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写在前面
19世纪下半叶,科学家们从免疫动物和传染病病人的血清中发现一种物质,具有能特异地结合病原体及其产物的能力,他们把这种物质称为抗体,并且把能引起抗体产生的物质称为抗原。1896年,Vidal根据伤寒病人的血清能与伤寒杆菌发生特异凝集这一现象,建立了肥达反应,成为实验室诊断伤寒的有效指标。一个多世纪以来,根据抗原抗体结合能产生多种反应,如凝集反应、沉淀反应、溶血反应、补体参与的反应、中和反应等,科学家在这些反应原理的基础上发明了各种技术,这些经典的免疫学技术被广泛地用于病原菌鉴定、传染病诊断和流行病学调查。
一、关于免疫测定
免疫测定(immunoassay)是指用特异性抗体(或抗原)测定生物样本中感兴趣的分析物(analyte),通过标记使其得以示踪、可见、显色或发光的技术。
免疫测定技术的诞生和发展基于免疫学反应的基本原理,同时也得益于物理学、化学、生物学等专业的科学理论基础。许多学者认为,免疫测定的发展步伐其实远远地快于现代工业制造业、制药以及环境保护等领域的发展,成为当今发展最快、最为先进的生物学技术之一,在临床医学、生物学、药学,乃至食品技术、法医毒理学、农用化学物、环境监测等研究中都有极广泛的应用。
根据免疫测定的定义,目前公认的现代免疫测定技术发端于20世纪50年代,也就是放射免疫测定(radioimmunoassay,RIA)技术的诞生。放射免疫测定的发明者是Solomon Berson和Rosalyn Yallow,他们用放射性核素 131I标记胰岛素,开创了用标记抗体定量测定体内微量物质的先河,尽管发明者当时的研究目的并不是为了发明一种检测技术,但这项成就于1977年获得了诺贝尔生理学或医学奖。20世纪60年代,Stratis Avrameas和José Uriel教授等发明了酶标记免疫技术,用酶替代了放射性核素标记抗体。70年代末期以来,不断有新型标记物被发现而用于抗体的标记,从而陆续有了各种免疫测定技术问世,如荧光免疫技术、化学发光免疫技术、固相膜免疫分析技术等,使得几乎所有具抗原性和半抗原性的生物标志物都可以被测定,这些技术也成为临床免疫学检验中的主流技术。
20世纪80年代中期,美国国会在科学家的建议和推动下,批准启动了“人类基因组计划”,该计划出资30亿美元,旨在阐明人类基因组中31.6亿(3.16×10 9)碱基对的全部序列和基因结构,希望能以此为突破口,解码人类生命的奥秘。“分子生物学”作为一门独立的新兴学科在这样一个庞大的研究计划出台的契机下,得到了迅猛的发展。当时有许多科学家或者加入了“基因组计划”的研究队伍,或是转变了原本的研究方向,从蛋白质分析技术平台转向为更多地用分子生物学理论与技术平台,从核酸与基因层面寻找研究答案。那个时期我正好在国外学习,我看到许多实验室中用于研究蛋白质的经典技术平台与精良设备被弃置一旁,实验室腾出可观的场地用于添置分子生物学研究的设备,而一些仍在坚持蛋白质研究的课题组被紧缩在狭小局促的空间内,成为实验室非主流研究力量,甚至于一些身怀蛋白质研究“绝技”的技师们看上去似乎也不再那么忙碌而充实了……。人们一度认为,人类基因组研究结果的公布对于在医学研究和临床实践中起主导地位的免疫学分析这一工具就是一个终结信号,例如 The Immunoassay Handbook的作者David Wild甚至也以为,他这本专著的第3版可能就是最后的一个版本了。
