אימונואסיי

אימונואסיי (Immunoasay) היא סוג בדיקה ביוכימית המודדת את נוכחותi או ריכוזן של מולקולת ענק או מולקולות קטנות בתמיסה, באמצעות השימוש בנוגדנים (בדרך כלל) או באנטיגנים (לפעמים). מולקולה המזוהה באמצעות אימונואסיי  מכונה לעיתים קרובות "האנליט" (Analyte - חומר כימי או מרכיב הנמדד באנליזה מעבדתית), והוא במקרים רבים חלבון, על אף שייתכנו סוגי חומרים אחרים, השונים בגודל וצורה, כל עוד מתפתחים הנוגדנים המתאימים בעלי התכונות המתאימות. אנליטים בנוזלים ביולוגיים כגון סרום או שתן נמדדים לעיתים קרובות באמצעות אימונואסיי למטרות מחקר רפואי או למטרות בדיקות מעבדה רפואית.
אימונואסיי עשוי להגיע בתצורות ובווריאציות שונות. ניתן לבצע בדיקות אימונואסיי במספר שלבים תוך הוספת מגיבים (ריאגנטים) שאותם שוטפים או מפרידים בשלבי בדיקה שונים. מבחני אימונואסיי רב שלביים מכונים לעיתים אימונואסיי מפריד או אימונואסיי הטרוגני. בדיקות אימונואסיי מסוימות ניתן לבצע בפשטות על ידי ערבוב מגיבים עם הדגימה, תוך ביצוע מדידה פיזיקלית. בדיקות כגון אלה קרויות בדיקות אימונואסיי הומוגניות או לעיתים נדירות יותר אימונואסיי לא מפריד.
לעיתים קרובות משתמשים בבדיקות אימונואסיי בכילים (קליברטורים) כילים הם תמיסות הידועות כמכילות את  האנליט הנבדק, בריכוז ידוע בדרך כלל. השוואה בין התגובות של הדגימה הנבדקת כנגד תגובת הכיל מאפשרת פענוח עוצמת האות במונחים של נוכחות או ריכוז של האנליט בדגימה.

עקרון

באימונואסיי מסתמכים על היכולת של נוגדן לזהות ולקשור מולקולת ענק מסוימת בתוך מה שעלול להיות תערובת מורכבת של מולקולת ענק. מולקולת ענק המסוימת הקשורה על ידי נוגדן מכונה באימונולוגיה אנטיגן והשטח על אנטיגן אשר אליו נקשר הנוגדן נקרא אפיטופ.
במקרים מסוימים של בדיקות אימונואסיי יכול האנטיגן לשמש לזיהוי נוכחות של נוגדנים, המזהים אנטיגן, בתמיסה. במילים אחרות, בחלק מבדיקות האימונואסיי עשוי האנליט להיות נוגדן ולא אנטיגן.
בנוסף לקשירה של נוגדן אל האנטיגן שלו, תכונת המפתח השנייה של כל אימונואסיי הוא יצירת אות (סיגנל) הניתן למדידה בתגובת הקישור. ברוב בדיקות האימונואסיי, אף כי לא בכולן, מעורב קישור כימי של סמן כלשהו הניתן לגילוי לנוגדנים או לאנטיגנים. קיים מספר גדול של סמנים שונים באימונואסיי המודרני, והם מאפשרים דרכי זיהוי באמצעים שונים. סמנים רבים משמשים לזיהוי כיוון שהם פולטים קרינה, מייצרים שינוי בצבע בתמיסה, זורחים (פלואורסצנציה) תחת אור, או מאחר שהם יכולים לגרום לפליטת אור (לומיניסצנסיה).

