[생명 세특]효소 면역 측정법(ELISA)

→ 항원항체 반응을 이용한 효소 면역 측정법의 4가지 측정법 중 1가지를 골라 검사 원리를 학습한 뒤 코로나 모의 검사 실험을 설계해보시는 것을 추천드립니다.

[생명 세특]효소 면역 측정법(ELISA)

1. 효소면역정량법(ELISA)란?

효소면역정량법 (ELISA)는 오늘날 가장 널리 이용되는 면역정량법이다. 이 방법은 Ag-Ab interaction을 이용하여 Ag or Ab를 정성, 정량할 수 있는 감도가 매우 우수한 실험법 (수 ng/mL)이다. 이 방법은 항체에 효소를 결합시켜 항원-항체 반응을 확인하는 방법으로, 그 방법이 간단하고 비용이 많이 들지 않으며 다량 분석이 가능하여 현재 가장 널리 쓰이고 있는 항원-항체 분석법의 하나가 되고 있다.

 

1970년대 초 프랑스 (Avrameas와 Guilbert, 1971년)와 스웨덴 (Engvall과 Perlman, 1971년)에 있는 두 그룹에 의해 동시에 고안되었다. ELISA라는 이름에서 알 수 있듯이 이 방법에는 효소가 이용된다. 항원의 농도는 기질 전환 정도에 따라 결정된다. 또한 ELISA라는 명칭으로부터 항체나 항원이 고체상에 흡착(immunosorbent)되어 있는 원리가 포함되어 있음을 알 수 있다. 고체상의 흡착은 결합하지 않은 자유(free) 항원을 세척을 통해 제거할 수 있도록 해준다. 이 방법은 mouse나 rabbit 등을 immunization한 후 얻은 serum이나 fusion을 통하여 얻은 hybridoma의 culture supernatant 안에 우리가 원하는 (즉, immunization에 사용한 antigen에 specific한) antibody가 생성되어 있는지를 확인하기 위한 실험이다. 특히 이 방법은 방사능면역시험법 (RIA, Radio Immunoassay)과 같이 매우 민감한 반응이면서도 RIA에서처럼 방사능을 사용하지 않는다는 이점이 있어서 그 사용이 증가되고 있는 방법이다.

효소면역정량법(ELISA)

 

다양한 면역정량법이 개발되고 있지만 샌드위치와 경쟁적 ELISA 방법이 가장 빈번히 이용된다. 대개의 경우, 샌드위치 ELISA는 높은 민감도를 갖는다. Direct ELISA법도 사용되는데 이것은 항체가 아닌 항원이 고체상에 고정된다. Direct ELISA법은 환자의 혈청이나 hybridoma 배양 상층액에 존재하는 항원특이적항체를 검출하기 위해 이용된다. 항체에 결합되는 효소 중에는 간단한 기질 용액을 넣어주면 색깔을 띄는 반응이 이용되는데, 대표적인 효소로는 염기성인산분해효소 (alkaline phosphatase)나 양고추냉이과산화효소 (HRP, horseradish peroxidase) 등이 많이 이용되고 있다. 이들 효소는 항체분자의 Fc 지역에 공유 결합 되도록 화학반응을이용하여 결합시켜 사용한다.

 

2. ELISA의 종류

1) Direct ELISA (Direct 정량법)

direct method는 항원과 반응하는 항체에 바로 효소를 결합시켜 사용하는 방법을 말한다. a) 항원의 양을 측정, b) 항체에 대한 표지 항체가 요구됨, c) 항원이 요구됨

 

2) Indirect ELISA

항원과 결합하는 항체 (1차 항체, primary antibody)에는 효소가 없고, 그 항체와 결합하는 항체 (2차항체, secondary antibody)에 효소가 결합되어 있는 분석방법. 일반적으로 isotype에 대한 항체에 효소가결합된 형태 (enzyme conjugated anti-isotype antibody, 예를 들어 alkaline phosphatase conjugated anti-mouse IgG 등)으로 판매되고 있으며, 자신이 이용하는 일차항체의 급 (isotype)에 맞는 효소결합항체를 구입하여 사용하면 된다.