然而,人的基因组中仅仅只有大约25 000个基因,这说明一个基因能编码多个蛋白质及其变异体(variant),这一令人惊讶的发现使基因组计划延伸到了蛋白质水平,产生了蛋白质组学(proteomics)这一新的概念和研究领域。基于免疫学反应原理的各种分析技术,包括免疫测定,又重新回到了人们的视线中。作为蛋白质研究的有力工具,免疫学分析与测定能帮助科学家追踪细胞内代谢通路和调控机制,理解基因如何调控错综复杂的生物学功能以及回答基因的表达是如何得以控制的。上述提及的David Wild本人也没有预料到,他的专著在2013年又进行了第4版发行,与第3版相比,内容有了明显的补充和更新。
在临床医学研究和实践中,免疫测定技术得到不断发展和完善,新的生物标志物不断被发现,体内一些十分微量的物质因之得以被检测出来。因此,免疫测定被认为是生物技术中一个卓著的例子,它可以对一份复杂的生物样本中一万亿个物质中的一个进行定量测定而不需要预先纯化样本,甚至可以测定浓度低至10 -21摩尔的物质。这些发现与成就极大地促进了基础医学与临床医学的发展,也使免疫测定成为重要的研究和诊断疾病的工具。
免疫学技术发展历程中,一些里程碑式的发明值得我们铭记,例如放射免疫测定、酶标记免疫测定技术等。
放射免疫测定(radioimmunoassay,RIA)
20世纪50年代,流行的观点认为糖尿病的起因可能是由于胰岛素过度的酶降解(enzymatic degradation),而非现在普遍认为的是由于胰岛素分泌的绝对不足。放射免疫测定的发明者Rosalyn Yallow和Solomon Berson是美国纽约Veceran Administration Hospital一个研究小组的成员,他们当时的研究就是为了证明Dr.I.Arthur Mirsky提出的胰岛素过度降解这一观点。他们把 131I输注糖尿病和非糖尿病者,观察碘标记的胰岛素在这两组个体内缓慢降解并消失的速率,想了解这两者之间降解和消失的速率是否不同。他们使用分离技术证明了受药个体中结合了胰岛素的蛋白质实际上是一个抗体,而这个观点在当时并不能被广泛接受,他们撰写的论文先是被 Journal of Clinical Investigation继而又被 Science拒绝发表。Berson和Yallow教授当时认为他们的发现主要在于其医学应用价值,因为在20世纪20年代,胰岛素已经被用于病人,但是没有人意识到其在体内会发生免疫反应,而免疫测定技术的建立只是他们研究的副产品。
两位教授在1956年设计了放射免疫测定的原理,于1959年发表了第一篇描述免疫测定技术的论文。发明者把这个技术称之为免疫测定(immunoassay),后又称其为放射免疫测定(radioimmunoassay),虽然这个名称在逻辑上很符合其技术的原理,但是发明者事后认为这个称呼比较绕口,因为很快就被大家以简称RIA代替了其全称。他们后悔为什么当初未给这个技术取个使人更容易记和说的名称。RIA的发明者并没有为放射免疫测定这个发明申请专利,发明者之一的Rosalyn Yallow教授是一位女科学家,她说她小时候的“闺蜜”们大多崇拜的是电影明星,而她从小就敬仰居里夫人。她认为作为科学家,就应该向居里夫妇那样,致力于科学的发现是为了更好地造福于人类,而不是为了获取个人利益。当两位发明者意识到他们的新技术具有广阔的应用潜力时,他们认为应该毫无保留地公开研究成果,他们每年举办讲习班,让全世界的科学家到他们的实验室分享他们的发现和经验,并帮助他们建立自己需要的相关试验。这也就解释了为什么免疫测定这个技术能够这样快地扩展到许多国家、这样快地被用于检测其他各种物质,以及为什么会有这么多的企业参与了免疫测定产品的研发和生产。
酶标记免疫测定(enzyme immunoassay,EIA)
