Nghiên cứu cố định kháng thể HCG trên đế polystyrene sử dụng trong phân tích beta-HCG
TÓM TẮT
Phân tích nồng độ beta-hCG có ý nghĩa quan trọng trong chẩn đoán và sàng lọc sơ sinh. Trong
nghiên cứu này chúng tôi tối ưu hóa các điều kiện đính kháng thể hCG lên đế polystyrene (PS)
bằng phương pháp hấp phụ để sử dụng phân tích beta-hCG bằng kỹ thuật miễn dịch huỳnh quang.
Sử dụng kết hợp kháng thể hCG đánh dấu với Eu(III) và dung dịch tăng cường tín hiệu huỳnh
quang chúng tôi đã lựa chọn được điều kiện hấp phụ tối ưu là nồng độ dung dịch là 2,5μg/L, thời
gian hấp phụ là 24 giờ. Hoạt tính của kháng thể hCG cố định trên đế PS thay đổi không đáng kể
khi lưu giữ ở 4oC trong 3 tuần. Quy trình phân tích sử dụng đế PS cố định hCG có độ chọn lọc đặc
hiệu với beta-hCG, có độ lệch trung bình -2,1% so với Kit phân tích chuẩn, có giới hạn phát hiện
(LOD) và giới hạn phân tích (LOQ) lần lượt là 11,9 và 17,9 ng/ml. Kết quả này cho phép sử dụng
quy trình phân tích tự xây dựng dựa trên đế PS cố định hCG để phân tích beta-hCG với độ chính
xác cao, chi phí thấp với công nghệ hoàn toàn chủ động.
thời gian ủ mẫu trong b) là 24h Để tìm điều kiện tối ưu cho quá trình cố định kháng thể hCG trên bề mặt giếng PS, chúng tôi thay đổi nồng độ hCG trong dung dịch hấp phụ ban đầu và thay đổi thời gian lưu rồi tiến hành đo huỳnh quang với các nồng độ kháng nguyên hCG chuẩn. Hình 2 là kết quả sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang theo nồng độ kháng nguyên hCG ở các điều kiện cố định kháng thể hCG khác nhau. Có thể thấy trên hình 2a, ở thời gian ủ ngắn, như 2h, cường độ huỳnh quang không biến đổi tuyến tính theo nồng độ của kháng nguyên hCG. Điều này là do mật độ kháng thể hCG cố định trên đế PS không ổn định từ mẫu này sang mẫu khác ở thời gian ủ ngắn. Khi tăng thời gian ủ mẫu, mật độ kháng thể hCG cố định được trên bề mặt PS tăng dần, thể hiện bởi cường độ huỳnh quang tăng, và đạt giá trị bão hòa sau thời gian 20h. Do đó, chúng tôi lựa chọn thời gian ủ mẫu là 24h cho tất cả các thí nghiệm tiếp theo. Hình 2b thể hiện sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang theo nồng độ kháng nguyên hCG khi thay đổi nồng độ của kháng thể hCG trong dung dịch hấp phụ và giữ nguyên thời gian ủ mẫu là 24h. Có thể thấy rằng, ở tất cả các nồng độ kháng thể hCG khảo sát, cường độ huỳnh quang tăng tuyến tính theo đồng độ kháng nguyên hCG. Kết quả này phù hợp với kết luận về sự hấp phụ bão hòa của kháng thể hCG trên bề mặt PS ở thời gian 24h trên hình 2a. Cường độ huỳnh quang đạt cực đại trên khoảng nồng độ kháng nguyên hCG khảo sát khi nồng độ kháng thể trong dung dịch hấp phụ là 2,50 μg/ml. Có thể ở nồng độ hCG cao hơn đã dẫn tới sự hấp phụ đa lớp xếp chồng lên nhau làm giảm mật độ của các vị trí hoạt động, vị trí sẽ bắt cặp với kháng nguyên hCG, trên bề mặt. Từ kết quả hình 2b, chúng tôi đi đến kết luận nộng độ hấp phụ tối ưu của kháng thể hCG là 2,50 μg/ml. Tạ Văn Thạo và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 117 - 123 Email: jst@tnu.edu.vn 121 0 1 2 3 2000 2200 2400 2600 2800 P L I n te n s it y ( c o u n ts /s e c ) x 1 0 0 0 Time (week) a) b) 2200 2400 2600 2800 3000 3200 P L I n te n s it y ( c o u n ts /s e c ) blank PAPP-A AFP Free -hCG Hình 3. a) Ảnh hưởng của thời gian lưu đến cường độ huỳnh quang đo trên mẫu kháng nguyên hCG chuẩn. b) Cường độ huỳnh quang khi thực hiện quy trình phân tích trên mẫu trắng (blank) và trên một số loại protein khác nhau như PAPP-A, AFP, và β-hCG tự do Để đánh giá độ bền của lớp kháng thể hCG cố định trên bề mặt PS, chúng tôi lưu mẫu ở 4oC trong túi nilon kín. Sau các khoảng thời gian lưu khác nhau, đế