היסטוריה

האימונואסיי הראשון נזקף לזכותם של רוזלין זוסמן יאלו וסולומון ברזון בשנת 1950. יאלו קבלה פרס נובל על עבודתה בפיתוח האימונואסיי הראשון בשנת-1977, והפכה בכך לאישה האמריקאית השנייה שזכתה בפרס.
האימונואסיי הפך להרבה יותר פופולרי ופשוט לביצוע כאשר התפתחו טכניקות קישור כימיות של אנזימים לנוגדנים שפורסמו בשנות ה -1960 המאוחרות.
בשנת 1983 המיר פרופסור אנתוני קמפבל באוניברסיטת קרדיף יוד רדיואקטיבי ששימש באימונואסיי עם אקרידינום אסתר שמייצר הארה: כמילומינסצנציה (chemiluminescence). סוג זה של אימונואסיי נמצא כיום בשימוש, בכ-100 מיליון בדיקות מעבדה רפואית בכל שנה ברחבי העולם, מה שמאפשר לקלינאים למדוד מגוון רחב של חלבונים, פתוגנים ומולקולות אחרות בדגימות דם.
עד שנת 2012, נאמדו רווחי תעשיית האימונואסיי המסחרי בכ 17 מיליארד דולאר אמריקני, ונחשבו אז כבעלי סיכויי צמיחה שנתית בטווח של כ-2 עד 3 אחוזים.

סמנים

בתבחיני אימונואסיי שונים משתמשים במגוון רחב של סמנים שונים על מנת לאפשר זיהויים של נוגדנים ואנטיגנים. הסמנים מקושרים בדרך כלל באופן כימי או מצומדים אל הנוגדן או אל האנטיגן הרצוי.

אנזימים

אחד הסמנים הפופולריים ביותר באימונואסיי הוא השימוש באנזימים. באימונואסיי שבהם משתמשים באנזימים מכונים ELISA [אליזה] (- enzyme-linked immunosorbent) או לפעמים בפשטות אימונואסיי אנזימטי (EIAs).
אנזימים המשמשים ב ELISA מסוימים כוללים פראוקסידז (HRP), אלקלין פוספטאז (AP), או גלוקוז אוקסידאז. אנזימים אלה מאפשרים לעיתים קרובות זיהוי מאחר שהם מייצרים שינויי צבע בנוכחות מגיבים (סובסטרטים) מסוימים. במקרים מסוימים, אנזימים אלה נחשפים לחומרים כימיים הגורמים להם לייצר אור או כמילומינסצנציה.

איזוטופים רדיואקטיביים

ניתן לשלב איזוטופים רדיואקטיביים כסמנים באימונואסיי ואז הם קרויים רדיואימונואסיי (RIA). קרינה רדיואקטיבית הנפלטת מקומפלקס נוגדן-אנטיגן קשור ניתן לגילוי בקלות, וברמת רגישות גבוהה באמצעות שיטות מקובלות.
הרדיואימונואסיי פותחו כאימונואסיי המוקדמים יותר, אולם הם מוצאים בהדרגה מהמחזור ומוחלפים בסוגי אימונואסיי אחרים, בשל הקשיים הבטיחותיים וסיכוני קרינה רדיואקטיבית לסביבה ולעובדי המעבדה שעובדים עמם, כפי שהוצג בעבודות אחדות.

סמני הדנ"א

גישה חדשה בבדיקות אימונואסיי כוללת שילוב של תגובת שרשרת כמותית של פולימראז בזמן אמת (RT qPCR), עם טכניקות אימונואסיי מסורתיות. הן מכונות תגובת שרשרת של פולימראז בזמן אמת אימונוקוונטיטטיביות (immunoquantitative PCR -iqPCR) הסמן שבשימוש בבדיקות אלה הוא ה-DNA.

סמנים פלואורוגניים

סמנים פלואורוגניים כמו פיקואריתרין (phycoerythrin) משמשים במספר בדיקות אימונואסיי מודרניים. מיקרו מערכי חלבון הם סוג של אימונואסיי שלעיתים קרובות משתמשים בהם בסמנים פלואורוגניים.

סמנים אלקטרוכמילומינסצנטיים

מספר סמנים פועלים על עקרון אלקטרוכמילומינסצנטי (Electrochemiluminescent), שבהם הסמן פולט אור נראה בתגובה לזרם חשמלי.

אימונואסיי ללא סמנים

בעוד שבדרך כלל משתמשים בסוג של סמן באימונואסיי, קיימים סוגי בדיקות אשר בהם אין הסתמכות על סמנים, ובמקום זאת משתמשים בשיטות זיהוי שאינן מצריכות שינוי או צירוף סמנים לרכיבי הבדיקה. שיטת תהודה פלסמונית מקומית (SPR) הוא דוגמה של טכניקה כזו. שמשמשת בגילוי ובמדידת קישור בין נוגדנים ואנטיגנים. עוד סוג של אימונואיסיי ללא סמנים מבוצע באמצעות מדידת השינוי בהתנגדות על אלקטרודה, כאשר אנטיגן נקשר אליה.

