Antikörpermarkierung: Techniken & Anwendungen in der biologischen Forschung

Einführung

Antikörpermarkierungsverfahren sind Techniken, die in den biologischen Wissenschaften verwendet werden, um das Vorhandensein bestimmter Moleküle nachzuweisen. Diese Verfahren nutzen die Beziehung zwischen einem Antigen und einem Antikörper. Antigene können jedes Molekül sein, das das Immunsystem erkennt. Ein Antikörper ist ein Y-förmiges Protein, das spezifisch ein einzelnes Antigen erkennt. Biologen nutzen die Bindungsbeziehung zwischen einem Antikörper und einem Antigen, um den Standort eines bestimmten Moleküls in einer Probe zu bestimmen.

ELISA

ELISA, oder enzymgebundener Immunsorbents-Test, ist eine biologische Labormethode, die verwendet wird, um das Vorhandensein eines Antigens oder Antikörpers nachzuweisen. Sie wird häufig in der medizinischen Diagnose verwendet, um festzustellen, ob ein Patient einer bestimmten Art von Infektion ausgesetzt war.

Um einen ELISA durchzuführen, wird die Probe, die das Antigen von Interesse enthält, an eine feste Unterstützung in einer Schale gebunden. Eine Lösung mit dem komplementären Antikörper wird der Schale hinzugefügt, und der Antikörper bindet an das Antigen. Überschüssiger Antikörper wird dann abgespült, sodass nur die Antigen-Antikörper-gebundenen Paare in der Schale verbleiben. Diese können visualisiert werden, indem ein fluoreszierendes Molekül hinzugefügt wird, das an den Antikörper bindet und ein visuelles Signal abgibt, das dann quantifiziert werden kann. Auf diese Weise können das Vorhandensein und die Menge des Antigens von Interesse indirekt bestimmt werden.

Western Blot

Ein Western Blot ist eine andere Art von Technik, die verwendet wird, um ein bestimmtes Protein in einer Probe zu erkennen und seine Größe zu bestimmen. Zuerst werden die Beispielproteine nach Größe auf einem Gel mittels Gelelektrophorese verteilt. Zu diesem Zeitpunkt sind Proteien für das bloße Auge nicht sichtbar. Wissenschaftler übertragen dann die Proteine auf eine Membran und fügen eine Lösung mit dem Antikörper für das Antigen von Interesse hinzu. Nach dem Abwaschen der überschüssigen Lösung ist der Antikörper an das Antigen auf der Membran gebunden.

Das Hinzufügen eines sekundären Antikörpers bewirkt, dass der ursprüngliche, oder primäre, Antikörper Licht emittiert. Die Quantifizierung der Menge des emittierten Lichts ermöglicht es Forschern, das Vorhandensein des Antigens, seine Größe im Vergleich zu anderen Proteinen und seine relative Konzentration zu bestimmen.

Immunhistochemie

Immunhistochemie ist eine Technik, die es Forschern ermöglicht, den Standort eines Proteins in einer Gewebeprobe zu visualisieren. Kleine Scheiben einer Probe werden vorbereitet, und ein primärer Antikörper, der sich an das Antigen von Interesse bindet, wird hinzugefügt. Überschüssige Lösung wird abgespült, bevor Forscher einen sekundären Antikörper hinzufügen. Dieser Antikörper bindet an das primäre Antikörper-Antigen-Paar und emittiert Licht, was den Standort des Antigens von Interesse signalisiert.

Wissenschaftler verwenden ein Mikroskop, um zu visualisieren, wo sich das Antigen in der Zelle befindet. Mehrere verschiedene Antikörper, jeder spezifisch für ein bestimmtes Protein, können verwendet werden, um die relative Lage mehrerer Moleküle in einer Zelle zu bestimmen. Wenn dies das Ziel ist, werden sekundäre Antikörper in verschiedenen Farben verwendet, um zwischen den verschiedenen Molekülen von Interesse zu unterscheiden.

Flusszytometrie

Die fluoreszenzaktivierte Zellsortierung – oder FACS – ist eine Art von Flusszytometrie, die verwendet wird, um verschiedene Arten von Zellen in einer Lösung zu trennen. Jede verschiedene Art von Zelle wird mit einem Antikörper „markiert“, der spezifisch für diesen Zelltyp ist. Jeder dieser Antikörper emittiert eine andere Farbe des Lichts. Eine Maschine schüttelt die Lösung auf, um sie in einzelne Tröpfchen zu zerlegen, und verwendet einen Sensor, um die Farbe jedes Tröpfchens zu erkennen. Die Maschine sortiert die Zellen nach emittierter Farbe, unterteilt sie basierend auf der Art des Proteins, das sie enthalten. Die FACS-Methodik ermöglicht es Forschern, Zellen von Interesse für ihre Forschungsfragen zu sortieren und zu quantifizieren.

Immuno-Elektronenmikroskopie

Normale Elektronenmikroskopie ermöglicht es Wissenschaftlern, die Struktur einer Zelle vergrößert bis zu 1 Million Mal zu untersuchen. Immuno-Elektronenmikroskopie nutzt die Eigenschaften der Antikörper-Antigen-Bindung, um bestimmte Proteine in sehr dünnen Gewebeschnitten zu visualisieren. Zuerst werden Antikörper mit angehängten Goldpartikeln an das Antigen von Interesse gebunden. Ein Elektronenmikroskop visualisiert dann die Goldpartikeln, wodurch Forschern ein Bild davon erhalten, wo das Protein in der Zelle lokalisiert ist.

Obwohl die Immuno-Elektronenmikroskopie in der Theorie einfach ist, ist sie technisch schwierig und sehr teuer in der Anwendung, was ihre Popularität in vielen biologischen Forschungsprogrammen einschränkt.