The Embryo Project Encyclopedia

Radioimmunoassay (RIA) is een techniek waarbij onderzoekers radioactieve isotopen gebruiken als traceerbare tags om specifieke biochemische stoffen uit bloedmonsters te kwantificeren. Rosalyn Yalow en Solomon Berson ontwikkelden de methode in de jaren 1950 tijdens hun werk in het Bronx Veterans Administration (VA) Hospital in New York City. RIA vereist kleine steekproeven van bloed, maar het is uiterst gevoelig voor minuscule hoeveelheden biologische molecules binnen de steekproef. Het gebruik van RIA verbeterde de nauwkeurigheid van vele soorten medische diagnoses, en het beïnvloedde hormoon en immune onderzoek over de hele wereld. Voordat de RIA werd ontwikkeld, andere methoden die gedetecteerd of gemeten kleine concentraties van biochemische stoffen vereist grote monsters van bloed-vaak te groot voor onderzoekers om te verzamelen. Met de ontwikkeling van RIA konden onderzoekers een enkele druppel bloed gebruiken om de concentratie van sommige biochemische stoffen te detecteren en te meten. In 1970 gebruikten de artsen RIA om follikelstimulerende en luteïniserende hormonen te meten om onvruchtbaarheid bij vrouwen te diagnosticeren en te behandelen. Verdere ontwikkelingen leidden tot neonatale screeningsprogramma ‘ s voor hypothyreoïdie.Berson, een doctor in de interne geneeskunde, en Yalow, een kernfysicus, begonnen samen te werken in 1950 in het laboratorium voor radio-isotoop Service, later het Solomon A. Berson Research Laboratory in het Bronx VA Hospital. Berson en Yalow ‘ s onderzoek richtte zich op nucleaire geneeskunde en ze waren van plan om medische toepassingen te ontwikkelen voor radioactieve isotopen, vooral voor insuline. In het begin van hun werk bij de radio-isotoop Service, gebruikten Berson en Yalow de RIA om het volume van rode bloedcellen (RBC ‘ s) in circulatie in het menselijk lichaam te meten. Zij injecteerden menselijke proefpersonen met een serum dat radioactieve markeringen bevat die aan specifieke structuren—radioactief jodium in bijlage aan albumine, een eiwit in het bloed wordt gevonden; en radioactief kalium of fosfor in bijlage aan RBCs. Berson en Yalow hebben het aantal RBC ’s met radioactieve tags gemeten en hun op RIA gebaseerde berekening van RBC’ s gevalideerd met de bloedcel / plasma ratio, of hematocriet, gemeten aan de hand van het verzamelde bloed. Deze stap stelde Berson en Yalow in staat om hun methoden te verifiëren. Ze richtten zich vervolgens op stoffen die nooit eerder bij levende mensen waren gemeten.Berson en Yalow ontwikkelden aanvankelijk de RIA—methode voor het meten van insuline—een klein peptidehormoon dat nodig is om koolhydraten en vetten te metaboliseren-dat over het algemeen in lage concentraties in het menselijk lichaam aanwezig is. Wanneer lichamen worstelen om te produceren of om te reageren op insuline, die lichamen vertonen diabetes. Hoewel de artsen diabetes met dierlijke insuline sinds de jaren 1920 hadden behandeld, werkten de onderzoekers in 1950 nog om tests te ontwikkelen om insulineniveaus in het bloed te ontdekken om de oorzaken van de ziekte en de bijwerkingen van behandeling te identificeren.

Berson en Yalow moesten de gevoeligheid van hun radioactieve etiketteringsmethode verfijnen om insuline in het lichaam te bestuderen. Ze vonden dat het menselijk lichaam reageerde op rund-en varkensinsuline als vreemde stoffen, antigenen genoemd, en ontwikkelde antilichamen voor de insuline als een defensief mechanisme. Deze antilichamen blokkeerden vervolgens de receptorplaatsen van de insuline en de blokkering remde het hormoon van ontbinding. Op dat moment, dachten wetenschappers dat insuline te klein was om antilichaamproductie te activeren. De ontdekking dat van dierlijke oorsprong afkomstige insuline een immuunrespons bij mensen veroorzaakte, beschreven in Berson en collega ‘ s Artikel “insuline-I131 metabolisme in menselijke proefpersonen: Demonstratie van Insulinebindende globuline in de circulatie van de met insuline behandelde persoon,” stelde onderzoekers in staat om kleine biochemische stoffen, zoals moleculen van insuline te detecteren. Berson en Yalow erkenden dat hun radio-isotoop etiketteringsmethode verder kon worden ontwikkeld om bijna elke biochemische substantie van belang te labelen en te traceren. In 1960 publiceerden Berson en Yalow een artikel over de Ria techniek, getiteld ” Immunoassay van endogene Plasma insuline in de mens.”Binnen een jaar na de ontwikkeling van de RIA, onderzoekers uitgebreid de toepassing buiten de meting van hormonen, met behulp van het microscopische organismen, geneesmiddelen en kanker te bestuderen.