 

3) Sandwich ELISA (샌드위치 정량법); 항원의 정량, 정성에 이용

항원이 plate에 잘 결합하도록, 항원에 대한 항체를 먼저 플레이트에 결합시키고, 그 항체에 항원을 결합시킨 다음, 직접법이나 간접법으로 조사하는 방법이다. 항원의 양이 적을 때 또는 미지의 샘플에 들어있는 항원을 조사할 때 사용한다. a) 항원의 양을 측정, b) 두 개의 항원-특이적 항체가 요구됨, c) 합텐 검출에 적합하지 않음, d) 민감도가 높음

 

4) Competitive ELISA (경쟁적 정량법); 항체의 정량, 정성에 이용

경쟁적 정량법은 항체의 같은 결합 부위에 대한 2가지 항원간의 경쟁에 의해 이루어진다. 2가지 항원중하나는 동위원소나 효소에 의해 표지된 항원이며 다른 하나는 표지되지 않은 것이다. 경쟁적 정량법은표지된 항원, 표준 곡선(standard curve)을 만들기 위한 비표지된 항원( 정량하고자 하는 항원), 항원에특이적으로 결합하는 단클론 항체 (혹은 항혈청) 및 항원을 포함하는 시료가 준비되어야 한다. 시료에포함되어 있는 비표지된 항원과 항체의 반응에 따라 반응 결합물에서 약한 표지 신호가 검출되는 원리이며 표준 곡선에 의해 미지 시료 속에 포함된 항원을 정량할 수 있다. 경쟁 원리에 따라 항체의 자유로운 결합 부위가 반응용액 내에서 ‘제한 요인(limiting factor)'이 된다. a) 항원의 양을 측정, b) 표지 항원이 요구됨, c) 항원-특이적 항체가 요구됨, d) 합텐 검출에 적합함

출처 : https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=323967

[생명과학자 기초체력 다지기] #4_ELISA | 연재 > Bio뉴스 > 동향 | BRIC

 

3. 잠깐! 항원, 항체란?

‘항원(antigen)’은 우리 몸속에 침입해 면역반응을 일으키는 물질을 말합니다. 쉽게 말해, 외부에서 우리 몸 안으로 들어온 ‘이물질’로 ‘몸속에 영향을 미치는 요인’ 혹은 ‘건강을 해치는 위험 요소’라고 할 수 있습니다. 대표적인 예로 세균, 곰팡이, 바이러스와 같은 병원체 혹은 병원체에서 분비되는 독소 또는 화학물질, 미생물, 기생충 등이 항원으로 작용합니다.

 

‘항체’의 개념은?

우리 몸은 외부에서 항원이 침입하면 이에 맞서기 위해 방어 물질을 만들기 시작합니다. 이러한 방어 물질을 ‘항체(antibody)’라고 하는데요. 항체가 만들어지기 위해서는 우리 몸속에서 순환하던 혈액 속의 B림프구*가 외부에서 들어온 항원을 인지하고 결합하는 과정을 거칩니다. B림프구는 결합한 정보를 바탕으로 방어물질인 항체를 만들어 내는 것이죠. 이렇게 만들어진 항체는 항원과 결합해 항원의 움직임이나 독성을 제압하는 역할을 합니다.

(B림프구: 림프구는 우리 몸에서 면역 기능을 담당하는 면역세포임, 이 중에서 B림프구는 항체를 생산하는 세포를 말함.)

항원과 항체를 보다 쉽게 표현하자면, 항원은 외부에서 들어오는 ‘적’, 항체는 몸속에서 우리 몸을 지키는 ‘창과 방패’라고 할 수 있습니다.

 

항원항체반응(antigen-antibody reaction)은 몸속에 들어온 항원으로부터 몸을 지키기 위해 항체를 만드는 과정에서 일어나는 항체와 항원 간의 화학적 상호작용을 말합니다. 다시 말해, 감염균, 암세포, 화학적 독성물질과 같은 이질적인 물질로부터 몸을 지켜내려는 체내 기초 반응이라고 할 수 있습니다. 이때 항원들은 항원항체 복합체를 만들기 위해 높은 친화력으로 항체들과 결합하면서 항원의 기능을 억제하게 됩니다. 이 과정에서 응집반응, 세포와 독소의 중화반응, 식세포 작용* 등의 면역반응이 일어날 수 있습니다.

 

출처 : https://newsroom.daewoong.co.kr/archives/16592