PS có hCG cố định được sử dụng để tiến hành đo cường độ huỳnh quang với mẫu kháng nguyên hCG chuẩn có nồng độ 1030 ng/ml. Kết quả đo cường độ huỳnh quang trên 10 đế PS khác nhau được trình bày trên hình 3a. Có thể thấy, cường độ huỳnh quang trung bình giảm dần, giảm khoảng 5% sau 3 tuần lưu giữ. Giá trị này tương đương với độ lệch của cường độ huỳnh quang trong cùng một thời gian lưu chứng tỏ hoạt tính của kháng thể hCG được duy trì khá tốt trên đế PS khi lưu giữ ở 4oC trong túi nilon kín. Để đánh giá độ đặc hiệu của phương pháp phân tích dựa vào đế PS gắn kháng thể hCG, chúng tôi tiến hành phép phân tích lập lại sử dụng một số loại protein khác nhau như PAPP-A, AFP và β-hCG tự do để thay thế kháng nguyển hCG. Cường độ huỳnh quang được so sánh trên hình 3b trong so sánh với mẫu trắng (blank). Kết quả cho thấy, cường độ huỳnh quang thu được khi phân tích các mẫu protein chỉ tương đương với mẫu trắng, hay tương đương với 1% cường độ tín hiệu thu được khi phân tích hCG (xem hình 3a). Điều này chứng tỏ kháng thể hCG cố định trên đế PS bắt cặp đặc hiệu với kháng nguyên hCG. 0 2000 4000 6000 8000 10000 0 200 400 600 800 P L I n te n s it y ( c o u n ts /s ) hCG (ng/ml) Hình 4. Đường chuẩn sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang vào nồng độ hCG. Hình 4 trình bày cường độ huỳnh quang theo nồng độ hCG và đường chuẩn. Phương trình đường chuẩn được xác định bằng phương pháp tối ưu hóa cường độ tín hiệu huỳnh quang ( y ) theo nồng độ ( x ) theo phương trình: 0 x ty y Ae ; trong đó 0y là cường độ huỳnh quang cực đại; t là nồng độ phân rã và A là thừa số trước hàm mũ. Các giá trị này được xác định bằng data fitting có trong phần mềm OriginPro 8 SR4. Để đánh giá độ tin cậy của phương pháp, chúng tôi đã tiến hành phân tích ngẫu nhiên các mẫu hCG và so sánh đối chứng với kết quả được phân tích theo quy trình chuẩn; kết quả được tổng hợp trong bảng 1. Có thể thấy rằng kết quả phân tích kháng nguyên hCG bằng phương pháp xây Tạ Văn Thạo và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 117 - 123 Email: jst@tnu.edu.vn 122 dựng trong nghiên cứu có độ tin cậy khá tốt, với sai lệch trung bình so với phương pháp phân tích chuẩn khoảng -2,1%. Sử dụng số liệu về tín hiệu huỳnh quang xác định trên mẫu trắng (hình 4b) và phương trình đường chuẩn (hình 5) giá trị giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn phân tích định lượng (LOQ) được xác định theo tài liệu [14 ] tương ứng là 11,9 ng/ml và 17,9 ng/ml. Kết quả này tốt hơn so với phương pháp phân tích miễn dịch huỳnh quang sử dụng hạt nano từ trong nghiên cứu [15]. Bảng 1. So sánh kết quả phân tích hCG mẫu thực Mẫu TN (ng/ml) ĐC (ng/ml) % sai khác Mẫu TN (ng/ml) ĐC (ng/ml) % sai khác HN01250419 810 870 -6,9 ND01270419 2437 2660 -8,4 HN02250419 4460 4473 -0,3 HN02270419 1787 1899 -5,9 HN03250419 1957 2107 -7,1 HN01050519 2513 2613 -3,8 HD04250419 510 477 7,0 HP02050519 2847 2633 8,1 HN05250419 4697 4400 6,7 HB03050519 1153 1192 -3,3 HN06250419 1220 1300 -6,2 HN01110519 803 790 1,7 HY01260419 1767 1907 -7,3 HN02110519 3207 3346 -4,2 HN02260419 1463 1600 -8,5 HN02110519 3475 3450 0,7 HN03260419 2380 2443 -2,6 HN03110519 2850 2787 2,3 VP04260419 1487 1457 2,1 HN04110519 1773 1847 -4,0 TN: Kết quả phân tích hCG theo quy trình thực nghiệm sử dụng đế PS cố định kháng thể hCG; ĐC: Kết quả phân tích hCG sử dụng KIT phân tích chuẩn. 