Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИММУНОХРОМАТОГРАФИЧЕСКАЯ СЕРОДИАГНОСТИКА БРУЦЕЛЛЕЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНЪЮГАТА КОЛЛОИДНОГО ЗОЛОТА С ЛИПОПОЛИСАХАРИДОМ BRUCELLA ABORTUS

Сотников Д.В. 1
1 Институт биохимии им. А. Н. Баха Российской академии наук
В работе рассматривается метод иммунохроматографического анализа, примененный для серодиагностики (определения специфических антител) бруцеллеза крупного рогатого скота. Отличительной особенностью предлагаемого метода является использование конъюгата коллоидного золота с липополисахаридом (ЛПС) Brucella abortus и нитроцеллюлозной мембраны с иммобилизованным ЛПС Brucella abortus (а не конъюгата антивидовых антител с коллоидным золотом, как в традиционных иммунохроматографических серодиагностических системах). Благодаря наличию у антител нескольких валентностей происходит связывание ими одновременно меченного золотом и иммобилизованного на мембране ЛПС и формирование окрашенной полосы в аналитической зоне. Данный подход позволяет детектировать минимальные концентрации специфических антител на фоне более чем 90 %-ного избытка неспецифических, устраняя мешающее влияние последних на результаты анализа. Эффективность подхода подтверждена при тестировании группы из 39 коров. Показана корреляция результатов, получаемых предлагаемым методом и традиционным иммуноферментным анализом.
Brucella abortus
липополисахарид
иммунохроматография
1. Резникова Л. С., Эпштейн-Литвак Р. В., Леви М. И. Серологические методы исследования при диагностике инфекционных болезней. – М.: Медгиз, 1962. – 371 с.
2. Abdoel T., Dias I. T., Cardoso R., Smits H. L. Simple and rapid field tests for brucellosis in livestock // Vet. Microbiol. – 2008. – Vol. 130, № 3–4. – Р. 312-319.
3. Bronsvoort B. M. C., Koterwas B., Land F., Handel I. G., Tucker J., Morgan K. L., Tanya V. N., Abdoel T. H., Smits H. L. Comparison of a flow assay for brucellosis antibodies with the reference cELISA test in West African Bos indicus // PLoS One. – 2009. – Vol. 4, № 3–4. – Р. e5221.
4. Byzova N. A., Zvereva E. A., Zherdev A. V. Eremin S. A., Dzantiev B. B. Rapid pretreatment-free immunochromatographic assay of chloramphenicol in milk // Talanta. – 2010. – Vol. 81, № 3. – Р. 843-848.
5. Byzova N. A., Zvereva E. A., Zherdev A. V., Eremin S. A., Sveshnikov P. G., Dzantiev B. B. Pretreatment-free immunochromatographic assay for the detection of streptomycin and its application to the control of milk and dairy products // Anal. Chim. Acta. – 2011. – Vol. 701, № 3–4. – Р. 209-217.
6. Frens G. Controlled nucleation for the regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions // Nature Phys. Sci. – 1973. – Vol. 241. – P. 20-22.
7. Westphal O., Jann K. Bacterial lipopolysaccharides: extraction with phenol-water and further application of the procedure // Whistler R. L., Wolfan M.L., editors. Methods in Carbohydrate Chemistry. Vol. 5. – New York: Academic Press, 1965. – Р. 83-91.

Введение

Используемые в настоящее время методы диагностики инфекционных заболеваний направлены в основном на определение возбудителя заболевания и его антигенов либо на выявление иммунного ответа инфицированного организма на антигены возбудителя. К последнему типу относятся методы серодиагностики – определения специфических антител в крови. Несмотря на то, что современные аналитические методы обеспечивают крайне низкий предел обнаружения, в ряде случаев серодиагностический подход оказывается предпочтительным. Гуморальный иммунный ответ всегда сопровождается значительным повышением концентрации специфических антител в крови, делая сыворотку крови универсальным материалом для диагностики разнообразных инфекционных заболеваний [1].

Серодиагностический подход наиболее оправдан при первичных обследованиях, а поскольку для массового скрининга решающее значение имеет скорость получения результата, представляется перспективным сочетание серодиагностики с таким простым и экспрессным методом, как иммунохроматографический анализ (ИХА). Результат ИХА может быть получен за 10–15 мин непосредственно на месте отбора пробы, без дополнительного оборудования и привлечения высококвалифицированного персонала.

