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第十一章临床免疫检测仪器首页→第十一章临床免疫检测仪器免疫分析和测定的对象是抗原或抗体，不论是经典的凝集反应还是现代免疫标记技术，其基础都是抗原抗体反应。很显然，在免疫分析技术中，获得优质、专一、高效价和高灵敏的抗体是任何免疫分析技术的物质基础。抗体研究领域的进展大致可分为3个阶段：（1）以1890年Behring发现白喉抗毒素--第一代多克隆抗体为代表，其特点是用抗原免疫动物来获得多克隆抗体；（2）以1975年Kohler创建杂交瘤技术制备单克隆抗体为代表；（3）以1994年Winter以基因工程方法制备抗体为代表，这是抗体研究领域出现的又一次技术革命。随着抗体技术制备的日趋进步和抗体载体/（标记物）的不断发现，可以预见，免疫学检测的内容将会越来越多，检测方法和设备也将不断推出，更新，由此对基础和临床免疫研究将起到极大的促进作用。本部分内容重点介绍目前国内外有关免疫分析仪特别是酶免自动分析技术的应用发展、抗体制备研究概况，免疫检测技术和新型抗体的研究进展。一、临床免疫分析仪目前，在实验室采用的免疫测定分析测定的技术主要有酶免疫、免疫比浊、化学发光、电子发光、荧光偏振以及时间分辨荧光免疫测定及相关自动免疫分析测定仪。各种不同原理的自动免疫测定分析仪在临床实验室中应用越来越广，大大减轻了实验室人员的劳动强度，也极大地提高了测定的准确性和重复性。国内自20世纪80年代生化自动分析仪即取得实际应用。而免疫测定因方法学的特殊性，自动化发展较迟，20世纪80年代后才有自动化分析系统问世。目前除放射免疫测定外，几乎所有的免疫测定方法均可进行全自动分析。除酶免疫测定外，基于其他原理的全自动免疫分析仪必须使用与仪器配套的测定试剂，而有些全自动酶免疫分析系统则属于开放式的，符合标准的各种品牌的ELISA试剂盒均可应用，这样的全自动免疫分析仪灵活性较好，也比较经济。而配套进口试剂一般都较为昂贵，从而限制了相应设备在基层实验室的应用。（一）全自动酶免分析系统酶联免疫吸附试验（ELISA，简称酶免试验）是一项现代医学检验基本的、常规的检测技术。酶免试验具有操作简便、技术可靠，特别是90年代末期抗体提纯和制备技术的高速发展，其灵敏度和特异性以及检测过程的自动化得到了不断提高与完善，酶免试验成为感染性疾病标志物（如肝炎、艾滋、致畸病原Torch）、肿瘤标志物及内分泌等各种临床免疫指标检测的重要技术。微孔板式酶标板检测仪器既酶标仪，在各类实验室已广为应用，而目前则向酶免自动操作系统发展；随着多任务软件，如O/S2，Unix及WindowsNT等操作平台的完善，满足现代实验室GMP/GLP要求的全自动酶标分析系统，正在世界各种实验室普及。目前，由于全面实验室自动化具有标准化、高效率、高质量的自动化与网络化特征，正成为临床实验室发展的新趋势。全自动酶免分析系统包括1.自动化样本处理酶免试验的样本处理必须基于批量化操作——96孔酶标板。为保障板内各孔标本孵育时间最小差异，一般采用8通道或12通道快速加样。因此全自动样本处理机是提高实验精度、提高实验效率和避免人为误差和差错的关键。第一代多功能样本处理机，开发于1985年上市的Microlab2200。这是一台基于机械臂运动和具有管路系统的稀释分配器（Diluter），采用8或12根固定距离的特弗隆探针，由单任务的BASIC程序控制的样本处理机。随着酶免试验的普及，基于管路稀释分配器原理的样本处理机得到快速发展，先后有数家厂商开发了十余种样本处理机，以满足实验室液体处理需要。如瑞士Microlab4000等。1989年又开发上市了以专利技术的可抛弃塑料活塞注射器（Micro-syringe）为原理的，无管路批量样本处理机MicrolabAT,试图满足更快的加样（12针）、无污染地加样、主动抛弃可能失去精度的加样针、摒弃不可预测的管路污染与稀释等实验室需求。1997年，AT系列增加改进为MicrolabATplus2型。