4. Kết luận Trong bài báo này, chúng tôi đã nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện cố định kháng thể hCG lên bề mặt đế PS để sử dụng cho phân tích hCG theo cơ chế miễn dịch huỳnh quang. Điều kiện xác định được là nồng độ dung dịch hấp phụ là 2,5μg/L, thời gian hấp phụ là 24 giờ. hCG vẫn giữ được hoạt tính trên đế PS trong khoảng thời gian từ 1 đến 3 tuần khi được bọc kín và lưu giữ ở 4oC. Quy trình phân tích miễn dịch huỳnh quang sử dụng đế PS gắn kháng thể hCG có độ chọn lọc đặc hiệu với kháng nguyên hCG; có giới hạn phát hiện và giới hạn phân tích . Kết quả phân tích hCG trên mẫu thực tế cho độ sai lệch trung bình -2,1% so với quy trình chuẩn. Lời cám ơn Nghiên cứu này được tài trợ từ nguồn kinh phí đề tài cấp Bộ, kinh phí KHCN của Trường ĐHSP Hà Nội 2 cho đề tài mã số: B.2018-SP2-13. Cảm ơn công ty ChemedicVN đã tài trợ chi phí phân tích các mẫu hCG đối sánh. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Glycoprotein hormones alpha chain precursor - Homo sapiens. UniProt accession number P01215. UniProt Consortium. [2]. Choriogonadotropin subunit beta 3 - Homo sapiens. UniProt accession number P01233. UniProt Consortium. [3]. D. Lachlan Hay, “Placental histology and the production of human choriogonadotrophin and its subunits in pregnancy”, British Journal of Obstetrics and Gynaecology, T.95, tr.1268-1275, 1988. [4]. A. Schumacher, K. Heinze, J. Witte, E. Poloski, N. Linzke, K. Woidacki, A. C. Zenclusen, “Human chorionic Gonadotropin as a central regulator of pregnancy immnune tolerance”, The Journal of Immunology, T.190, pp. 2650-2658, 2013. [5]. A. S. Bansal, S. A. Bora, S. Saso, J. R. Smith, M. R. Johnson, M-Y. Thum, “Mechanism of human chorionic gonadotrophin-mediated iummunodulation in pregnancy”, Expert Review of Clinical Immunology, T.8, S.8, pp. 747-753, 2012. [6]. U-H. Stenman, A. Tiitinen, H. Alfthan, L. Valmu, “The classification, functions and clinical use of different isoforms of HCG”, Human reproduction update, T.12, pp.769-784, 2006. [7]. Laurence A. Cole, “Antibodies and hCG tests”, in Human Chorionic Gonadotropin (hCG), Elsevier, second edition, 2015, pp. 313-320. Tạ Văn Thạo và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 117 - 123 Email: jst@tnu.edu.vn 123 [8]. Laurence A. Cole, “Problems with today’s hCG pregnancy tests”, in Human Chorionic Gonadotropin (hCG), Elsevier, second edition, 2015, pp. 323-334. [9]. Luigi Cinquanta, Desré E. Fontana, Nicola Bizzaro, “Chemiluminescent immunoassay technology: what does it change in autoantibody detection?”, Autoimmun Highlights, T.8, tr9, 2017. [10]. Weiping Qian, Danfeng Yao, Fang Yu, Bin Xu, Rong Zhou, Xiang Bao, Zuhong Lu, “Immobilization of Antibodies on Ultraflat Polystyrene Surfaces”, Clinical Chemistry, T.46,S.9, pp.1456-1463, 2000. [11]. K. R. Blomberg, V-M. Mukkala, H. H. O. Hakala, P. H. Makinen, M. U. Suonpaa, I. A. Hemmila, “A dissociative fluorescence enhancement technique for one-step time-resolved immunoassays”, Analytical and Bioanalytical Chemistry, T.399, pp. 1677-1682, 2011. [12]. T. K. Christopoulos, E. P. Diamandis, “Fluorescence immunoassays”, in Immunoassay, Academic Press, pp. 309-335, 1996. [13]. M. Hogmander, C. J. Paul, S. C. Elina, H. V. Eskonen, T. Pahikkala, S. Pihlasalo, “Luminometric label array for counting and differentiation of bacteria”, Analytical Chemistry, T.89, S.5, pp. 3208-3216, 2017. [14]. A. Shrivastava, V. B. Gupta, “Methods fof the determination of limit of detection and limit of quantitation of the analytical methods”, Chronicles of Young Scientists, T.2, S.1, pp.21-25, 2011. [15]. Ng. T. B. Việt, T. V. Thạo, Ng. B. Ngân, Ng. V. Minh, “Nghiên cứu ứng dụng nano từ trong phân tích beta-hCG”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, T.50, tr. 96-99, 2019.
File đính kèm:
- nghien_cuu_co_dinh_khang_the_hcg_tren_de_polystyrene_su_dung.pdf