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    高靈敏度分子發(fā)光光譜分析技術(shù)應用心得

    [2011/6/1]

      一.概述

      化學(xué)發(fā)光 (ChemiLuminescence ,簡(jiǎn)稱(chēng)為 CL) 分析法是分子發(fā)光光譜分析法中的一類(lèi),它主要是依據化學(xué)檢測體系中待測物濃度與體系的化學(xué)發(fā)光強度在一定條件下呈線(xiàn)性定量關(guān)系的原理,利用儀器對體系化學(xué)發(fā)光強度的檢測,而確定待測物含量的一種痕量分析方法;瘜W(xué)發(fā)光與其它發(fā)光分析的本質(zhì)區別是體系產(chǎn)生發(fā)光 ( 光輻射 ) 所吸收的能量來(lái)源不同。體系產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光,必須具有一個(gè)產(chǎn)生可檢信號的光輻射反應和一個(gè)可一次提供導致發(fā)光現象足夠能量的單獨反應步驟的化學(xué)反應。

      化學(xué)發(fā)光Western 雜交檢測,是同位素檢測的一種高度靈敏的替代方法。酶標記抗體取代了放射性標記抗體,當它作用于底物時(shí),可產(chǎn)生光信號。多數特異抗原檢測方法以辣根過(guò)氧化物酶(HRP)或堿性磷酸酶(AP)二級抗體耦聯(lián)物為基礎。信號可通過(guò)感光膠片或專(zhuān)用的成像設備來(lái)采集;瘜W(xué)發(fā)光底物用于免疫印跡技術(shù)已有十幾年的歷史,目前大部分實(shí)驗室做轉印時(shí)都會(huì )采用化學(xué)發(fā)光技術(shù)進(jìn)行檢測。隨著(zhù)冷CCD化學(xué)發(fā)光檢測技術(shù)的發(fā)展,現在越來(lái)越多的實(shí)驗室都開(kāi)始采用冷CCD的凝膠成像系統進(jìn)行化學(xué)發(fā)光的檢測,膠片成像雖然比自然發(fā)光法靈敏度更高,但也有很多缺點(diǎn):耗時(shí),需要暗房,顯影劑和膠片,膠片較貴且為需持續購買(mǎi)的消耗品。同時(shí)由于膠片的線(xiàn)性范圍較窄,因此用膠片上的條帶(特別是表達量較低的條帶)進(jìn)行定量幾乎不可能。冷CCD技術(shù)與X膠片相比具有瞬時(shí)影像處理、高靈敏度和高分辨率、動(dòng)力范圍廣等優(yōu)點(diǎn),因此能對條帶進(jìn)行精確定量。當然這項技術(shù)要求底物能產(chǎn)生高強度長(cháng)持續時(shí)間的信號,以保證信號能被冷CCD的凝膠成像系統捕獲。在這方面多家公司都提供了相應的化學(xué)發(fā)光底物或試劑盒,特別是Bio-Rad公司提供的Western-C化學(xué)發(fā)光檢測試劑盒,底物可產(chǎn)生高強度的持續光信號24小時(shí),因此用戶(hù)可以進(jìn)行多次曝光,最低可檢測至10-19mol,配合Bio-Rad屢獲大獎的化學(xué)發(fā)光成像系統ChemiDoc XRS或VersaDoc系統能得到得到高質(zhì)量的印記信號。

      我們實(shí)驗室從05年開(kāi)始采用Bio-Rad的ChemiDocXRS進(jìn)行化學(xué)發(fā)光的檢測,目前已經(jīng)形成一套較為成熟的技術(shù)路線(xiàn),取得大批的實(shí)驗數據。本文將就Western Blotting的關(guān)鍵步驟及使用ChemiDocXRS的一些心得體會(huì )與大家一起分享。

      二.轉印過(guò)程

      轉印蛋白的方法有多種,最常用的是電泳轉印方法,該技術(shù)具有快速、有效、并保持蛋白在凝膠中高分辨率的特性。電泳轉印技術(shù)是指在凝膠中分離的蛋白質(zhì)向印跡膜載體轉印的過(guò)程。由于該技術(shù)可以準確、快速、高效的將蛋白轉印到膜上,并可以保持蛋白在凝膠中高的分辨率,而被廣泛的應用于轉移印跡技術(shù)中。

