The Embryo Project Encyclopedia

Il Radioimmunoassay (RIA) è una tecnica in cui i ricercatori utilizzano isotopi radioattivi come tag tracciabili per quantificare specifiche sostanze biochimiche da campioni di sangue. Rosalyn Yalow e Solomon Berson hanno sviluppato il metodo negli 1950 mentre lavoravano all’ospedale Bronx Veterans Administration (VA) di New York City, New York. RIA richiede piccoli campioni di sangue, ma è estremamente sensibile a piccole quantità di molecole biologiche all’interno del campione. L’uso di RIA ha migliorato l’accuratezza di molti tipi di diagnosi mediche e ha influenzato la ricerca ormonale e immunitaria in tutto il mondo. Prima che la RIA fosse sviluppata, altri metodi che rilevavano o misuravano piccole concentrazioni di sostanze biochimiche richiedevano grandi campioni di sangue, spesso troppo grandi per essere raccolti dai ricercatori. Con lo sviluppo di RIA, i ricercatori potrebbero utilizzare una singola goccia di sangue per rilevare e misurare la concentrazione di alcune sostanze biochimiche. Nel 1970 i medici usavano la RIA per misurare gli ormoni follicolo – stimolanti e luteinizzanti per diagnosticare e trattare l’infertilità nelle donne. Ulteriori sviluppi hanno portato a programmi di screening neonatale per l’ipotiroidismo.

Berson, un dottore in medicina interna, e Yalow, un fisico nucleare, iniziarono a lavorare insieme nel 1950 nel laboratorio del servizio radioisotopi, in seguito chiamato Solomon A. Berson Research Laboratory presso l’ospedale del Bronx VA. La ricerca di Berson e Yalow si concentrò sulla medicina nucleare e pianificarono di sviluppare applicazioni mediche per isotopi radioattivi, in particolare per l’insulina. All’inizio del loro lavoro al Servizio radioisotopi, Berson e Yalow hanno usato la RIA per misurare il volume dei globuli rossi (RBC) in circolazione all’interno del corpo umano. Hanno iniettato soggetti umani con un siero contenente tag radioattivi che attaccato a strutture specifiche-iodio radioattivo attaccato all’albumina, una proteina trovata nel sangue; e potassio radioattivo o fosforo attaccato ai globuli rossi. Berson e Yalow hanno misurato il numero di globuli rossi con tag radioattivi e hanno convalidato il loro calcolo basato su RIA di globuli rossi con il rapporto tra cellule del sangue e plasma, o ematocrito, misurato dal sangue raccolto. Questo passaggio ha permesso a Berson e Yalow di verificare i loro metodi. Si sono quindi concentrati su sostanze che non erano mai state misurate prima negli esseri umani viventi.

Berson e Yalow hanno inizialmente sviluppato il metodo RIA per misurare l’insulina-un piccolo ormone peptidico necessario per metabolizzare carboidrati e grassi—che è generalmente presente in basse concentrazioni all’interno del corpo umano. Quando i corpi lottano per produrre o per rispondere all’insulina, questi corpi presentano il diabete. Anche se i medici avevano trattato il diabete con insulina di origine animale dal 1920, i ricercatori nel 1950 ancora lavorato per sviluppare test per rilevare i livelli di insulina nel sangue per identificare le cause della malattia e gli effetti collaterali del trattamento.

Berson e Yalow hanno dovuto affinare la sensibilità del loro metodo di etichettatura radioattiva per studiare l’insulina nel corpo. Hanno scoperto che il corpo umano ha risposto all’insulina di manzo e maiale come sostanze estranee, chiamate antigeni, e ha sviluppato anticorpi per l’insulina come meccanismo difensivo. Questi anticorpi hanno quindi bloccato i siti recettoriali dell’insulina e il blocco ha inibito la decomposizione dell’ormone. A quel tempo, gli scienziati presumevano che l’insulina fosse troppo piccola per innescare la produzione di anticorpi. La scoperta che l’insulina derivata dagli animali ha montato una risposta immunitaria negli esseri umani, descritta nell’articolo di Berson e collega ” Metabolismo dell’insulina-I131 nei soggetti umani: Dimostrazione della globulina legante l’insulina nella circolazione del soggetto trattato con insulina”, ha permesso ai ricercatori di rilevare piccole sostanze biochimiche, come le molecole di insulina. Berson e Yalow hanno riconosciuto che il loro metodo di etichettatura dei radioisotopi potrebbe essere ulteriormente sviluppato per etichettare e tracciare quasi tutte le sostanze biochimiche di interesse. Nel 1960 Berson e Yalow pubblicarono un articolo che descriveva la tecnica RIA, intitolato ” Immunoassay of Endogenous Plasma Insulin in Man.”Entro un anno dallo sviluppo della RIA, i ricercatori hanno ampliato la sua applicazione oltre la misurazione degli ormoni, usandola per studiare organismi microscopici, medicinali e tumori.

