Введение. Вы будете выполнять эксперимент, в котором вы обменяетесь образцами (совершите «контакт») с вашими одноклассниками

Вы будете выполнять эксперимент, в котором вы обменяетесь образцами (совершите «контакт») с вашими одноклассниками. После обмена вы проведете и ммуно ф ерментный а нализ (ИФА), чтобы определить, «заразились» ли вы «болезнью». В ИФА с помощью антител обнаруживается присутствие агента, вызывающего болезнь (например, бактерий, вирусов или паразитов) в крови или другой жидкости из вашего тела (которая симулируется вашими образцами). Затем вы попробуете отследить распространение «болезни» в вашем классе до ее источника.

Когда вы заболеваете, ваш организм вырабатывает иммунный ответ. Молекулы, в ответ на которые вырабатывается иммунный ответ, это чужеродные молекулы, не встречающиеся в норме в вашем организме. Это могут быть части бактерий, вирусов или грибов. Через несколько дней в вашей крови уже циркулируют миллионы антител – белков, которые распознают антигены и прочно связываются с ними. Антитела нейтрализуют токсины и, с помощью других клеток или молекул иммунной системы, уничтожают чужеродные объекты.

Около 100 лет назад биологи обнаружили, что иммунная система животных реагирует на появление «чужеродных объектов», или антигенов. Сейчас антитела являются незаменимым средством, используемым в научных исследованиях, биотехнологии и для диагностики и лечения заболеваний. Число видов различных антител, циркулирующих в крови, по разным оценкам составляет от ¹⁰⁶ до 10¹¹; это означает, что существует антитело практически на любой возможный антиген. Антитела составляют до 15% общего белка вашей сыворотки крови. Антитела необычайно специфичны: каждое из них узнает только свой антиген.

А) Структура иммуноглобулина (антитела) IgG, связанного со своим антигеном – капсидным белком ВИЧ p24, определенная с помощью рентгеноструктурного анализа (Harris et al., 1998, Momany et al., 1996). Эти структуры можно найти в базе данных PDB (Protein Data Bank, www.pdb.ufmg.br (Berman et al., 2000)) по кодам 1IGY и 1AFV и просмотреть на компьютере с помощью бесплатных программ, таких как JMol, Rasmol, Protein Explorer. Б) Распространенное схематичное изображение антитела, связанного с антигеном.

Как делаются антитела?

Ученые научились использовать иммунный ответ животных для того, чтобы производить антитела для диагностики и лечения болезней, а также для научных целей. Наука, изучающая иммунную систему, называется «иммунология». Животным, таким как куры, кролики, козы, овцы, лошади и др. можно ввести антиген (это называется «иммунизацией») и через какое-то время сыворотка «иммунизированных» животных будет содержать антитела к этому антигену. Если антиген имел отношение к агенту, вызывающему болезнь, полученные антитела можно использовать для диагностических тестов на данную болезнь. Антитела, узнающие антиген, в иммунологических тестах называются «первичными» антителами, они придают специфичность тесту. Другие виды антител, в том числе вторичные антитела, делаются таким же образом. Вторичные антитела узнают и связывают первичные антитела, которые являются антителами другого вида животных. Для того чтобы их получить, животных иммунизируют антителами, полученными из другого вида животных. Они узнаются иммунной системой как чужеродные белки, и на них вырабатываются антитела. Например, для того, чтобы получить вторичные антитела, узнающие первичные человеческие антитела, человеческие антитела можно ввести в животное, например, в кролика. После того, как у кролика выработается иммунный ответ, его сыворотка будет содержать антитела, которые будут узнавать человеческие антитела и связываться с ними. Вторичные антитела, используемые в данной работе, конъюгированы (ковалентно связаны) с ферментом пероксидазой хрена. Пероксидаза катализирует окисление субстрата, ТМБ, перекисью водорода, в результате чего образуется окрашенный в синий продукт.

Как ИФА используется в реальной жизни?

Благодаря своей быстроте, ИФА нашел широкое применение в сельском хозяйстве и медицине. ИФА используют в тестах на беременность и на наркотики, для диагностирования заболеваний у человека, животных и растений, для тестирования качества воздуха в помещениях и правильности маркировки пищевых продуктов. При появлении новых опасных заболеваний, таких как атипичная пневмония, одной из первых задач является создание быстрых и простых тестов на то, заражен ли пациент вирусом.

Некоторые тесты могут дать положительный или отрицательный результат в течение нескольких минут. Например, домашние тесты на беременность основаны на принципах, очень похожих на ИФА. Они детектируют человеческий хорионный гонадотропин (ХГЧ) – гормон, который появляется в крови и моче беременной женщины через несколько дней после оплодотворения. Ближе к нижнему краю на тестовую полоску нанесены антитела к ХГЧ, связанные с розовым красителем (шаг 1). После того, как нижний край полоски погружается в мочу, жидкость начинает подниматься наверх под действием капиллярной силы, вместе с ней перемещаются и антитела. Если в моче содержится ХГЧ, он связывается с антителами (шаг 2). Когда комплексы достигают первой тестовой зоны, они связываются с антителами к ХГЧ, фиксированными на полоске, и концентрируются в виде розовой полосы (шаг 3). На полоске всегда есть внутренний контроль в виде фиксированных вторичных антител (узнающих антитела к ХГЧ как связанные, так и не связанные с антигеном) (шаг 4). Таким образом, любой работающий тест дает одну розовую полосу, но только при положительном результате теста можно увидеть две полосы.

Зачем нужны контроли?

Положительный и отрицательный контроли являются необходимой частью любого теста. Они позволяют нам убедиться в том, что тест работает корректно. Положительный контроль это образец, в котором заведомо содержится исследуемый антиген, а отрицательный контроль – заведомо чистый образец.