由Stratis Averameas教授和他的同事José Uriel教授于1966年发明。20世纪80年代中期,我很幸运地成为当时国家教委派往发达国家攻读博士学位的成千上万名留学生中的一员。我留学经历中的第一个实验室,就是法国巴斯德研究所“免疫细胞化学”实验室,实验室主任就是Avrameas教授。Avrameas教授是一位原籍希腊的免疫学家,中等个子,我记忆中最深刻的是他那双慈祥和善的蓝眼睛,直到现在我也不知道他那时候的实际年龄,只是觉得他看上去是一位长者,但是精力却十分充沛。只要不外出,在实验室一天的工作忙完之际,教授就到各个研究组“闲聊”,了解研究进度,讨论相关问题,从中发现创新的闪光点。他的研究方向是证明体内“天然抗体”的存在及其产生机制。我记得我每天与各种纯品系的小鼠打交道,所接触的研究技术主要是免疫动物、抗血清的纯化、ELISA技术、细胞培养和细胞化学等方面的实验。由于自己对这个研究方向不是很感兴趣,进展并不明显,加之那时候我也和大多数人一样,向往从事与分子生物学有关的课题研究,所以在一年之后我便离开了Avrameas教授的实验室,以后便没有机会再见到过他。
酶标记免疫测定技术的发明成为一个重要的事件,在于用酶替代了放射性核素标记抗体(或抗原),避免了放射性物质污染环境的问题。尽管有学者认为,在经典的放射免疫试验中,所用的放射活性核素的量一般为20nCi/测试管,以 125I标记抗体为例,考虑到其半衰期,放射性废弃物的处理问题几乎可以忽略。酶免疫测定是利用酶能高效地催化反应的专一性和抗原抗体反应的特异性相结合的技术,酶标记的物质既保留了其免疫学活性,又能发挥酶对底物的催化活性,通过酶催化底物产生显色反应,对抗原(或抗体)进行定位分析或是定性、定量测定。在此基础上,又衍生出了酶免疫组织化学技术,两者统称为酶免疫技术。20世纪70年代,瑞典学者Peter Perlmann和Eva Engvall、荷兰学者Anton Schuurs和Bauken Van Weemen分别报道了一种后来被业内人士觉得是耳熟能详的称之为酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)的技术,这个技术的特点之一就是使抗体或抗原结合到某种固相载体表面并保持其免疫活性,也就是形成固相的抗体或抗原。我们现在普遍使用的96孔反应板也被称作“Terasaky micro-well plate”,是由一名叫做Terasaky的日本学者发明的。1980年前后,Terasaky教授来中国作学术访问,曾经来到现在的上海交通大学医学院上海市免疫学研究所作学术报告和演示在微孔板内进行ELISA反应。那时我还是一名刚参加工作的小助教,在那里我第一次看到了Terasaky教授带来的微孔反应板和了解了ELISA。
1980年前后,文献库中应用EIA的研究论文数量显著上升,而应用RIA的研究报道数量则持续走低。但尽管如此,统计资料显示在20世纪90年代早期EIA和RIA仍然占所有免疫测定研究报道的70%以上,应用依旧十分广泛。
20世纪70年代以来,免疫测定的核心元素开始经历了许多关键性的改进和发展:检测信号从放射活性发展为酶活性的、再又发展为化学发光性质的;抗体的制备从传统的免疫动物获得抗血清的分离纯化到用杂交瘤技术生产单克隆抗体,现在又有了基因工程重组抗体;诊断试剂中抗体的选择从单一的多克隆抗体到多克隆/单克隆抗体的组合使用,也有一个以上单克隆抗体的组合使用。试验中所涉及的分离技术从抗体沉淀和离心、乳胶颗粒离心发展到应用顺磁性颗粒进行磁性分离,而均相测定技术的出现便完全不再需要分离这一步骤了。这些发展使得免疫测定的特异性和敏感性得到提高,检测速度更快,样本用量也越来越少。