于冰上15min 封闭 1 BSA37 封闭1h 一抗孵育 4 孵育过夜或室温孵育2h 二抗孵育 放上玻片 室温孵育1h 染核 加入DAPI 室温避光染色 封片 甘油封片 镜检 4 避光保存 57 免疫荧光法 免疫组化 常用荧光素 58 免疫荧光法 免疫组化 3T3Line PtK1Line NBL 6Line RK13Line LongitudinalFissure大脑纵裂 BloodVessels Cerebellum小脑 59 即用型二步法 免疫组化 常用的标记酶及其显色底物辣根过氧化物酶 horseradishperoxidase HRP DAB或AEC显色系统 结果染为棕黄色 碱性磷酸酶 alkalinephosphatase AP NBT BCIP 结果染为蓝黑色 60 ABC法 免疫组化 一抗 生物素化的二抗 ABC复合物 亲和素 酶标生物素 产生多级放大 从而提高生物反应的敏感性和特异性 生物素和亲和素有很强的亲和力 比抗原 抗体的亲和力要高一万倍以上 卵白素 生物素 过氧化物酶复合物 61 SP三步法 免疫组化 脱蜡与水化 2 细胞通透 封闭内源性过氧化物酶 抗原修复 暴露抗原决定簇 封闭非特异性蛋白 一抗孵育 生物素标记的二抗二抗孵育 SP 链霉亲和素 过氧化物酶 反应 显色 复染 脱水 透明 封片 细胞通透 封闭内源性过氧化物酶 ABC法基础上的进一步改良 使卵白素与链霉 而非生物素 结合 灵敏特异性低 成本低 62 结果分析 免疫组化 阳性着色细胞计数法 在40 光镜下 随机选择不重叠的10个视野 人工或机器计数阳性着色细胞 每组3 6张不同动物组织切片 然后进行组间比较即可 Melatonin 褪黑素Hy hypoxia缺氧Nestlin 巢蛋白 特异性的表达在神经上皮干细胞 神经干细胞增殖分化 JournalofPinealResearchIF 7 812 63 结果分析 免疫组化 灰密度分析法 通过在不同组别和不同动物组织切片上选择相同区域 相同条件下用Imageproplus进行灰密度分析 然后进行统计分析即可 64 结果分析 免疫组化 评分法 通过在光学显微镜下对组织切片分别按染色程度 0 3分为阴性着色 淡黄色 浅褐色 深褐色 阳性范围进行评分 1 4分为0 25 26 50 51 75 76 100 最终可以分数相加 再进行比较 相同曝光时间 相同显色时间大体分为阴性 弱阳性 阳性 65 常见问题分析 免疫组化 染色过强 66 常见问题分析 免疫组化 染色弱 67 常见问题分析 免疫组化 染色阴性 68 常见问题分析 免疫组化 非特异性背景染色 69 写作实例 免疫组化 IF 1 959 70 写作实例 免疫组化 IF 5 006 71 写作实例 免疫组化 IF 3 534 72 写作实例 免疫组化 IF 3 534 73 RealTimePCR 几个概念RealTimePCR定义应用原理结果分析写作实例 74 RealTimePCR 几个概念 PCR RT PCR RealTimePCR qPCR PCR PolymeraseChainReaction RT PCR ReverseTranscriptionPCR 首先经反转录酶的作用从RNA合成cDNA 再以cDNA为模板 扩增合成目的片段 可对基因表达进行相对定量 也有称RealtimePCR为RT PCR RealTimePCR 实时聚合酶链反应 qPCR RealtimeQuantitativePCRDetectingSystem RealTimePCR 实时荧光定量PCR 75 RealTimePCR 定义 荧光定量PCR是通过荧光染料或荧光标记的特异性的探针 对PCR产物进行标记跟踪 实时在线监控反应过程 结合相应的软件对结果进行分析 计算待测样品的初始模板量 76 RealTimePCR 应用 77 RealTimePCR 原理 使用RealTimePCR扩增装置实时监测PCR扩增产物并进行分析的方法 78 RealTimePCR 荧光定量PCR与普通PCR比较 实时在线监控对样品扩增的整个过程进行实时监控 能够实时地观察到产物的增加 直观地看到反应的对数期 降低反应的非特异性使用引物和荧光探针同时与模板特异性结合 提高了PCR反应的特异性 增加定量的精确性全程监控 精确定量 结果分析更快捷方便 无需电泳 79 RealTimePCR 扩增曲线 primarycurve 随着PCR反应的进行 扩增产物不断累积 荧光信号强度不断增加 每经过一个循环 收集一次荧光信号 通过荧光强度的变化监测扩增产物量的变化 从而得到扩增曲线图 PCR的扩增曲线实际上并不是一条标准的指数曲线 而是呈S型曲线 纵坐标 Rn 荧光值 横坐标 cyclenumber 循环数 线性期 80 RealTimePCR 荧光阈值 threshold 基线 baseline 一般把荧光PCR的前15个循环信号作为荧光本底信号 即样本的荧光背景值和阴性对照的荧光值 荧光阀值 threshold 扩增曲线上人为设定的一个值 缺省设置 PCR反应前3 15个循环荧光本底信号标准偏差的10倍 机器自动设置 手动设置 大于样本的荧光背景值 手工调整荧光阈值示意图 81 RealTimePCR Ct值 CycleThreshold Ct值 在荧光PCR扩增过程中 当扩增产物的荧光信号达到设定的阈值时所经过的扩增循环次数 Ct值的特点 相同模板进行96次扩增 平台期DNA拷贝数波动很大 但Ct值相对固定 Ct值则极具重现性 起始拷贝数越多 经过的循环数就越少 Ct值也就越小 反之亦然 正常的CT值范围在18 30之间 过大和过小都将影响实验数据的精度 82 RealTimePCR 温度 荧光强度 熔解曲线分析 PCR过程结束后 将温度缓慢升高 此时双链DNA解链成为单链 内掺染料会被释放出来 荧光信号逐渐减弱 将温度对荧光强度的变化求导 dI dT 峰值代表斜率改变最大时的温度值 即Tm 其值与双链DNA的长度 GC 含量有关 可部分代表序列的特异性 83 RealTimePCR 熔解曲线分析 84 RealTimePCR TaqManProbe CyclingProbe MolecularBeacon etc SYBRGreenI 荧光染料嵌合法 荧光探针法 RealTimePCR的检测方法 85 RealTimePCR 荧光染料嵌合法 SYBRGreenI SYBRGreenI 是一种能结合于所有dsDNA双螺旋小沟区域的具有绿色激发波长的染料 SYBRGreenI只与双链DNA结合才能发出荧光 荧光信号与双链DNA分子数成正比 随着扩增产物增加而增加 SYBRGreenI 86 RealTimePCR 荧光染料嵌合法 SYBRGreenI F 87 RealTimePCR 结果分析 通过标准曲线对对照样品 检测样品的目的基因及管家基因进行定量 然后以管家基因的定量结果为依据对目的基因进行比值校正 求得相对值即为相对表达量 相对值 校正值 目的基因定量结果 管家基因定量结果 检测样品的校正值 对照样品的校正值 通过对照样品 检测样品的目的基因及管家基因的Ct值 然后以管家基因的Ct值为依据对目的基因进行差值校正 最终求得相对表达量 双标准曲线法 Ct法 相对值 2 Ct 目检 管检 Ct 目对 管对 88 写作实例 RealTimePCR 89 写作实例 RealTimePCR IF 5 006 90 谢谢 91