      常用的電泳轉印系統有槽轉印系統和半干轉印系統,前者是將凝膠和印跡膜浸入轉印緩沖液槽,然后加電壓進(jìn)行轉印;后者是將凝膠和印跡膜放置于濾紙間形成三明治結構,而后在電極平板間進(jìn)行轉印。

      電泳轉印過(guò)程中,凝膠和印跡膜平行放置于兩極間,見(jiàn)圖。根據歐姆定律(Ohm’s):

      V=I*R,R為兩極間物質(zhì)的電阻值,(即轉印緩沖液、凝膠、印跡膜、濾紙的電阻值),當電極兩端加有電壓時(shí),就會(huì )在上述物質(zhì)間產(chǎn)生電流,蛋白樣品便發(fā)生轉印。

      由于兩極間的電場(chǎng)強度(V/cm)是蛋白轉移的驅動(dòng)力,因此兩極間的電壓和距離稱(chēng)為凝膠上蛋白轉印的關(guān)鍵參數。同樣其他參數包括蛋白的大小、形狀、所帶電荷多少,電轉印緩沖液的pH值、黏度、離子強度、以及凝膠密度也影響著(zhù)蛋白的電轉印效率。

      在轉印過(guò)程中將產(chǎn)生大量熱量,因此對電場(chǎng)強度要有一定的限制。轉印中產(chǎn)生的焦耳熱(Joule)與電源參數P成正比,P=I*V=I2R。電泳轉印緩沖液的溫度隨著(zhù)焦耳熱的增加而升高,此時(shí)其電阻卻明顯下降。電阻的降低將會(huì )使轉印過(guò)程和電場(chǎng)強度發(fā)生變化,從而影響電轉印緩沖液的緩沖能力。同時(shí),系統過(guò)熱還會(huì )引起凝膠的損壞或與印跡膜發(fā)生粘連。從而槽體的散熱能力將直接影響電泳轉印效率。

      本室主要以濕轉進(jìn)行轉印,因此本文就濕轉為例,對化學(xué)發(fā)光和ChemiDoc XRS的應用進(jìn)行敘述。

      一、轉膜(濕轉):

      (1)轉一張膜需準備2張6.5*10cm的濾紙和1張5.5*8.5cm的PVDF膜。切濾紙和膜時(shí)一定要戴手套,因為手上的蛋白會(huì )污染膜。將切好的PVDF膜浸于甲醇中不少于15分鐘才可使用。

      (2)在加有轉移液的搪瓷盤(pán)里放入轉膜用的夾子、兩塊海綿墊、兩張濾紙和浸過(guò)的PVDF膜。

      (3)打開(kāi)夾子將黑的一面放入轉膜液中,從下往上依次放入海綿、濾紙、分離膠、PVDF膜、濾紙、海綿。

      注意:1整個(gè)過(guò)程在轉膜液中進(jìn)行在鋪每一層時(shí)要用刮子趕氣泡,尤其是膠與膜之間一定不能留有氣泡。

      2撬玻璃板剝膠時(shí)動(dòng)作要輕,用刮子將濃縮膠輕輕刮去小心剝下分離膠蓋于濾紙上,用手調整使其與濾紙對齊

      (4)將夾子合好,放到轉移槽槽中,要使夾的黑面對槽的黑面,夾的白面對槽的紅面。接通電電轉移時(shí)會(huì )產(chǎn)熱,在槽的一邊有較大空隙,放入事先準備好的冰盒來(lái)降溫。將整個(gè)電泳槽放入一個(gè)大的容器中(大的塑料泡沫盒子最好),在這個(gè)容器中盛滿(mǎn)冰。

      (5) 250毫安恒流轉膜2小時(shí)。

      (6)2小時(shí)后,將膜取出,用TBST洗膜5分鐘。

      (7)用5%脫脂奶粉室溫封閉。

      封閉是為了使抗體僅僅只能跟特異的蛋白質(zhì)結合而不是和膜結合。

      脫脂奶粉要用TBST配置,要在干凈的容器里進(jìn)行封閉,且足以覆蓋住膜。

      二、孵育一抗

      一抗用BSA溶解,根據抗體說(shuō)明書(shū)上的要求稀釋抗體(大部分稀釋度為1:1000),4℃過(guò)夜。 也可根據抗體量和膜上抗原量適當延長(cháng)或縮短時(shí)間。