临床检验实验室根据各自不同条件和需要,选择不同的检测技术和平台,如ELISA(国外也有专家认为更应该称其为“酶标记的固相免疫测定”)、荧光免疫测定(如时间分辨荧光免疫测定)、化学发光免疫测定(如化学发光酶免疫测定、电化学发光免疫测定)等。如今,相当一部分临床检验实验室在很大程度上已经用自动化的化学发光测定技术代替了ELISA技术,因为前者的试剂稳定性更好而且检测信号产生得更快,更能满足临床检测的要求。而今,免疫测定呈现多样化的发展:测定能力有定性、定量与半定量测定;测定平台包括手工、仪器、全自动化、POCT、高通量测定,实验室可以根据需要选择。
虽然与人类基因组计划的大众知晓程度相比,免疫测定的创新发展并不为大众所了解,但是免疫测定市场产生的效益显著地大于所有基因诊断相关产品的总和。还有,2013年的统计资料显示,全球免疫测定市场销售额至少为200亿美元,这个数字为当年所有计算机和电子游戏产品销售总额的70%,由此可以想见免疫测定在实际应用中的广泛性和重要性。
尽管质谱(mass spectroscope,MS)技术原理并不基于免疫学反应,但是我认为在本书的前言中还是有提及的必要。从目前分析和检测技术的发展趋势看,在方法学上能从混合物(如生物样本)中特异地检测出某一物质、最有可能与免疫测定技术相竞争的技术恐怕就是质谱技术了,当然目前质谱技术还并不适合较大量样本的分析和人群筛查。令人感兴趣的是,近年来关于液相层析-串联质谱(LC-MS/MS)技术建立起适合于临床应用性分析平台的报道和前瞻性述评越来越多,已经可以用此技术对部分多肽和蛋白质进行定量,例如血管紧张素I、缓激肽、葡萄糖依赖的促胰岛素肽(GIP1-42)、胰高血糖素样肽1(GLP-1)等和一些蛋白质如ApoA、ApoE及其同种型、载脂蛋白、胰岛素样生长因子、甲状旁腺激素、胃蛋白酶等。另外还有学者认为,LC-MS/MS技术能显示其巨大应用前景的是对治疗性单克隆抗体的定量,目前生物治疗市场中治疗性单克隆抗体占有主导地位,而在过去的20年中,已经有大约20余种治疗性单克隆抗体被美国FDA批准使用。
与LC-MS/MS技术相比,目前免疫测定仍然具有颇多优势,如便于操作和较高通量等,而LC-MS/MS的自动化问题、样本的预处理等问题都是在技术本身的发展过程中需要面对的。因而,免疫测定不会立刻被LC-MS/MS技术所替代。我们在临床应用时,无论选择哪种技术,都应该首先基于检测的目的考虑,考虑所选技术的检验结果能否回答临床提出的问题;当然检测通量、成本效益比、操作的易接受性等,都是实验室在选择检测平台时所要考虑的因素。
免疫测定的临床应用价值主要体现在对于疾病的辅助诊断、判断病情预后、疗效监控和人群筛查几个方面。但是还有一些如抗原+抗体联合检测、抗原/抗体确证试验、抗体亲和力试验等能给医生在对一些病人的临床症状不够典型、检测结果不够明朗、病情难以明确诊断之际提供极有诊断价值的信息,帮助医生正确处理。
抗原+抗体联合检测
感染病原体后,人体的免疫系统需要经过一段时间才能产生抗体,病原体抗原往往先于抗体出现在血液中,因此抗原抗体联合检测试验可有效缩短检出感染性疾病的窗口期。目前针对人类免疫缺陷病毒(HIV)和丙型肝炎病毒(HCV)的抗原抗体联合检测最为常见。以HIV抗原抗体诊断试剂盒(ELISA法)为例,样本中的HIV-1和HIV-2抗体采用双抗原夹心法检测,而P24抗原则采用双抗体夹心法检测。检测抗体的包被抗原和酶标记抗原为混合重组HIV抗原,但其中不含P24抗原;检测抗原的包被抗体和酶标记抗体均为P24抗体,酶标记抗体通常会采用生物素-亲和素系统。通过检测P24抗原,可将检出HIV感染的窗口期缩短1~2周。
