the Embryo Project Encyclopedia

Radioimmunoassay (Ria) jest techniką, w której naukowcy używają izotopów radioaktywnych jako identyfikowalnych znaczników do ilościowego określenia określonych substancji biochemicznych z próbek krwi. Rosalyn Yalow i Solomon Berson opracowali tę metodę w latach 50., pracując w szpitalu Bronx Veterans Administration (VA) w Nowym Jorku. RIA wymaga małych próbek krwi, ale jest niezwykle wrażliwa na niewielkie ilości cząsteczek biologicznych w próbce. Zastosowanie RIA poprawiło dokładność wielu rodzajów diagnoz medycznych i wpłynęło na badania hormonalne i immunologiczne na całym świecie. Zanim opracowano RIA, inne metody, które wykrywały lub mierzyły małe stężenia substancji biochemicznych, wymagały dużych próbek krwi-często zbyt dużych, aby naukowcy mogli je zebrać. Wraz z rozwojem RIA naukowcy mogli wykorzystać pojedynczą kroplę krwi do wykrywania i pomiaru stężenia niektórych substancji biochemicznych. Do 1970 lekarze stosowali RIA do pomiaru hormonów folikulotropowych i luteinizujących w diagnostyce i leczeniu niepłodności u kobiet. Dalsze zmiany doprowadziły do programów badań przesiewowych noworodków pod kątem niedoczynności tarczycy.

Berson, doktor chorób wewnętrznych, i Yalow, fizyk jądrowy, rozpoczęli współpracę w 1950 roku w laboratorium radioizotopów, nazwanym później Solomon A. Berson Research Laboratory w Bronx VA Hospital. Badania bersona i Yalowa koncentrowały się na medycynie nuklearnej i planowali opracowanie medycznych zastosowań izotopów promieniotwórczych, zwłaszcza insuliny. Na początku swojej pracy w służbie radioizotopów, Berson i Yalow używali RIA do pomiaru objętości czerwonych krwinek (RBC) w krążeniu w organizmie człowieka. Wstrzykiwali ludzi z surowicą zawierającą radioaktywne znaczniki, które dołączone do określonych struktur-radioaktywnego jodu dołączonego do albuminy, białka znajdującego się we krwi; i radioaktywnego potasu lub fosforu dołączonego do RBC. Berson i Yalow mierzyli liczbę RBC za pomocą znaczników radioaktywnych i walidowali swoje obliczenia Ria oparte na RBC ze stosunkiem komórek krwi do osocza, lub hematokrytu, mierzonego z pobranej krwi. Ten krok umożliwił bersonowi i Yalow zweryfikowanie ich metod. Następnie skoncentrowali się na substancjach, które nigdy wcześniej nie były mierzone u żywych ludzi.

Berson i Yalow początkowo opracowali metodę RIA do pomiaru insuliny-małego hormonu peptydowego potrzebnego do metabolizowania węglowodanów i tłuszczów—który jest zwykle obecny w niskich stężeniach w organizmie człowieka. Kiedy ciała mają trudności z wytwarzaniem lub reagowaniem na insulinę, ciała te wykazują cukrzycę. Chociaż lekarze leczyli cukrzycę insuliną pochodzenia zwierzęcego od 1920 roku, naukowcy w 1950 roku nadal pracowali nad opracowaniem testów wykrywających poziom insuliny we krwi w celu identyfikacji przyczyn choroby i skutków ubocznych leczenia.

Berson i Yalow musieli udoskonalić czułość swojej metody znakowania radioaktywnego w celu badania insuliny w organizmie. Odkryli, że organizm ludzki reaguje na insulinę wołową i wieprzową jako obce substancje, zwane antygenami i opracowali przeciwciała dla insuliny jako mechanizm obronny. Przeciwciała te następnie blokowały miejsca receptorów insuliny, a blokada hamowała rozkład hormonu. W tym czasie naukowcy zakładali, że insulina jest zbyt mała, aby wywołać produkcję przeciwciał. Odkrycie, że insulina pochodzenia zwierzęcego tworzy odpowiedź immunologiczną u ludzi, opisane w artykule Bersona i współpracownika ” Insulin-I131 Metabolism in Human Subjects: Demonstracja globuliny wiążącej insulinę w krążeniu podmiotu leczonego insuliną ” umożliwiła badaczom wykrycie małych substancji biochemicznych, takich jak cząsteczki insuliny. Berson i Yalow uznali, że ich Metoda znakowania radioizotopem może być dalej rozwijana w celu znakowania i śledzenia prawie każdej interesującej substancji biochemicznej. W 1960 roku Berson i Yalow opublikowali pracę opisującą technikę RIA, zatytułowaną ” Immunoassay of Endogenous Plasma Insulin in Man.”W ciągu roku od opracowania Ria naukowcy rozszerzyli jego zastosowanie poza pomiar hormonów, wykorzystując go do badania mikroskopijnych organizmów, leków i nowotworów.

