免疫電気泳動

免疫電気泳動は、電気泳動と抗体との反応に基づいてタンパク質を分離および特徴付けるいくつかの生化学的方法の総称です。免疫電気泳動のすべての変種は、分離または特徴付けるタンパク質と反応する抗体としても知られる免疫グロブリンを必要とします。この方法は、20 世紀後半に開発され、広く使用されました。やや年代順に並べると、免疫電気泳動分析 ( Grabarによる1 次元免疫電気泳動)、交差免疫電気泳動 ( Clarke と Freemanによる、または Laurellによる2 次元定量免疫電気泳動)、ロケット免疫電気泳動 (Laurellによる1 次元定量免疫電気泳動)、 Svendsen と Harboeによる融合ロケット免疫電気泳動、Bøg-Hansen によるアフィニティー免疫電気泳動です。

免疫電気泳動は、電気泳動の原理と抗体の反応の多くの組み合わせを説明する一般的な用語であり、免疫拡散としても知られています。^[1]

電気泳動や抗体との反応には、高pH (約 8.6)で緩衝された厚さ約 1 mm の 1% ゲル スラブであるアガロースが伝統的に好まれています。アガロースは大きな孔があり、タンパク質が自由に通過して分離できる一方で、タンパク質と特定の抗体の免疫沈降物のアンカーとなるため、ゲル マトリックスとして選択されました。抗体は高 pH では実質的に動かないため、高 pH が選択されました。電気泳動には通常、水平冷却プレートを備えた電気泳動装置が推奨されました。

免疫沈降物は湿ったアガロースゲルでは目に見えるが、乾燥したゲルではクマシーブリリアントブルーなどのタンパク質染色剤で染色される。SDSゲル電気泳動とは対照的に、アガロース電気泳動ではネイティブ条件が可能で、調査中のタンパク質のネイティブ構造と活性が保存されるため、免疫電気泳動では電気泳動による分離に加えて、 酵素活性やリガンド結合などの特性評価が可能になる。

カウンター免疫電気泳動は、免疫拡散法と電気泳動法を組み合わせたものです。本質的には、電気泳動は反応物を一緒に移動させるプロセスを高速化します。

グラバール法による免疫電気泳動分析は、免疫電気泳動の古典的な方法です。タンパク質は電気泳動によって分離され、分離されたタンパク質の隣の溝に抗体が塗布され、分離されたタンパク質と抗体が互いに拡散した後、免疫沈降物が形成されます。免疫電気泳動分析の導入により、タンパク質化学は大きく前進しました。最初の成果のいくつかは、生体液と生体抽出物中のタンパク質の分析でした。重要な観察の中には、血清中のさまざまなタンパク質の数の多さ、複数の免疫グロブリンクラスの存在、およびそれらの電気泳動の不均一性がありました。

交差免疫電気泳動は、クラークとフリーマン方式またはローレル方式による二次元定量免疫電気泳動とも呼ばれます。この方法では、タンパク質はまず一次元目の電気泳動中に分離され、次に抗体に向かって拡散する代わりに、タンパク質は二次元目の抗体含有ゲルに電気泳動されます。免疫沈降は二次元目の電気泳動中に起こり、免疫沈降物は特徴的なベル型をしており、各沈殿物は 1 つの抗原を表します。沈殿物の位置はタンパク質の量とゲル内の特定の抗体の量に依存するため、相対的な定量を行うことができます。交差免疫電気泳動の感度と分解能は、従来の免疫電気泳動分析よりも高く、さまざまな目的に役立つこの技術には複数のバリエーションがあります。交差免疫電気泳動は、特にヒト血清などの生体液および生体抽出物中のタンパク質の研究に使用されています。

ロケット免疫電気泳動法は、1 次元定量免疫電気泳動法です。この方法は、自動化された方法が利用可能になる前から、ヒト血清タンパク質の定量に使用されていました。

融合ロケット免疫電気泳動は、タンパク質分離実験からの画分中のタンパク質の詳細な測定に使用される 1 次元定量免疫電気泳動の改良版です。

アフィニティー免疫電気泳動は、他の高分子やリガンドとの特定の相互作用または複合体形成 によるタンパク質の電気泳動パターンの変化に基づいています。アフィニティー免疫電気泳動は、例えば レクチンとの結合定数の推定や、グリカン含有量やリガンド結合 などの特定の特徴を持つタンパク質の特性評価に使用されています。アフィニティー免疫電気泳動のいくつかのバリエーションは、固定化リガンドの使用によるアフィニティークロマトグラフィーに似ています。

リガンドの結合。アガロースゲル中の免疫沈降物の開放構造により、放射性標識抗体やその他のリガンドがさらに結合し、特定のタンパク質が明らかになります。この可能性の応用は、例えば免疫グロブリン E (IgE) との反応によるアレルゲンの識別や、レクチンによる糖タンパク質の識別に使用されています。

