做化學發光,是選擇吖啶酯平臺還是堿性磷酸酶平臺?或者是吖啶酯平臺好,還是堿性磷酸酶平臺好?這類問題,是我們經常被問到的。
先說結論:各有優劣!
吖啶酯、吖啶磺酰胺是直接化學發光的代表,無須催化直接發光。屬于閃光型。四大家中雅培用的是吖啶磺酰胺,西門子Centaur系列用的是吖啶酯。
(圖片來自于網絡) 常見的酶促發光平臺有辣根過氧化酶(HRP)、堿性磷酸酶(AP),這種發光是需要酶催化底物而產生光信號,而且光信號是輝光型。AP酶代表化學發光試劑廠家:貝克曼、邁瑞等,HRP代表廠家安圖。
常見的是以三聯吡啶釕標記抗體,以三丙胺(TPA)為電子供體,在電場中發生電子轉移而發光化學發光反應。代表廠商就不用多說了,四大家中有羅氏,國內的廠商中有普門、聯眾泰克、安賽等。
電化學發光高端但也想對小眾,國內主流的仍然以吖啶酯(AE)和堿性磷酸酶(AP)兩個發光平臺為主。2019年底我們調研,AE和AP兩個試劑廠家占比大概是50%:50%;到2022年底,我們再次的調研結果成了60%:40%。AE的“玩家”占了上風。
有意思的是,很多新進入發光領軍的“玩家”都會選擇AE平臺。我們也問過一些客戶他們選擇AE發光平臺的考量是什么,總結起來答案有兩種:1. 這個工藝、方法比較簡單;2. 成本比較低。很少有人對他們做一個系統的比較。
下面,我也是基于我們派博思內部的一些經驗,介紹吖啶酯(AE)和堿性磷酸酶(AP)兩種發光的特點。(這也是我2022年CACLP衛星會分享的內容,如有不充分的地方,歡迎留言交流)
吖啶酯(AE)和堿性磷酸酶(AP)兩種發光的特點
國內最常用的吖啶酯或吖啶磺酰胺其實只有以下兩種。
發光基理也差不多,如下圖:
那么,吖啶酯(吖啶磺酰胺)化學發光的特點是什么?
標記相對簡單 —— 蛋白與吖啶酯(磺酰胺)直接孵育、透析即可 無需催化劑 —— 堿性環境的H2O2即可直接激發發光 閃光型 —— 發光信號持續時間很短,對發光儀要求高
但我們從一些文獻中也獲取到一些信息,比如西門子早期就做了大量的研究,他們研究了很多不同結構的吖啶酯對試劑性能的影響。
Analytical Biochemistry 406 (2010) 204–213 研究表明,不同的項目或者說不同的抗體,最適合的吖啶酯(吖啶磺酰胺)的結構其實是不一樣的。換句話說,要想讓試劑達到最佳的性能,這個抗體連哪種結構的吖啶酯,是不是都要試一遍?據說,雅培內部也有各種各樣結構的吖啶磺酰胺。所以,從這個角度來說,AE發光試劑的開發也不見得就簡單。之所以覺得簡單,可能我們還沒有真正到人家的那個高度。
對于AP,其發光原理和吖啶酯完全不同。但不管是哪種底物,其原理可以理解為分成兩步:第一步是底物A催化產生中間產物B,中間產物B分解成終產物C產生光信號。
從A到B的過程,所有底物一般都進行的很快,但從B到C,產生光信號的時間,不同的底物差別挺大。就拿AMPPD來說,從A到B特別快,但是從B到C很慢;而APS-5,從B到C能做到非常快,所以發光時間大大縮短。但越快的同時,穩定性可能會受到影響。
我們總結常見的AP底物的發光強度、發光時間和穩定性排序:
發光強度和發光時間: AMPPD<CDP-Star<APS-5所以,在AP的試劑體系中,有以下幾個特點:
AP與底物需要額外的時間,出結果的時間會長;
底物本身有一定的開發難度和額外成本;
我們在開發的試劑的過程中,也發現AP其實還有其他特點:
偶聯標記工藝過程長,可能一次需要2天的時間;
但工藝比AE更加可控(AE偶聯雖然簡單,但容易受到溫度等影響,而且有時候高濃度會有氣溶膠污染)。
匯總一下,兩個平臺的優缺點如下圖所示。優缺點都不少,其實沒有完美的平臺。
很多人說,AE比AP有一點很大的優勢,就是出結果的時間短。其實現在也不盡然,因為正如我上面所述,AP搭配APS-5,也可以做到1分鐘內的孵育時間,讓出結果更快。
注:文章來源于蘇州派博斯生物技術有限公司的公眾號PBSolutions