onderzoekers die de Ria-methode gebruiken, hebben een gelabeld of aan een radioactieve marker gebonden antigeen en een antigeenspecifiek antilichaam nodig dat zich aan het antigeen bindt. Voor Berson en Yalow, was het geëtiketteerde antigeen insuline gebonden aan radioactief jodium (I131), en het antilichaam was insulinase, dat insuline-specifiek is. Om de insuline RIA te voltooien, mengen onderzoekers eerst bekende hoeveelheden insuline-I131 en insulinase. Deze binden en produceren een specifieke hoeveelheid insuline-I131-insulinasecomplexen. Vervolgens introduceren onderzoekers een klein biologisch monster, zoals bloed, aan de mix en incuberen het mengsel voor overal van enkele uren tot meerdere dagen.

gedurende de incubatieperiode komen de insuline-I131 en eventuele niet-gelabelde insuline in het biologische monster tot een evenwicht, of een evenwicht, in het aantal moleculen van elk dat aan het antilichaam gebonden is. Wanneer twee of meer antigenen, zoals geëtiketteerde en niet geëtiketteerde insuline, voor de zelfde bandplaats op een antilichaammolecule concurreren, wordt het proces genoemd concurrerende band. Wegens concurrerende band, zal de niet geëtiketteerde insuline huidig in de biologische steekproef een deel van de geëtiketteerde insuline in de insuline-I131-insulinasecomplexen verplaatsen. De radioactief geëtiketteerde antigenen die van hun complexen misplaatst zijn kunnen dan worden verwijderd, en het gebonden, geëtiketteerde antigeen kan met een stralingsteller worden gemeten. Omdat de gelabelde en niet-gelabelde antigenen in evenwicht komen, zal de hoeveelheid niet-gelabelde insuline die niet binden gelijk zijn aan ongebonden insuline-I131. Als de onderzoekers de beginconcentratie van insuline-I131 en de bindende capaciteit kennen – het percentage van antigeen dat, op elk ogenblik, in een verzadigde oplossing ongebonden zal blijven—kunnen zij de hoeveelheid gebonden en ongebonden niet geëtiketteerde insuline uit het monster berekenen. Hoewel de methodes van RIA werden gevestigd gebruikend antigeen-antilichaam band, kunnen de antigenen ook aan andere proteã nen, zoals albumine binden, die aan sommige hormonen in het bloedplasma bindt en draagt. De onderzoekers gebruiken bindende agenten, zoals albumine, die niet-specifiek voor immune functie zijn, om deze methode toe te passen om niveaus van drugs, virussen, en andere samenstellingen of biologische substanties te ontdekken of te meten.

in de Verenigde Staten nam het onderzoek naar toepassingen van Radio-immunoassay toe. Hypothyreoïdie, een voorwaarde waarin het lichaam lage niveaus van thyrotropine (TSH) produceert, kan, onder andere gevolgen, de geestelijke ontwikkeling van zuigelingen met de voorwaarde aantasten. De RIA voor TSH, ontwikkeld in 1965 door Robert Utiger aan de Washington University School Of Medicine in St.Louis, Missouri, en die van twee andere schildklierhormonen, triiodothyronine en thyroxine, ontwikkeld in 1971 door Inder Chopra en collega ‘ s aan de Universiteit van Californië, Los Angeles en het Harbor General Hospital in Torrance, Californië, stelde artsen in staat om neonatale hypothyreoïdie te onderzoeken en te behandelen. Gedurende die tijd gebruikten Brij Saxena en collega ‘ s van Cornell University Medical College in New York City, New York, RIA om onvruchtbaarheid bij vrouwen te diagnosticeren door concentraties van menselijke follikelstimulerende en luteïniserende hormonen in plasma te meten. Yalow ontving in 1977 de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde voor de ontwikkeling van RIA. Berson deelde de prijs niet, want hij stierf in 1972 en het Nobelcomité kent geen postume prijzen toe. Latere RIA-technieken stelden onderzoekers in staat om meerdere biochemische stoffen tegelijkertijd te meten. Om het gebruik van radioactieve stoffen te verminderen, gebruikten de onderzoekers enzymen en fluorescenten om doelstoffen te markeren.