Существенным ограничением для применения иммунохроматографии в серодиагностике является необходимость без разделения реагентов выявлять специфические антитела на фоне многократного избытка неспецифических антител. В настоящей работе на примере тест-системы для определения специфических антител против липополисахарида (ЛПС) Brucella abortus рассматривается подход, позволяющий обойти данное ограничение.

Материалы и методы

1. Реагенты. В работе использовались кроличьи (RABIss) антитела против иммуноглобулинов крупного рогатого скота производства ООО «Имтек» (Россия), твин-20, азид натрия – «Sigma» (США), золотохлористоводородная кислота – «Fluka» (Германия), бычий сывороточный альбумин (БСА) – «MP Biomedicals» (США). Для изготовления иммунохроматографических тест-систем использовали набор mdi Easypack («Advanced Microdevices», Индия). Панель сывороток коров и липополисахарид Brucella abortus были предоставлены Национальным центром биотехнологии Республики Казахстан (Астана, Казахстан). Наличие или отсутствие противобруцеллезных антител в сыворотках было подтверждено методом иммуноферментного анализа. ЛПС получен методом водно-фенольной экстракции [7].

Все соли были аналитической или химической чистоты. Воду для приготовления растворов очищали на установке MilliQ («Millipore», США).

2. Иммуноферментная детекция специфических антител к ЛПС Br. abortus в сыворотках крупного рогатого скота. Сорбцию препарата ЛПС в лунках 96-луночного микропланшета «Greiner» (Германия) осуществляли в течение ночи при 4 °С из 100 мкл раствора с концентрацией 1 мкг/мл в 50 мМ карбонатном буфере, рН 9,6. Микропланшет четырехкратно отмывали 50 мМ К-фосфатным буфером, рН 7,4, с 0,1 М NaCl и 0,05 % Тритона Х-100 (PBST), после чего в лунки вносили по 100 мкл сывороток, разбавленных PBST от 1:100 до 1:100,000 с шагом 2, и инкубировали 1 час при 37 °С. Затем микропланшет повторно отмывали, добавляли по 100 мкл раствора в PBST моноклональных антител против IgG крупного рогатого скота, меченных пероксидазой хрена (160 нг/мл), и инкубировали 1 час при 37 °С. После отмывки микропланшета (трижды PBST и один раз – дистиллированной водой) определяли пероксидазную активность связавшейся с носителем ферментной метки. Для этого в лунки микропланшета вносили по 100 мкл субстратного раствора АБТС (0,4 мг/мл) в 50 мМ Na-ацетатном буфере, рН 4,5, с 0,01% Н2О2, инкубировали 15 мин при комнатной температуре и измеряли оптическую плотность при 405 нм (ОП405).

3. Получение коллоидного золота [6]. К 97,5 мл воды добавляли 1,0 мл 1 %-ного раствора золотохлористоводородной кислоты. Смесь доводили до кипения и при перемешивании добавляли 1,5 мл 1 %-ного раствора цитрата натрия. Кипятили 30 мин, затем охлаждали до комнатной температуры.

4. Нанесение реагентов на иммунохроматографические мембраны. Конъюгат коллоидного золота с ЛПС наносили на стекловолоконную мембрану в разведении, соответствующем ОП520=2,0, в объеме 11 мкл на 1 см полосы с помощью диспенсера IsoFlow фирмы «Imagene Technology» (США).

Для формирования аналитической зоны использовали препарат ЛПС Br. abortus. На 1 см полосы наносили 2 мкл препарата (1,0 мг/мл в дистиллированной воде).

5. Изготовление иммунохроматографических тест-систем [4, 5]. Полученные подложки и рабочие мембраны сушили на воздухе при 20–22 °C не менее 20 ч. Собирали мультимембранный композит, из которого получали полоски шириной 3,5 мм, используя автоматический гильотинный нарезчик Index Cutter-1 (“A-Point Technologies”, США). Тест-полоски помещали в пластиковые кассеты и герметично упаковывали в пакеты из ламинированной алюминиевой фольги с силикагелем в качестве осушителя с помощью запаивателя с миниконвейером FR-900 (“Wenzhou dingli packing machinery”, Китай).