这种原理的样本处理机，具有全面的标本质量系统、加样质量保障系统。样本处理自动化的最新技术进步，是于2000年8月推出的，第五代斯达尔全自动随机式批量样本工作站（MicrolabSTARTM,SequentialTransferAliquotingRobot）。其主要技术特征是：采用专利的压缩导入-O形环扩张（CO-RE）核心技术，实现标准加样的智能化、自动化；理想的加样体系——气动置换加样原理ADP的实现；实现任意加样动作编程同时使用不同的加样头（抛弃型加样尖和永久型探针）；实时实现液体双传感（△C-△P）技术；全方位液面传感应用，特别是解决了酶标板的液面监测世界难题；活性洗涤工作站（ActiveWashStation）进行平行洗涤加样针，是提高加样速度的关键；模块化、无管路、独立加样通道系统4——16通道，用户可以根据工作量进行升级；智能增强的容错纠错系统（SophisticatedErrorHandling）;实现全过程控制（TPC），全部步骤都在监控下运行，每个步骤都形成记录文件（TRACE），甚至对加样体积质量进行校验、备份，实现全自动GMP/GLP。目前，酶免试验样本处理设备已开始在全国血站系统普及，其中哈美顿AT数量最多。样本处理机还是酶免自动化所需主动标本识别（PositiveSampleID）条码阅读的基本设备系统。此外，样本处理机还有下列重要意义。*提高加标本速度与效率*减少操作人员劳动强度*使标本传染操作人员机会最小化*通过减少人为失误和改善加样精确度与准确性来改善检测分析质量*采用批量（batch）或随机（randomaccess）进行多种组合与多种模式检测全自动酶免分析系统的发展，经历了三个阶段：第一阶段：全自动酶免分析系统基本特征是单/双针加样系统与酶标板处理系统一体化，多数孵育位置少于4块板。由于加标本将占用较长时间（单针每板需15分钟，三块板通常需45分钟完成加标本工作），因此，第一代全自动酶免分析系统，被认为是“节约劳动力而不提高效率”。第二阶段：不含标本加样装置的自动酶免分析系统，通常也俗称“后处理系统”。全自动酶免分析系统的基本技术特征为非常任务和单一轨道。由于不能同时地处理二种过程（如洗板的同时，不能加试剂等），因此，其工作任务表（或时间管理器TMS）“堵车”现象仍无法避免，而造成处理过程不能严格执行，试验完成时间延长，或单纯执行试验时间表完成实验动作而不论试验效率。第三阶段：全自动酶免分析系统的基本特征是采用多任务、多通道，完全实现平行过程处理。典型产品为FAME（费米）全自动酶免分析系统。费米系统表现在：硬件上采用了综合模块化设计，广泛采用液体水平检测（LLD）技术、体积与重量传感、光学位置传感等实现了全过程控制（TPC），特别是专利的洗板液体传感器，确保了最佳洗板效果，是保障试验特异性的关键。在软件与功能上，目前仍是唯一的全自动GMP/GLP规范符合系统，如全面的系统跟踪记录（Traceability）与系统追溯（Trackability），标本/试剂加样校验（Sampleverification）及“自由任务管理”实现随时增加检测板。2.全自动酶免分析连体机全自动酶免分析仪器与生化分析自动化不同，酶联免疫反应是在预先包被了试剂的96孔酶标板上进行，加样速度越快，每个标本的孵育时间一致性越高，孔间差异越小。因此，医疗器械厂商不得不开发独立的、8——12通道的全自动样本处理机来满足这一技术要求。这就是“前处理设备”概念的由来。对比生化分析仪的试验反应过程，酶联免疫试验是十分复杂的。这就要求全自动酶免分析仪具备多任务平行处理能力，特别是要具备自由任务——资源管理系统，以保证随时增加任务菜单和急诊插入，并且要求酶免实验过程不受加样处理的影响。也就是说“后处理设备”必须相对独立于“前处理”，以实现最优反应过程（实验质量）和最大化分析生产力（throughput）。