enciclopedia proiectului embrion

Radioimunoanaliza (Ria) este o tehnică în care cercetătorii folosesc izotopi radioactivi ca etichete trasabile pentru a cuantifica substanțe biochimice specifice din probele de sânge. Rosalyn Yalow și Solomon Berson au dezvoltat metoda în anii 1950 în timp ce lucrau la Spitalul Administrației Veteranilor Bronx (VA) din New York, New York. RIA necesită probe mici de sânge, dar este extrem de sensibil la cantități minuscule de molecule biologice din probă. Utilizarea RIA a îmbunătățit acuratețea multor tipuri de diagnostice medicale și a influențat cercetarea hormonală și imună din întreaga lume. Înainte de dezvoltarea RIA, alte metode care detectau sau măsurau concentrații mici de substanțe biochimice necesitau probe mari de sânge—adesea prea mari pentru ca cercetătorii să le poată colecta. Odată cu dezvoltarea RIA, cercetătorii ar putea folosi o singură picătură de sânge pentru a detecta și măsura concentrația unor substanțe biochimice. Până în 1970, medicii au folosit RIA pentru a măsura stimularea foliculară și hormonii luteinizanți pentru a diagnostica și trata infertilitatea la femei. Evoluțiile ulterioare au condus la programe de screening neonatal pentru hipotiroidism.

Berson, doctor în medicină internă, și Yalow, fizician nuclear, au început să lucreze împreună în 1950 în laboratorul de servicii radioizotopice, numit ulterior Laboratorul de cercetare Solomon A. Berson de la Spitalul Bronx VA. Cercetările lui Berson și Yalow s-au concentrat pe medicina nucleară și au planificat să dezvolte aplicații medicale pentru izotopi radioactivi, în special pentru insulină. La începutul activității lor la Serviciul de radioizotopi, Berson și Yalow au folosit RIA pentru a măsura volumul de celule roșii din sânge (RBC) în circulație în corpul uman. Ei au injectat subiecții umani cu un ser care conține etichete radioactive care se atașează la structuri specifice-iod radioactiv atașat la albumină, o proteină găsită în sânge; și potasiu radioactiv sau fosfor atașat la RBC. Berson și Yalow au măsurat numărul de RBC-uri cu etichete radioactive și au validat calculul lor bazat pe RIA al RBC-urilor cu raportul celule sanguine-plasmă sau hematocrit, măsurat din sângele colectat. Acest pas le-a permis lui Berson și Yalow să-și verifice metodele. Apoi s-au concentrat asupra substanțelor care nu fuseseră niciodată măsurate la oamenii vii.

Berson și Yalow au dezvoltat inițial metoda RIA pentru măsurarea insulinei—un mic hormon peptidic necesar metabolizării carbohidraților și grăsimilor—care este în general prezent în concentrații scăzute în corpul uman. Când organismele se luptă să producă sau să răspundă la insulină,aceste organisme prezintă diabet. Deși medicii trataseră diabetul cu insulină derivată din animale încă din anii 1920, cercetătorii din anii 1950 au lucrat încă la dezvoltarea testelor pentru a detecta nivelurile de insulină din sânge pentru a identifica cauzele bolii și efectele secundare ale tratamentului.

Berson și Yalow au trebuit să rafineze sensibilitatea metodei lor de etichetare radioactivă pentru a studia insulina din organism. Ei au descoperit că organismul uman a răspuns la insulina de carne de vită și de porc ca substanțe străine, numite antigene, și a dezvoltat anticorpi pentru insulină ca mecanism defensiv. Acești anticorpi au blocat apoi situsurile receptorilor insulinei, iar blocajul a inhibat descompunerea hormonului. La acea vreme, oamenii de știință au presupus că insulina era prea mică pentru a declanșa producția de anticorpi. Descoperirea că insulina derivată din animale a montat un răspuns imun la om, descrisă în articolul lui Berson și coleg „metabolismul insulinei-I131 la subiecții umani: Demonstrarea globulinei care leagă insulina în circulația subiectului tratat cu insulină”, a permis cercetătorilor să detecteze substanțe biochimice mici, cum ar fi moleculele de insulină. Berson și Yalow au recunoscut că metoda lor de etichetare a radioizotopilor ar putea fi dezvoltată în continuare pentru a eticheta și urmări aproape orice substanță biochimică de interes. În 1960, Berson și Yalow au publicat o lucrare care descrie tehnica RIA, intitulată „testul imunologic al insulinei plasmatice endogene la om.”În termen de un an de la dezvoltarea RIA, cercetătorii și-au extins aplicația dincolo de măsurarea hormonilor, folosindu-l pentru a studia organismele microscopice, medicamentele și cancerele.