抗原/抗体确证试验
免疫测定所基于的抗原抗体反应虽然具有高度的特异性,但由于存在各种内源性或外源性干扰因素,仍不免产生一定比例的假阳性反应。尤其是一些重要的感染性疾病,筛查所用的免疫测定试验要求尽可能不出现漏检,所以设定的临界值(cutoff value)较低,特异性更不可能达到100%,此时就需要对筛查试验呈阳性反应的样本作进一步补充试验(确证试验),以排除假阳性。
抗原确证试验
抗原确证试验是用来对抗原检测呈阳性反应的样本进行确认,以明确样本内是否真正含有相应抗原。临床上对乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)的确证试验最为常用,对HIV P24抗原的确证则较少采用,后者往往通过核酸检测来证明HIV抗原的存在。抗原确认试验的原理为中和试验,以HBsAg的检测为例:试验时要分别设立对照管和检测管,检测管中先加入HBsAb特异性抗体与样本进行孵育,而对照管中则加入不含HBsAb抗体的缓冲液。之后在检测管和对照管中分别加入HBsAg检测所需的试剂进行免疫测定。若样本中含有HBsAg,则会与检测管中的HBsAb发生中和,最终得到的检测信号强度会明显低于对照管;而当样本中不含HBsAg时,则中和反应不会发生,检测管与对照管测得的信号强度相近。通过比较检测管与对照管的检测信号强度,就可以确定样本中是否真正存在HBsAg。若用于筛查的免疫测定得到强反应性的结果,此时出现假阳性的可能性很小,因此中和试验多用于弱反应性样本的确证。
抗体确证试验
抗体确证试验多用于对重要传染病病原体感染人体后所产生的抗体进行确证,包括HIV抗体、HCV抗体、梅毒螺旋体(TP)抗体、幽门螺杆菌(HP)抗体等,其中尤以HIV抗体的确证最为重要,是国家法定诊断程序的重要组成部分。抗体确证试验的方法学为免疫印迹试验,样本中如果存在特异性抗体,会与反应膜条上的相应抗原结合,再通过酶标记的抗抗体和底物进行显色。抗体确证试验通常需要有两个以上的特异性抗体条带都显色才能确认感染了对应的病原体,若只出现一个特异性抗体条带,通常判定为不确定,需要进行后续的随访检测。
抗体亲合力检测
机体感染病原体后,初次免疫应答后产生的抗体,通常为低亲合力(有功能的亲和力),经过数周或数月后经过亲和力成熟的过程,其与抗原的互补更好,而成为高亲合力抗体。低亲合力抗体的检出通常反映为急性或近期感染;而高亲和力抗体则提示继往感染或复发感染。抗体亲合力试验最常用于优生优育TORCH(弓形体、风疹病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒及其他感染的项目缩写)抗体的检测。当IgM测定为阴性而IgG为阳性时,需要通过IgG抗体亲合力的检测来判断是否为急性或近期感染,从而为临床处置提供重要的依据。就临床意义而言,又以弓形体和巨细胞病毒IgG抗体亲合力试验最有价值。以巨细胞病毒IgG抗体亲合力检测为例,每个样本的检测需要两孔,分别作为对照孔和检测孔。平行加样后,对照孔和检测孔都将形成“固相抗原-IgG抗体-酶标记二抗”的复合物。检测孔中若存在低亲和力IgG抗体,其中的解离剂使其从固相抗原上解离下来,致含有低亲和力IgG抗体的检测孔的吸光度明显低于对照孔;若检测孔的最终吸光度与对照孔相比下降不明显,则提示样本未检测到低亲和力IgG抗体。
二、关于这本书
