the Embryo Project Encyclopedia

Radioimmunoassay (Ria) on tekniikka, jossa tutkijat käyttävät radioaktiivisia isotooppeja jäljitettävinä tunnisteina määritettäessä tiettyjä biokemiallisia aineita verinäytteistä. Rosalyn Yalow ja Solomon Berson kehittivät menetelmän 1950-luvulla työskennellessään Bronx Veterans Administration (VA) – sairaalassa New Yorkissa. RIA vaatii pieniä verinäytteitä,mutta se on erittäin herkkä näytteen sisältämille biologisille molekyylimäärille. RIA: n käyttö paransi monien lääketieteellisten diagnoosien tarkkuutta, ja se vaikutti hormoni-ja immuunitutkimukseen ympäri maailmaa. Ennen RIA: n kehittämistä muut menetelmät, joilla havaittiin tai mitattiin pieniä pitoisuuksia biokemiallisia aineita, vaativat suuria verinäytteitä—usein liian suuria tutkijoiden kerättäväksi. RIA: n kehittymisen myötä tutkijat voisivat käyttää yhtä veripisaraa joidenkin biokemiallisten aineiden pitoisuuksien havaitsemiseen ja mittaamiseen. Vuoteen 1970 mennessä lääkärit mittasivat Ria: lla follikkelia stimuloivia ja luteinisoivia hormoneja naisten hedelmättömyyden diagnosointiin ja hoitoon. Jatkokehitys johti vastasyntyneiden seulontaohjelmiin kilpirauhasen vajaatoiminnan varalta.

sisätautiopin tohtori Berson ja ydinfyysikko Yalow aloittivat yhteistyön vuonna 1950 Radioisotooppipalvelun laboratoriossa, jota myöhemmin kutsuttiin Bronxin VA-sairaalan Solomon A. Bersonin Tutkimuslaboratorioksi. Bersonin ja Yalowin tutkimus keskittyi ydinlääketieteeseen ja he suunnittelivat kehittävänsä lääketieteellisiä sovelluksia radioaktiivisille isotoopeille, erityisesti insuliinille. Radioisotooppipalvelussa työskennellessään Berson ja Yalow mittasivat RIA: n avulla ihmisruumiissa kiertävien punasolujen (RBC) määrän. He ruiskuttivat koehenkilöille seerumia, joka sisälsi radioaktiivisia tunnisteita, jotka kiinnittyivät tiettyihin rakenteisiin—radioaktiivista jodia albumiiniin, veren proteiiniin, ja radioaktiivista kaliumia tai fosforia, joka oli kiinnittynyt RBC: hen. Berson ja Yalow mittasivat RBC: iden määrän radioaktiivisilla tunnisteilla ja validoivat RIA: han perustuvan RBC: n laskennan verisolujen ja plasman suhteella eli hematokriittiarvolla, joka mitattiin kerätystä verestä. Tämän vaiheen avulla Berson ja Yalow pystyivät todentamaan menetelmänsä. Sitten he keskittyivät aineisiin, joita ei ollut koskaan aiemmin mitattu elävistä ihmisistä.

Berson ja Yalow kehittivät alun perin Ria—menetelmän insuliinin mittaamiseksi—pienen peptidihormonin, jota tarvitaan hiilihydraattien ja rasvojen metabolointiin-jota esiintyy yleensä pieninä pitoisuuksina ihmiskehossa. Kun elimistö kamppailee insuliinin tuottamisesta tai reagoimisesta, niissä esiintyy diabetes. Vaikka lääkärit olivat hoitaneet diabetesta eläinperäisellä insuliinilla 1920-luvulta lähtien, tutkijat työskentelivät vielä 1950-luvulla kehittääkseen kokeita veren insuliinipitoisuuden havaitsemiseksi taudin syiden ja hoidon sivuvaikutusten selvittämiseksi.

Berson ja Yalow joutuivat tarkentamaan radioaktiivisen merkintämenetelmänsä herkkyyttä tutkiakseen insuliinia elimistössä. He havaitsivat, että ihmiskeho reagoi naudan-ja sianlihan insuliiniin vieraina aineina eli antigeeneinä ja kehitti insuliinille vasta-aineita puolustusmekanismina. Tämän jälkeen nämä vasta-aineet tukkivat insuliinin reseptoripaikat, ja tukos esti hormonia hajoamasta. Tuolloin tutkijat olettivat, että insuliini oli liian pieni käynnistämään vasta-ainetuotannon. Bersonin ja kollegan artikkelissa ” Insulin-I131 Metabolism in Human Subjects: ”Tutkijat pystyivät havaitsemaan pieniä biokemiallisia aineita, kuten insuliinimolekyylejä. Berson ja Yalow ymmärsivät, että heidän radioisotooppien merkintämenetelmäänsä voitaisiin kehittää edelleen merkitsemään ja jäljittämään lähes mitä tahansa biokemiallisesti kiinnostavaa ainetta. Vuonna 1960 Berson ja Yalow julkaisivat Ria-tekniikkaa kuvaavan tutkielman nimeltä ”Immunoassay of Endogeenic Plasma Insulin in Man.”Vuoden kuluttua RIA: n kehittymisestä tutkijat laajensivat sen soveltamista hormonien mittauksen ulkopuolelle ja käyttivät sitä mikroskooppisten eliöiden, lääkkeiden ja syöpien tutkimiseen.