badacze używający metody RIA wymagają antygenu, który został oznakowany lub związany z markerem radioaktywnym, oraz przeciwciała specyficznego dla antygenu, które będzie wiązać się z antygenem. W przypadku Bersona i Yalowa znakowanym antygenem była insulina związana z radioaktywnym jodem (I131), a przeciwciałem była insulinaza, która jest specyficzna dla insuliny. Aby uzupełnić insulinę Ria, naukowcy najpierw zmieszali znane ilości insuliny-I131 i insulinazy. Wiążą się one, wytwarzając określoną ilość kompleksów insuliny-i131-insulinazy. Następnie naukowcy wprowadzają do mieszanki niewielką próbkę biologiczną, taką jak krew, i inkubują mieszaninę przez kilka godzin do wielu dni.

w okresie inkubacji insulina-I131 i każda nieoznakowana insulina w próbce biologicznej osiągają równowagę lub równowagę w liczbie cząsteczek każdej z nich, które są związane z przeciwciałem. Gdy dwa lub więcej antygenów, takich jak znakowana i nie znakowana insulina, konkurują o to samo miejsce wiązania na cząsteczce przeciwciała, proces ten nazywany jest wiązaniem konkurencyjnym. Ze względu na kompetycyjne Wiązanie, nieoznakowana insulina obecna w próbce biologicznej wyprze część znakowanej insuliny w kompleksach insulinazy-i131. Radioaktywnie znakowane antygeny, które zostały niewłaściwie umiejscowione z ich kompleksów, można następnie usunąć, a związany, znakowany antygen można zmierzyć za pomocą licznika promieniowania. Ponieważ oznakowane i nieoznakowane antygeny wchodzą w równowagę, ilość nieoznakowanej insuliny, która się nie wiąże, będzie równa niezwiązanej insulinie-I131. Jeśli badacze znają początkowe stężenie insuliny-I131 i zdolność wiązania-procent antygenu, który w dowolnym momencie pozostanie niezwiązany w nasyconym roztworze – mogą obliczyć ilość związanej i niezwiązanej nieoznakowanej insuliny z próbki. Chociaż metody RIA zostały ustalone przy użyciu wiązania antygen-przeciwciało, antygeny mogą również wiązać się z innymi białkami, takimi jak albumina, która wiąże się i przenosi niektóre hormony w osoczu krwi. Naukowcy wykorzystują środki wiążące, takie jak albuminy, które nie są specyficzne dla funkcji immunologicznych, aby zastosować tę metodę do wykrywania lub pomiaru poziomu leków, wirusów i innych związków lub substancji biologicznych.

w Stanach Zjednoczonych upowszechniły się badania nad zastosowaniami testów radioimmunologicznych. Niedoczynność tarczycy, stan, w którym organizm wytwarza niski poziom tyreotropiny (TSH), może, między innymi, upośledzać rozwój umysłowy niemowląt z tą chorobą. RIA dla TSH, opracowany w 1965 roku przez Roberta Utigera w Washington University School Of Medicine w St. Louis w stanie Missouri, oraz dwóch innych hormonów tarczycy, trijodotyroniny i tyroksyny, opracowany w 1971 roku przez Inder Chopra i współpracowników z University of California w Los Angeles i Harbor General Hospital w Torrance w Kalifornii, umożliwił lekarzom badanie i leczenie niedoczynności tarczycy noworodków. W tym czasie Brij Saxena i współpracownicy z Cornell University Medical College w Nowym Jorku używali RIA do diagnozowania niepłodności u kobiet poprzez pomiar stężenia ludzkich hormonów folikulotropowych i luteinizujących w osoczu.

Yalow otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1977 roku za rozwój RIA. Berson nie podzielił się nagrodą, gdyż zmarł w 1972 roku, a Komitet Noblowski nie przyznaje nagród pośmiertnych. Późniejsze techniki RIA umożliwiły badaczom pomiar wielu substancji biochemicznych jednocześnie. Aby ograniczyć stosowanie substancji promieniotwórczych, naukowcy wykorzystali enzymy i fluorescencje do oznaczania substancji docelowych.