一般的なコメント。免疫電気泳動法が広く使用されていない理由は 2 つあります。まず、この方法は作業量が多く、ある程度の手作業の専門知識が必要です。次に、大量のポリクローナル抗体が必要です。今日では、ゲル電気泳動の後にエレクトロブロッティング を行う方法が、操作が簡単で、感度が高く、特定の抗体の必要性が低いため、タンパク質の特性評価に好まれています。さらに、ゲル電気泳動 では、見かけの分子量に基づいてタンパク質が分離されますが、これは免疫電気泳動では実現できません。それでも、非還元条件が必要な場合には、免疫電気泳動法は依然として有用です。

カウンター免疫電気泳動とその改良

ウイルス感染検査などの従来の診断方法と比較して、カウンター免疫電気泳動は、高度で高価なツール、入力材料、または長期的な能力構築を必要としない、非常に特異的で、シンプルで迅速な方法です。カウンター免疫電気泳動の高度な情報性を考慮すると、実際の結果は時々疑わしい場合があります。その結果、製造された両親媒性フルオレセイン含有コポリマーを使用して抗原と抗体の相互作用を高めることで、カウンター免疫電気泳動手順を改善できます。調査結果によると、フルオレセインコポリマー抗原混合物の使用により、出血性疾患に対して免疫化された動物の血漿レベルの抗体との関連性が向上し、沈殿ゾーンのタンパク質濃度が向上しました。両親媒性フルオレセインコポリマーが抗原と抗体の関連性を高め、蛍光蓄積ドメインを確認する能力により、感染症の迅速な診断におけるカウンター免疫電気泳動の効率が向上する可能性があります。^[3]

免疫法

免疫法および免疫化学技術という用語は、抗体および免疫学的方法論を使用して結果が特定されるさまざまな免疫電気泳動プロセスを指します。^[4]結果として、免疫法の優れた感度は、抗体を使用するための多大な費用と比較して有益です。さまざまな状況下でタンパク質がどのように移動するかを確認するために、さまざまな種類のアガロース電気泳動が使用されます。タイマーが切れた後、ゲルを特定の抗体でインキュベートし、その後クマシーブルーで染色することでタンパク質が認識されます。^[5]

放射免疫拡散法

放射状免疫拡散法は、他のモジュールを含む混合物中の特定のタンパク質の濃度を測定する免疫測定法です。他の方法と同様に、アガロースゲルでできています。さらに、この手順では、材料をゲルのコア部分の円形のウェルに配置し、ゲルを通して拡散させ、拡散した未結合タンパク質の数に関係する直径を持つ沈着リングを生成します。^[4]

C3タンパク質補体と2D免疫電気泳動によるナノ材料の相互作用の特定

2D免疫電気泳動は、タンパク質のモル質量の活性としての第1次元と等電点の役割としての第2次元の連続で、タンパク質オプソニン化の詳細な調査など、移動体のタンパク質の流れに関わるさまざまな機能に使用できる潜在的な方法です。多数のタンパク質が含まれているにもかかわらず、2Dゲル上の各スポットは、特定の分子量と特徴を持つ特定のタンパク質を表します。^[5]

2D免疫電気泳動は、シグナル伝達経路の刺激を調べるための貴重な手段としても提供されており、これはナノ粒子の寿命、目的地、および生体内分布に影響を与えるため、生体内送達前のナノ粒子の研究において重要な要素です。この方法では、2次元水平アガロースタンパク質電気泳動を使用して、ナノ粒子とC3タンパク質の関連性を具体的に特定します。タンパク質は、第1次元では分子量（タンパク質が短いほど遠くまで漂う）に応じて分離され、第2次元では存在量に応じて分離されます^[6]

免疫電気泳動の限界

免疫電気泳動には多くの利点がありますが、免疫固定法などの他の電気泳動法と比較すると、この方法は遅く、精度が低いなどの欠点もあります。結果を解釈するのが難しい場合があります。いくつかの小さなモノクローナルタンパク質は識別が難しい場合があります。特定の抗体へのアクセス性により、分析技術での有用性が制限されます。従来の（古典的または従来の）免疫電気泳動には、時間がかかり、プロトコルが完了するまでに最大3日かかること、特異性と感度が限られていること、結果が読みにくいことなど、多くの欠点があります。その結果、新しい免疫電気泳動技術が従来の免疫電気泳動に大きく取って代わりました。

• 包括的なテキストは、Niels H. Axelsen によって編集され、Scandinavian Journal of Immunology、1975年第4巻補足に掲載されました。
• 米国国立医学図書館医学件名表(MeSH)における免疫電気泳動
• https://web.archive.org/web/20070612225626/http://www.lib.mcg.edu/edu/esimmuno/ch4/immelec.htm
• 免疫電気泳動。免疫拡散 2011-12-20 にWayback Machineにアーカイブ