Ria-menetelmää käyttävät tutkijat tarvitsevat antigeenin, joka on merkitty tai sidottu radioaktiiviseen merkkiaineeseen, ja antigeenispesifisen vasta-aineen, joka sitoutuu antigeeniin. Bersonin ja Yalow ’ n kohdalla merkitty antigeeni oli radioaktiiviseen jodiin (I131) sitoutunutta insuliinia ja vasta-aine oli insuliinispesifinen insulinaasi. Ria-insuliinin täydentämiseksi tutkijat sekoittavat ensin tunnetut määrät insuliini-I131: tä ja insulinaasia. Nämä sitoutuvat muodostaen tietyn määrän insulinaasi-I131-insulinaasikomplekseja. Sitten tutkijat tuovat sekoitukseen pienen biologisen näytteen, kuten veren, ja inkuboivat seosta missä tahansa useista tunneista useisiin päiviin.

inkubaation aikana I131-insuliini ja biologisessa näytteessä oleva merkitsemätön insuliini saavuttavat tasapainon eli tasapainon kunkin vasta-aineeseen sitoutuneen molekyylin määrässä. Kun kaksi tai useampia antigeenejä, kuten merkitty ja merkitsemätön insuliini, kilpailevat samasta sitoutumiskohdasta vasta-ainemolekyylissä, prosessia kutsutaan kilpailevaksi sitoutumiseksi. Kilpailevan sitoutumisen vuoksi biologisessa näytteessä oleva merkitsemätön insuliini syrjäyttää osan merkityistä insuliineista insulinaasi-I131-insuliinikomplekseissa. Radioaktiivisesti merkityt antigeenit, jotka ovat eksyneet komplekseistaan, voidaan sitten poistaa, ja sidottu, merkitty antigeeni voidaan mitata säteilylaskurilla. Koska merkityt ja merkitsemättömät antigeenit tulevat tasapainoon, merkitsemättömän insuliinin määrä, joka ei sitoutunut, on yhtä suuri kuin sitoutumattoman insuliinin-I131. Jos tutkijat tietävät I131-insuliinin alkupitoisuuden ja sitoutumiskyvyn—antigeenin prosenttiosuuden, joka milloin tahansa pysyy sitoutumattomana kylläisessä liuoksessa—he voivat laskea näytteestä sitoutumattoman ja sitoutumattoman merkitsemättömän insuliinin määrän. Vaikka RIA: n menetelmät perustettiinkin käyttämällä antigeeni-vasta-aine-sidontaa, antigeenit voivat sitoutua myös muihin proteiineihin, kuten albumiiniin, joka sitoutuu veriplasmassa joihinkin hormoneihin ja kuljettaa niitä. Tutkijat käyttävät Sidonta-aineita, kuten albumiinia, jotka eivät ole spesifisiä immuunitoiminnalle, tämän menetelmän soveltamiseksi lääkkeiden, virusten ja muiden yhdisteiden tai biologisten aineiden pitoisuuksien havaitsemiseen tai mittaamiseen.

Yhdysvalloissa radioimmunoanalyysin sovelluksia koskeva tutkimus lisääntyi. Kilpirauhasen vajaatoiminta, tila, jossa keho tuottaa alhaisia tyreotropiinipitoisuuksia (TSH), voi muun muassa heikentää tilan kanssa elävien lasten henkistä kehitystä. Robert Utigerin Washington University School of Medicinessä St. Louisissa Missourissa vuonna 1965 kehittämä TSH: n RIA ja Inder Chopran ja Kalifornian yliopistossa Los Angelesissa ja Harbor General Hospitalissa Torrancessa Kaliforniassa vuonna 1971 kehittämä kahden muun kilpirauhashormonin trijodityroniini ja tyroksiini mahdollistivat vastasyntyneiden kilpirauhasen vajaatoiminnan seulonnan ja hoidon. Tuona aikana Brij Saxena ja kollegat Cornell University Medical Collegessa New Yorkissa, New Yorkissa, käyttivät RIA: ta diagnosoimaan naisten hedelmättömyyttä mittaamalla ihmisen follikkelia stimuloivien ja luteinisoivien hormonien pitoisuuksia plasmassa.

Yalow sai Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 1977 RIA: n kehittämisestä. Berson ei jakanut palkintoa, sillä hän kuoli vuonna 1972 eikä Nobel-komitea Jaa postuumeja palkintoja. Myöhemmät RIA-tekniikat mahdollistivat sen, että tutkijat pystyivät mittaamaan useita biokemiallisia aineita samanaikaisesti. Radioaktiivisten aineiden käytön vähentämiseksi tutkijat käyttivät entsyymejä ja fluoresentteja kohdeaineiden merkitsemiseen.