做化学发光,是选择吖啶酯平台还是碱性磷酸酶平台?或者是吖啶酯平台好,还是碱性磷酸酶平台好?这类问题,是我们经常被问到的。
先说结论:各有优劣!
吖啶酯、吖啶磺酰胺是直接化学发光的代表,无须催化直接发光。属于闪光型。四大家中雅培用的是吖啶磺酰胺,西门子Centaur系列用的是吖啶酯。
(图片来自于网络) 常见的酶促发光平台有辣根过氧化酶(HRP)、碱性磷酸酶(AP),这种发光是需要酶催化底物而产生光信号,而且光信号是辉光型。AP酶代表化学发光试剂厂家:贝克曼、迈瑞等,HRP代表厂家安图。
常见的是以三联吡啶钌标记抗体,以三丙胺(TPA)为电子供体,在电场中发生电子转移而发光化学发光反应。代表厂商就不用多说了,四大家中有罗氏,国内的厂商中有普门、联众泰克、安赛等。
电化学发光高端但也想对小众,国内主流的仍然以吖啶酯(AE)和碱性磷酸酶(AP)两个发光平台为主。2019年底我们调研,AE和AP两个试剂厂家占比大概是50%:50%;到2022年底,我们再次的调研结果成了60%:40%。AE的“玩家”占了上风。
有意思的是,很多新进入发光领军的“玩家”都会选择AE平台。我们也问过一些客户他们选择AE发光平台的考量是什么,总结起来答案有两种:1. 这个工艺、方法比较简单;2. 成本比较低。很少有人对他们做一个系统的比较。
下面,我也是基于我们派博思内部的一些经验,介绍吖啶酯(AE)和碱性磷酸酶(AP)两种发光的特点。(这也是我2022年CACLP卫星会分享的内容,如有不充分的地方,欢迎留言交流)
吖啶酯(AE)和碱性磷酸酶(AP)两种发光的特点
国内最常用的吖啶酯或吖啶磺酰胺其实只有以下两种。
发光基理也差不多,如下图:
那么,吖啶酯(吖啶磺酰胺)化学发光的特点是什么?
标记相对简单 —— 蛋白与吖啶酯(磺酰胺)直接孵育、透析即可 无需催化剂 —— 碱性环境的H2O2即可直接激发发光 闪光型 —— 发光信号持续时间很短,对发光仪要求高
但我们从一些文献中也获取到一些信息,比如西门子早期就做了大量的研究,他们研究了很多不同结构的吖啶酯对试剂性能的影响。
Analytical Biochemistry 406 (2010) 204–213 研究表明,不同的项目或者说不同的抗体,最适合的吖啶酯(吖啶磺酰胺)的结构其实是不一样的。换句话说,要想让试剂达到最佳的性能,这个抗体连哪种结构的吖啶酯,是不是都要试一遍?据说,雅培内部也有各种各样结构的吖啶磺酰胺。所以,从这个角度来说,AE发光试剂的开发也不见得就简单。之所以觉得简单,可能我们还没有真正到人家的那个高度。
对于AP,其发光原理和吖啶酯完全不同。但不管是哪种底物,其原理可以理解为分成两步:第一步是底物A催化产生中间产物B,中间产物B分解成终产物C产生光信号。
从A到B的过程,所有底物一般都进行的很快,但从B到C,产生光信号的时间,不同的底物差别挺大。就拿AMPPD来说,从A到B特别快,但是从B到C很慢;而APS-5,从B到C能做到非常快,所以发光时间大大缩短。但越快的同时,稳定性可能会受到影响。
我们总结常见的AP底物的发光强度、发光时间和稳定性排序:
发光强度和发光时间: AMPPD<CDP-Star<APS-5所以,在AP的试剂体系中,有以下几个特点:
AP与底物需要额外的时间,出结果的时间会长;
底物本身有一定的开发难度和额外成本;
我们在开发的试剂的过程中,也发现AP其实还有其他特点:
偶联标记工艺过程长,可能一次需要2天的时间;
但工艺比AE更加可控(AE偶联虽然简单,但容易受到温度等影响,而且有时候高浓度会有气溶胶污染)。
汇总一下,两个平台的优缺点如下图所示。优缺点都不少,其实没有完美的平台。
很多人说,AE比AP有一点很大的优势,就是出结果的时间短。其实现在也不尽然,因为正如我上面所述,AP搭配APS-5,也可以做到1分钟内的孵育时间,让出结果更快。
注:文章来源于苏州派博斯生物技术有限公司的公众号PBSolutions