I ricercatori che utilizzano il metodo RIA richiedono un antigene etichettato o legato a un marcatore radioattivo e un anticorpo antigene-specifico che si legherà all’antigene. Per Berson e Yalow, l’antigene marcato era l’insulina legata allo iodio radioattivo (I131) e l’anticorpo era l’insulinasi, che è insulino-specifica. Per completare l’insulina RIA, i ricercatori mescolano prima quantità note di insulina-I131 e insulinasi. Questi si legano, producendo una quantità specifica di complessi insulinasi insulina-I131. Quindi, i ricercatori introducono un piccolo campione biologico, come il sangue, nella miscela e incubano la miscela per diverse ore a più giorni.

Durante il periodo di incubazione, l’insulina-I131 e qualsiasi insulina non etichettata nel campione biologico raggiungono un equilibrio, o equilibrio, nel numero di molecole di ciascuna che sono legate all’anticorpo. Quando due o più antigeni, come l’insulina etichettata e non etichettata, competono per lo stesso sito di legame su una molecola anticorpale, il processo è chiamato legame competitivo. A causa del legame competitivo, l’insulina non etichettata presente nel campione biologico sostituirà una parte dell’insulina marcata nei complessi insulinasi insulina-I131. Gli antigeni etichettati radioattivamente che sono stati fuori luogo dai loro complessi possono quindi essere rimossi e l’antigene etichettato legato può essere misurato con un contatore di radiazioni. Poiché gli antigeni etichettati e non etichettati entrano in equilibrio, la quantità di insulina non etichettata che non si lega sarà uguale all’insulina non legata-I131. Se i ricercatori conoscono la concentrazione iniziale di insulina-I131 e la capacità di legame—la percentuale di antigene che, in qualsiasi momento, rimarrà non legata in una soluzione satura—possono calcolare la quantità di insulina non legata e non legata dal campione. Sebbene i metodi RIA siano stati stabiliti usando il legame antigene-anticorpo, gli antigeni possono anche legarsi ad altre proteine, come l’albumina, che si lega e trasporta alcuni ormoni nel plasma sanguigno. I ricercatori utilizzano agenti leganti, come l’albumina, che non sono specifici per la funzione immunitaria, per applicare questo metodo per rilevare o misurare i livelli di farmaci, virus e altri composti o sostanze biologiche.

Negli Stati Uniti, la ricerca sulle applicazioni del dosaggio radioimmunologico è proliferata. Ipotiroidismo, una condizione in cui il corpo produce bassi livelli di tireotropina (TSH), può, tra gli altri effetti, compromettere lo sviluppo mentale dei bambini con la condizione. RIA per il TSH, sviluppato nel 1965 da Robert Utiger presso la Washington University School of Medicine di St. Louis, nel Missouri, e quella di altre due ormoni tiroidei, triiodotironina e tiroxina, sviluppato nel 1971 da Inder Chopra e colleghi presso l’Università di California, Los Angeles e dal Porto, l’Ospedale Generale a Torrance, in California, ha consentito medici, per lo screening e il trattamento di ipotiroidismo neonatale. Durante quel periodo, Brij Saxena e colleghi del Cornell University Medical College di New York City, New York, hanno usato RIA per diagnosticare l’infertilità nelle donne misurando le concentrazioni di ormoni follicolo-stimolanti e luteinizzanti umani nel plasma.

Yalow ha ricevuto il premio Nobel in Fisiologia o Medicina nel 1977 per lo sviluppo di RIA. Berson non ha condiviso il premio, poiché è morto nel 1972 e il comitato Nobel non assegna premi postumi. Le successive tecniche RIA hanno permesso ai ricercatori di misurare più sostanze biochimiche contemporaneamente. Per ridurre l’uso di sostanze radioattive, i ricercatori hanno utilizzato enzimi e fluorescenti per contrassegnare le sostanze bersaglio.