      (有些一抗室溫孵育一小時(shí)也可得到滿(mǎn)意的結果)

      三、孵育二抗

      室溫孵育1小時(shí)。 一般采用HRP標記的二抗,稀釋比例為1:2000。

      二抗的稀釋比例不能太低,否則容易導致非特異性的結合。

      注意:孵育二抗之前一定要用 TBST將膜洗三次,每次五分鐘,時(shí)間一定要夠。

      洗滌是為了洗去二抗的非特異性結合,洗滌的效果直接影響結果背景的深淺,所以洗滌一定要干凈。

      四、曝光

      本實(shí)驗室選用威格拉斯 “western 發(fā)光檢測試劑盒”,如采用Bio-Rad公司的Immun-Star WesternC化學(xué)發(fā)光試劑盒(已針對CCD成像做了優(yōu)化),可獲得更好的效果。

      (1)洗膜,2至3次,每次5分鐘

      (2)在照膠儀放膜的平板上加少許水,取一張與平板大小合適的保鮮膜鋪在平板上,排氣泡。

      作用:

      a 保證PVDF膜能在一個(gè)相對干凈的平臺上曝光,避免污染。

      b 鋪上保鮮膜后,背景顏色是純黑色且深淺均勻,這樣當半透明的PVDF膜在白測光下照Marker時(shí),會(huì )更清晰、明顯。

      (3)將膜放入照膠儀,調整明暗、大小、焦距,在目的條帶的marker出,用圓珠筆標一個(gè)印記。

      (4)選擇EPI WHITE 光,點(diǎn)擊“White Epi IIIumination”點(diǎn)擊 Auto Expose 獲取marker圖片,圖片最大化,選中圖片,選擇file ->export to jpeg,quantity調至最大值100,保存至文件夾。保存為jpeg格式后,轉至其他電腦即使未安裝quantity one 軟件也可用其他圖像軟件編輯圖片。

      (5)將發(fā)光液A液和B液按1:1比例混勻、倒在PVDF膜上,發(fā)光液能蓋住膜即可,關(guān)閉WHITE EPI光(注意膜的位置從照Marker開(kāi)始,不要改變)點(diǎn)擊“Chem Hi Sensitivity”,點(diǎn)擊“Live Acquire”選擇合適的曝光時(shí)間,張數,選擇指定文件夾,保存。

      選擇比較滿(mǎn)意的圖片,按如上所說(shuō)轉換至jpeg格式。

      例如,Caveolin-3、AKT、ERK、GSK等比較好曝的,可以調至10s一張,一般10張之內就可得到好的效果。其他不太容易出條帶的,可以適當延長(cháng)時(shí)間。

      對于內參來(lái)說(shuō),在曝第一張之前,讓發(fā)光液倒在膜上靜置反映20-30秒,有時(shí)會(huì )得到理想的效果。

      (6)marker與目的條帶的比對:用 window自帶的“圖片和傳真查看器”軟件打開(kāi)jpeg格式的marker圖片,用手在屏幕上點(diǎn)住剛剛用圓珠筆畫(huà)的印記,手不要松開(kāi),此時(shí)還用“圖片和傳真查看器”打開(kāi)jpeg格式的目的條帶的圖片,手點(diǎn)的地方就是剛才marker的位置。

      結論:采用Bio-Rad的冷CCD化學(xué)發(fā)光成像系統進(jìn)行化學(xué)發(fā)光的檢測,比傳統的暗室曝光方法更為簡(jiǎn)便,也大大縮短了實(shí)驗時(shí)間。但在成像時(shí)需要注意選擇合適的化學(xué)發(fā)光試劑,以適合CCD的成像檢測。且大部分的化學(xué)發(fā)光試劑均對應暗室曝光的方式,因此在進(jìn)行檢測需要進(jìn)行調整,如對發(fā)光液不能進(jìn)行稀釋?zhuān)仨氁褂迷。同時(shí)如果條帶的表達比較弱的情況下,如使用常用發(fā)光液可能需要更長(cháng)的成像時(shí)間,當然更好的方法是選擇能快速產(chǎn)生強烈信號的化學(xué)發(fā)光試劑,如Bio-Rad公司的Immun-Star WesternC化學(xué)發(fā)光試劑盒。

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