我第一次见到陶义训教授是在一次课堂上,那是20世纪80年代前半期,陶教授正为当时的上海第二医学院(后于1985年更名为上海第二医科大学,也即现在的上海交通大学医学院)法语班学生讲授生物化学课。陶教授深厚的法语功底、渊博的专业知识、深入浅出的教学方式和他本人谦逊儒雅的谈吐和风度深深地感染了在座的所有学生,也包括我这个旁听生。陶教授那时是上海市医学化验所(上海市临床检验中心的前身)的副所长,作为我们国家著名的实验诊断学和临床免疫学专家,被上海第二医学院特聘为教授,为法语班学生讲授生物化学和免疫学课程。1983年学校创办医学检验系,这是全国最早开设医学检验专业本科教育的5所高等院校之一,陶义训教授被聘为首任检验系副主任,正主任是我国著名的临床血液学专家、时任附属仁济医院血液科主任的潘瑞彭教授。陶教授也在那时成为我校临床检验诊断学的研究生导师,我们这些编者中的几个与陶义训教授的师生情谊即源于此。
陶义训教授1951年毕业于上海震旦大学医学院,此校于1952年国家院系调整时与圣约翰大学医学院、同德医学院组建成上海第二医学院。陶义训教授一生致力于免疫诊断研究,在这个领域做出了卓越的贡献。他毕业后先是在中国人民解放军医学科学院生物化学系从事血浆蛋白免疫化学和血吸虫病的研究工作,率先在国内建立了纸上电泳和免疫电泳方法。1957年调中国医学科学院寄生虫病研究所,从事血吸虫蛋白代谢和血吸虫病的免疫诊断研究。陶教授曾在美国NIH从事生物化学检验、放射免疫测定和酶免疫测定研究,回国后在上海市医学化验所与WHO合作研究开发适合于发展中国家使用的免疫检测方法。
陶义训教授带领的团队在我国首先研制成功乙型肝炎标志物5种酶免疫诊断试剂,由他主持研究开发的化学交联胶乳免疫凝集试验、单克隆抗体妊娠试验和胶体金膜固相免疫测定等,在国内均居先进水平。陶教授主持的研究成果主要包括:《早早孕诊断的单克隆抗体二点一步酶免疫法》《诊断早早孕的金溶胶斑点法》《抗链球菌溶血素O快速诊断试剂盒》《免疫微球的制备与应用》《乙型肝炎酶免疫诊断试剂的研制和应用》《家用检孕卡制备与应用》《滴金免疫测定法及其应用研究》《用合成多肽抗原制备艾滋病试剂的研究》等,这些成果先后分别获国家科技进步二等奖、三等奖,国家卫生部科技成果乙等奖、国家计划生育委员会科技进步二等奖、上海市科技进步二等奖、三等奖。这些成果满足了临床对于疾病诊断、治疗和预防的需要,也推动了我国免疫诊断事业的发展。
陶义训教授不仅是著名的实验诊断学与临床免疫学专家,同时也是优秀的医学教育家。从20世纪80年代检验系建立的初始阶段,到21世纪的第一个10年,陶教授始终坚持在教学的第一线,直到84岁高龄,还在为检验系学生讲授临床免疫学检验课程,陶教授主讲“免疫测定”时还结合了他在这个领域多年的研究成果和经验积累,系统、精练、生动的讲解为学生和青年教师打开了了解并掌握免疫测定相关知识的大门。陶教授主编了医学检验专业《免疫学和免疫学检验》教材第1版和第2版,获得国家优秀教材和卫生部优秀教材奖,并评为“国家九五重点教材”,这本教材至今仍然被业内人士认为是免疫学检验教材的经典之作。
陶义训教授是一个学养丰富、在多领域都有深厚造诣的饱学之士。他是上海外国语学院主持集体编写的《法汉词典》的主要编撰者之一,由陆谷孙主编的《英汉大词典》的编者名单中,亦赫然列着陶教授的名字。
陶义训教授数十年来从不追逐名利,而是甘于淡泊,为人处世十分低调,为医学检验和医学检验教育事业执着地奉献了毕生精力,受到业内人士的广泛尊重和敬仰。陶教授为师仁慈,待人宽厚,作为陶老师的学生,我们始终以自己是陶老师的学生为幸、为荣,我们也时常提醒和勉励自己,要像陶老师那样做人、做事。