cercetătorii care utilizează metoda RIA necesită un antigen care a fost etichetat sau legat de un marker radioactiv și un anticorp specific antigenului care se va lega de antigen. Pentru Berson și Yalow, antigenul marcat a fost insulina legată de iodul radioactiv (I131), iar anticorpul a fost insulinaza, care este specifică insulinei. Pentru a completa insulina Ria, cercetătorii amestecă mai întâi cantitățile cunoscute de insulină-I131 și insulinază. Acestea se leagă, producând o cantitate specifică de complexe de insulină-i131-insulinază. Apoi, cercetătorii introduc o mică probă biologică, cum ar fi sângele, în amestec și incubează amestecul oriunde de la câteva ore până la mai multe zile.

în timpul perioadei de incubație, insulina-i131 și orice insulină neetichetată din proba biologică ajung la un echilibru sau echilibru în numărul de molecule din fiecare care sunt legate de anticorp. Când doi sau mai mulți antigeni, cum ar fi insulina etichetată și neetichetată, concurează pentru același situs de legare pe o moleculă de anticorp, procesul se numește legare competitivă. Datorită legării competitive, insulina neetichetată prezentă în proba biologică va deplasa o porțiune din insulina marcată în complexele insulină-i131-insulinază. Antigenele marcate radioactiv care au fost deplasate din complexele lor pot fi apoi îndepărtate, iar antigenul marcat legat poate fi măsurat cu un contor de radiații. Deoarece antigenele etichetate și neetichetate intră în echilibru, cantitatea de insulină neetichetată care nu s-a legat va fi egală cu insulina nelegată-I131. Dacă cercetătorii cunosc concentrația inițială de insulină-I131 și capacitatea de legare—procentul de antigen care, în orice moment, va rămâne nelegat într—o soluție saturată-pot calcula cantitatea de insulină legată și nelegată din eșantion. Deși metodele RIA au fost stabilite folosind legarea antigen-anticorp, antigenii se pot lega și de alte proteine, cum ar fi albumina, care se leagă și transportă unii hormoni în plasma sanguină. Cercetătorii folosesc agenți de legare, cum ar fi albumina, care nu sunt specifici funcției imune, pentru a aplica această metodă pentru a detecta sau măsura nivelurile de medicamente, viruși și alți compuși sau substanțe biologice.

în Statele Unite, cercetările privind aplicațiile testului radioimunologic au proliferat. Hipotiroidismul, o afecțiune în care organismul produce niveluri scăzute de tirotropină (TSH), poate, printre alte efecte, să afecteze dezvoltarea mentală a sugarilor cu această afecțiune. RIA pentru TSH, dezvoltat în 1965 de Robert Utiger la școala de Medicină a Universității Washington din St.Louis, Missouri, și cel al altor doi hormoni tiroidieni, triiodotironina și tiroxina, dezvoltat în 1971 de Inder Chopra și colegii de la Universitatea din California, Los Angeles și Spitalul General Harbor din Torrance, California, a permis medicilor să examineze și să trateze hipotiroidismul neonatal. În acea perioadă, Brij Saxena și colegii săi de la Cornell University Medical College din New York City, New York, au folosit RIA pentru a diagnostica infertilitatea la femei prin măsurarea concentrațiilor de stimulare a foliculului uman și hormoni luteinizanți în plasmă.

Yalow a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1977 pentru dezvoltarea RIA. Berson nu a împărțit premiul, deoarece a murit în 1972, iar Comitetul Nobel nu acordă premii postume. Tehnicile RIA ulterioare au permis cercetătorilor să măsoare simultan mai multe substanțe biochimice. Pentru a reduce utilizarea substanțelor radioactive, cercetătorii au folosit enzime și fluorescente pentru a marca substanțele țintă.