根据全自动酶免分析系统的处理模式，人们通常将全自动酶免分析系统的处理模式，人们通常将全自动酶免分析仪分成二类，即一体机，如Biro、AMP、Alisei、变色龙等；分体机，如AT和费米；斯达尔和费米；RSP和MPP3000；VIVICE和DIAS；RSP和BEP-lll等。2003年，瑞士采用最新的信息技术和实验工程技术，成功地实现了“前处理”全自动样本处理工作站，与“后处理”全自动酶标分析仪——即全自动酶免分析连体机，其保持了原来的前处理设备和后处理设备的特点同时，使用一台微机、一套操作系统实现了一人操作，实现由自标本加样、稀释到酶标孵育、洗板、加试剂、读数和结果打印全自动。同时，原来的前处理和后处理也可以独立工作。展望酶免实验室的自动化与标准化，是全面实验室自动化系统（LAS）的一部分。实现酶免试验自动化网络化，是涉及酶免加样（前处理）设备、酶免分析（后处理）设备与医学信息技术、实验室管理科学综合的崭新系统集成高技术，是迈向全面实验室自动化的重要基石。高分析生产力的酶免分析系统，快速发报告意味着快速诊断、快速治疗、将给患者与医院带来双重利益。实验室自动化的目标就是提高检验的质量，增收节支。可以预测，作为一项医疗服务竞争策略，酶免实验室自动化网络化将给中国新医疗服务体制下的医院酶免实验室带来新的优势与利益。二、基于制备技术的抗体类型免疫分析和测定的对象是抗原或抗体，不论是经典的凝集反应还是现代免疫标记技术，其基础都是抗原抗体反应。很显然，在免疫分析技术中，获得优质、专一、高效价和高灵敏的抗体是任何免疫分析技术的物质基础。以下介绍抗体制备和相关技术的进展。1.多克隆抗体在早期，传统的抗体制备的方法是将天然抗原经过各种途径免疫动物，因为抗原性物质具有多种抗原决定簇，所以其可刺激产生多种抗体形成细胞克隆，合成和分泌抗各种决定簇的抗体分子，故在血清中实际上是含有多种抗体的混合物，称这种用体内免疫法所获得的免疫血清为多克隆抗体，也是第一代抗体。此技术经过长期的实践，已发展相当的成熟，在免疫学诊断中，例如，其对血型和组织抗原的鉴定有着非常重要意义，其现在仍然在基础研究和体外诊断方面进行广泛应用。多克隆抗体也可研究与开发成抗体药物，例如，Thymoglobulin是美国Sangstat公司的产品，1999年，美国FDA批准了Thymoglobulin用于治疗肾移植手术的急性排异反应，2002年，加拿大也批准了Thymoglobulin。2000年9月，FDA还批准了Thymoglobulin作为Myelody-splasticSyndrome(MDS)的罕见病用药，其是用人的胸腺细胞免疫家兔后纯化其中的免疫球蛋白得到的多抗药物。2.单克隆抗体1975年，德国的学者Kohler和英国的学者Milstein将小鼠骨髓瘤细胞和经过绵羊红细胞(sheepredbloodcell，SRBC)免疫的小鼠脾细胞在体外进行两种细胞的融合，结果发现部分形成的杂交细胞既能继续在体外培养条件下生长繁殖，又能分泌抗SRBC抗体，称这种杂交细胞系为杂交瘤（hybridoma）。其是由识别一种抗原决定簇的细胞克隆所产生的均一性抗体，故称之为单克隆抗体。应用杂交瘤技术可获得几乎所有抗原的单克隆抗体，只要这种抗原能引起小鼠的抗体应答。这种用杂交瘤技术制备的单克隆抗体可视为第二代抗体。单克隆抗体由于其纯度高、特异性强，可提高各种血清学的方法检测抗原的敏感性和特异性。单克隆抗体的应用，其大大促进了对各种传染病和恶性肿瘤诊断的准确性。单克隆抗体亦可用于对各种免疫细胞等组织细胞表面分子的检测，这对免疫细胞的分离、鉴定和分类，以及研究各种膜表面分子的结构和功能，具有重要意义。但是这种单克隆抗体，其多是由鼠B细胞与鼠骨髓瘤细胞经过细胞融合形成的杂交瘤细胞分泌的，属鼠源性蛋白，进入人体会引起机体的排异反应；其完整抗体分子的分子量较大，在体内穿透血管的能力较差；其生产成本较高。英国剑桥大学的DrKarpas最近取得突破性的进展，成功地建立了人骨髓瘤细胞系Karpas707H，其与人B细胞融合后，能稳定高产地分泌全人抗体。此人-人杂交瘤技术克服了以前