几年前,陶教授曾和我们聊到,目前免疫学检验相关技术发展很快,临床应用十分广泛,而我们能够参考的国内出版的书籍则不多,他希望我能牵头编写一本关于免疫测定方面的书籍。我知道编写一本这样的书其实难度很大,我也知道自己并不具备这个能力,包括专业能力和组织能力,加之本人的懈怠无为,这件事一搁就是数年。直到一年多以前,我与同门师弟妹和我的学生们聊起这件事,大家一致认为这是一件很有意义的事,一方面我们应该责无旁贷地实现陶教授的愿望,在他的主持下编写一本关于免疫测定的书,把当今快速发展的免疫测定相关研究、免疫学诊断试剂研发生产方面的进展介绍给读者,更何况编写的过程亦是我们自己学习和提高的过程;另一方面,我们认为这本书的编者一定应该是工作在临床免疫检验第一线者和从事免疫诊断试剂研发者,愿意把自己实践中得到的经验和得失与读者分享。尽管陶教授门下的学生很多,分布于国内外著名研究机构、研发企业和医学实验室,但我们还是决定由陶教授部分目前在国内工作的、在临床实验室从事免疫学检验、在免疫诊断试剂研发企业从事研发、生产的学生(简而言之,即免疫测定产品的使用者和研发者),以及学生的学生,组成编写队伍。作为陶教授学生的学生的学生,这一代虽然尚不够资格直接作为本书的编者,但是他们其中的几个也为编写本书所需的参考资料的搜集和整理等付出了努力。
本书的书名——《免疫测定》,是陶教授亲自拟定的,内容的大体框架得到陶老师的认可。这本书就是要紧紧地围绕免疫测定这个主题,以临床实验室进行免疫测定的流程为主线和抓手,对免疫测定基本原理、免疫测定所用试剂生产、免疫测定技术原理、免疫测定质量保证、免疫测定技术发展等相关主题展开归纳、介绍和讨论。我们的初衷是编写一本内容精练、结构紧凑、便于阅读的小书,为从事临床检验的人员、从事诊断试剂研发的人员、为需要用免疫测定进行科学研究的人员,也为对医学检验、免疫学、医学实验技术感兴趣的医学检验、临床医学、医学生物学专业本科生、研究生等在学习和工作中提供有价值的参考资料。
我们把介绍抗原抗体反应的基本原理作为本书第一章内容。这个章节究竟写些什么,也让编者颇费思量。经过反复考虑,编者围绕“免疫测定”这个主题,以不同于大多数编者的视野和思考角度分别就体内和体外的抗原抗体反应特性、参与免疫反应的物质以及影响免疫学反应的因素、免疫学检测的临床意义等进行了介绍,也是为全书的后续内容作了铺垫。
第二章就免疫测定所需的物质及其制备,如免疫原、抗体等的制备作了介绍。编者在第四节中列举了免疫原和抗体制备中常见的问题,这些也正是我们在科研实验过程中最常遇见的问题,希望对从事相关工作的人员有一定启发。
第三章主要介绍免疫标记技术,这部分内容是本书的特点之一。编者与我同一年入陶教授门下学习,数十年来一直坚持从事免疫测定技术的研究,尤其熟悉各种免疫标记技术。编者就其本身的工作经验,并参阅了许多国外资料,对目前应用广泛的各种标记技术就标记方法、标记物的鉴定和纯化等内容系统地进行了介绍。对于即使在临床实验室进行免疫测定而无需自己动手进行免疫标记的检验人员来说,这些内容也是值得了解和学习的。
第四章和第五章亦是本书的特点。至少到目前,国内还难以找到一本介绍商品化试剂研制和生产的参考书籍。这两章的编者毕业后十数年来在国内的免疫诊断试剂研发企业从事产品的研发、生产和技术推广,积累了丰富的经验。在第四章中,作者就免疫测定方法选择的原则、关键原材料的筛选和检测方法的建立、反应体系的优化、质控物和校准物的制备等方面进行了介绍;第五章则介绍了企业是怎样对其产品(定性试剂、定量试剂、校准物、质控物)的性能参数进行确定的。国内还较少见关于免疫测定诊断试剂研发制备及其性能确定的相关书籍,深入、全面地了解所用试剂的性能和相应参数,对于我们在实际工作中使用这些试剂的专业人员来讲,是十分必要的。