סיווגים ותצורות

ניתן להפעיל אימונואסיי במספר תצורות שונות. בדרך כלל, יכלל אימונואסיי באחת מתוך הקטגוריות הבאות, תלוי באופן הפעולה שלו:

אימונואסיי הומוגני, תחרותי

באימונואסיי הומוגני, תחרותי, אנליטים לא מסומנים בדגימה, מתחרים באנליט מסומן בקשירה לנוגדן. מודדים אז את כמות האנליט הבלתי מסומן.
תאורטית ככל שיש יותר אנליט בדגימה, כן יתחרה בכמות גדולה יותר של אנליט מסומן ולכן כמות האנליט המסומן החופשי, יחסי לכמות האנליט בדגימה.

אימונואסיי הטרוגני, תחרותי

כמו באימונואסיי הומוגני, תחרותי, אנליט לא מסומן בדגימה, מתחרה עם אנליט מסומן בקשירה לנוגדן. בבדיקה הטרוגנית האנליט המסומן, הבלתי קשור, מופרד או נשטף החוצה, ושארית האנליט המסומן הקשור יימדד.
תאורטית ככל שיש יותר אנליט בדגימה, כן יתחרה בכמות גדולה יותר של אנליט מסומן ולכן כמות האנליט המסומן החופשי יחסי לכמות האנליט בדגימה.

אימונואסיי חד-אתרי, לא תחרותי

האנליט הלא ידוע בדגימה נקשר לנוגדנים מסומנים. נוגדנים מסומנים לא קשורים נשטפים החוצה, והנוגדנים המסומנים הקשורים נמדדים. עוצמת האות עומדת ביחס ישר לכמות האנליט הלא ידוע.

אימונואסיי, דו אתרי, לא תחרותי

האנליט הלא ידוע בדגימה נקשר לאתר הנוגדן, ואז נוגדנים מסומנים נקשרים לאנליט. כמות הנוגדן הקשור באתר נמדד לאחר מכן. ריכוז זה יעמוד ביחס ישר לריכוזו של האנליט, כיון שנוגדנים מסומנים, לא יתקשרו לאנליט כאשר האנליט אינו נוכח בדגימה הלא ידועה. סוג זה נקרא גם מבחן סנדוויץ' שכן האנליט "כלוא" בין שני נוגדנים.

בדיקות מעבדה רפואית

מגוון רחב של בדיקות מעבדה רפואית הן בדיקות אימונואסיי, הן מכונות בהקשר זה אימונודיאגנוסטיקה. בדיקות הריון ביתיות הן למעשה סוג של אימונואסיי, אשר מזהות את סמן ההריון - גונדוטרופין כוריוני אנושי (hCG). דוגמאות נוספות אחרות של אימונואסיי במעבדה רפואית כוללות בדיקות המודדות את רמות CPK-MB שהוא סמן של מחלות לב, אינסולין כדי להעריך היפוגליקמיה, בדיקות אימונואסיי לזיהוי ולמדידה כמותית של תרופות (ראו טכניקת אימונואסיי באנזים מוכפל לפרטים נוספים), ואנטיגן ספציפי לגילוי סרטן הערמונית.

בדיקות סמים בספורטאים

אימונואסיי משמשים לגילוי סמים במעבדות לבדיקת ספורטאים, לגילוי הורמון גדילה אנושי רקומביננטי (rhGH, rGH, hGH, GH) אסורה בדגימות דם עבור.

אימונואסיי פוטואקוסטי

אימונואסיי פוטואקוסטי מודד אותות אקוסטיים בתדר נמוך שנוצרים על ידי סמני חלקיקי ננו (nanoparticle) של מתכת. בהארה על ידי אור מאופנן בשיטת גל תהודה פלסמונית מקומית, נוצר אות אקוסטי, הניתן למדידה באמצעות מיקרופון. האימונואסיי הפוטואקוסטי יכול ניתן ליישום לבדיקות זרימה לטרלית, אשר משתמשים בחלקיקי ננו קוואידליים.