Результаты и обсуждение

Традиционная схема иммунохроматографического анализа, применяемая для серодиагностики, предполагает взаимодействие всех антител, содержащихся в пробе, с конъюгатом коллоидного золота и реагента для связывания антител (обычно в качестве такового реагента используют антивидовые антитела, белок А Staphylococcus aureus или белок G Streptococcus spp.). После связывания части иммуноглобулинов в пробе конъюгат диффундирует по тест-полоске, и в аналитической зоне небольшая часть связанных иммуноглобулинов, специфичных к патогену, взаимодействует с иммобилизованным в аналитической зоне антигеном. Таким образом, сигнал ИХА (степень связывания окрашенной метки в аналитической зоне) в этом случае зависит не только от концентрации специфических антител, но и от общего содержания иммуноглобулинов в пробе, что не является диагностически значимым параметром и негативно сказывается на достоверности диагностики. Этот принцип лежит в основе разработанных на сегодняшний день ИХА тестов для серодиагностики бруцеллеза [2, 3].

В настоящей работе использован альтернативный подход, основанный на применении поливалентности антител. В данном формате ИХА коллоидное золото конъюгируется с тем же антигеном, который иммобилизован в аналитической зоне. Специфические антитела взаимодействуют разными валентностями с молекулами антигена, иммобилизованными на разных поверхностях: коллоидного золота и рабочей мембраны. В таком случае во взаимодействии принимают участие только специфические антитела.

В качестве антигена был использован ЛПС Br. abortus. Для определения предела обнаружения иммунохроматографических тестов использовали моноклональные антитела против ЛПС Brucella abortus. Чувствительность тестов составила 5 мкг/мл антител – как в буферном растворе, так и в сыворотке крупного рогатого скота, несмотря на то, что сыворотка содержит более 5 мг/мл общих иммуноглобулинов (рис. 1). Таким образом, предложенная тест-система позволяет выявлять менее 0,1 % специфических антител в пробе.

Рис. 1. Иммунохроматографическое выявление специфических антител (5 мкг/мл): А – в фосфатном буфере (pH 7,4); Б – в сыворотке крови крупного рогатого скота. АЗ – аналитическая зона, КЗ – контрольная зона

Разработанный тест был испытан на выборке из 39 коров, больных бруцеллезом. Данные иммунохроматографического тестирования сравнивали с данными иммуноферментного анализа (ИФА). В качестве унифицированной характеристики количества специфических антител в сыворотке использовали величину ее разведения, которая на асимптотической кривой титрования в ИФА соответствует оптической плотности 0,7. Полученные результаты приведены в табл. 1. Как видим, данные, полученные двумя методами, хорошо согласуются друг с другом.

Таблица 1. Результаты тестирования сывороток коров методами ИФА и ИХА

ИФА, разведение

ИХА

Положительные сыворотки

1

1750

+

2

30000

+++

3

2150

+

4

3250

+

5

2900

+

6

4750

+

7

1900

+

8

25000

+++

9

4700

+

10

7000

++

11

12000

++

12

6000

+

13

1000

+

14

1250

+

15

2000

+

16

30000

+++

17

2600

+

18

30000

+++

19

10500

++

20

3750

+

21

7250

+

22

35000

+++

23

19000

++

24

1750

+

25

6250

+

26

2600

+

27

4600

+

Отрицательные сыворотки

28

750

-

29

750

-

30

300

-

31

750

-

32

0

-

33

250

-

34

750

-

35

300

-

36

600

-

37

400

-

38

250

-

39

250

-

Выводы

В результате проведенных исследований разработана иммунохроматографическая тест-система для серодиагностики бруцеллеза крупного рогатого скота с нетрадиционным форматом анализа, который можно рассматривать как эффективную альтернативу применяемым на сегодняшний день подходам. Детекция комплексов (иммобилизованный на мембране антиген) – антитело – (конъюгированный с коллоидным золотом антиген) исключает негативное влияние неспецифических иммуноглобулинов в сыворотке и тем самым повышает достоверность серодиагностики.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы», государственный контракт от 12 марта 2012 г. № 11.519.11.2046).

Рецензенты:

Капрельянц Арсений Сумбатович, д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией Института биохимии им. А. Н. Баха РАН, г. Москва.

Топунов Алексей Федорович, д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией Института биохимии им. А. Н. Баха РАН, профессор Московского государственного университета пищевых производств, г. Москва.


Библиографическая ссылка

Сотников Д.В. ИММУНОХРОМАТОГРАФИЧЕСКАЯ СЕРОДИАГНОСТИКА БРУЦЕЛЛЕЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНЪЮГАТА КОЛЛОИДНОГО ЗОЛОТА С ЛИПОПОЛИСАХАРИДОМ BRUCELLA ABORTUS // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=9464 (дата обращения: 19.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074