第六章“常用的免疫测定技术”和第七章“免疫测定的质量保证”主要由长期工作在免疫学检验专业第一线的人员来写,他们既有较为深厚的专业基础,又有实际工作经验的积累,但是要写好这两部分内容确属不易,因为国内外有太多的参考书籍。第六章作者凭据本人工作经验的积累,在对应用较多的免疫测定技术进行了分类的基础上,主要讨论各技术的原理、特点、优势和局限性。编者还专门列出了二节,就免疫测定中一些值得关注的问题展开了讨论,如免疫测定自动化中的相关功能(如携带污染、信号读取、自动追加检测等)、免疫测定中的前带现象的产生及其处理、试剂中采用单克隆抗体和多克隆抗体的优劣、多点定标和“专家定标”(master calibration)的特点,以及透射免疫比浊和散射免疫比浊法的特点及其适用性等。这些问题在免疫测定中一直颇受关注,但是在多数类似的书中鲜见把这些关注点归纳和集中在一起进行讨论,这是编者在经过反复酝酿之后结合自己多年学习和工作实践的经验归纳,也是这一章乃至全书的亮点之一。
尽管关于实验室质量保证的书籍多得数不胜数,但我们还是把“质量保证”作为本书的一个独立章节展开讨论,毕竟质量保证对于免疫测定至关重要。在本书的第七章,编者参考了较多行业规范、指南、各种质量控制的规范性文件,结合本人对这些问题的理解和实践经验,以临床实验室检验人员的视角,关注质量体系的建立和具体执行中遇到的相关问题。本章相对简略地讨论了分析前环节的质量控制,是因为编者基于篇幅有限,有必要把关注重点更紧凑地集中在免疫测定“分析中”室内质量控制的考虑。
本书的第八章,被定名为“免疫测定相关技术”。编者把一些基于免疫反应原理、目前进展较快、应用较为广泛的技术和方法放在本章作介绍。例如免疫组织化学和免疫细胞化学技术、基于免疫反应的细胞分离和检测技术;又如各类芯片技术、免疫共沉淀技术、免疫PCR技术、治疗性单克隆抗体、免疫传感器等。这些技术或者与免疫测定有紧密的联系,已经在临床诊断中广泛地应用,或者是目前在科学研究中用得较多,但亦具可见的临床应用前景。
本书的编写提纲经过编者们的反复酝酿、讨论和修改,稿件也是几经互审和终审。尽管编者均有深厚的专业底蕴、丰富的工作经验,还参考了大量国外专著、知名专家述评和有关免疫测定的研究报告,但是在编写过程中依然困难重重。所幸有陶义训教授多次亲临指教,有全体编写者严谨、务实的工作态度和齐心协力的合作精神,终究使这个长期处于酝酿状态的计划得以实施,使这本书得以出版。
我们满怀感激之心,感谢陶义训教授把我们领进了免疫学检验这个正处于蓬勃发展的领域的大门,并长期有幸聆听陶教授的教诲;我还要感谢我的同门师弟师妹,师侄、我的学生以及我们的学生的学生们,为本书能够付印所做出的努力。本书的编写过程还是同门手足团聚的过程,这个过程充满了情谊和美好,使我难以忘怀。
尤其要在此特别地表达我们诚挚感谢的是,卫生部临床检验中心副主任李金明研究员在百忙之中为本书作序,李主任审阅了全部原稿并对稿件中的错误给予了仔细点评和纠正。本书能得到李主任的悉心指导,实乃我本人和全体编者的荣幸。
本书的相关章节还得到我的同门师兄,上海交通大学医学院上海市免疫学研究所李伟毅教授的指点和把关;上海交通大学医学院附属瑞金医院施新明先生、上海昆涞生物科技有限公司杨卫冲先生、程伟志先生对本书“免疫测定的质量保证”章节做了具体修正和有益的补充。在此一并表示感谢。
同时,我们还要向人民卫生出版社编辑、设计装帧者等相关工作人员表示谢意,感谢他们为本书的出版所做的努力。
免疫测定领域发展极快,而编者们的水平和能力赶不上发展的速度。因此,本书对一些重要的理论和知识会有遗漏,对一些重要的观点难免会带有个人解读上的局限、偏差或错误,甚至本书在结构、提纲、内容的策划等方面亦有不足。在此,我们怀着极谦恭的态度,敬请读者对这本书中的错误和不足进行批评和指正,以帮助我们进一步提高。
樊绮诗
2017年5月