免疫診斷——化學發光免疫分析技術

第一節 化學發光免疫分析技術概述

免疫學是生命科學和醫學中一門重要的基礎和前沿學科，以免疫學理論和原理為基礎的免疫學檢驗在臨床疾病的預防、診斷、治療及預後評估中發揮重要作用。免疫學檢驗是依據抗原與抗體特異性反應原理，藉助於各種敏感的標記、示蹤(放射性核素、螢光素、酶、鑭系元素、發光物質、膠體金等)技術，特異地對患者體液中的免疫分子、微生物成分以及生物化學成分進行分析，通過檢測各種生理和病理的免疫學指標，進行疾病的診斷、療效的評估和預後判斷。

近年來，隨著生物高新技術和檢驗醫學的交叉融合，許多高端的、自動化程度高的新型免疫檢驗設備相繼被引進臨床檢驗領域，極大的推進了免疫學檢驗的發展，如全自動螢光免疫分析儀、酶聯免疫分析儀、化學發光免疫分析儀等。這些新型免疫學分析設備大大增加了分析指標的靈敏度和特異性，也顯著提高了檢測準確性和工作效率，尤其是全自動化學發光免疫分析儀，已成為目前臨床檢驗中應用最廣泛、發展最活躍的檢驗設備。

化學發光免疫分析技術 (chemiluminescence immunoassay, CLIA) 起步於20世紀80年代初，快速發展於20世紀90年代，成為繼螢光免疫技術、放射免疫技術及酶聯免疫技術後發展的一項新興免疫檢測技術。化學發光免疫分析技術是利用化學反應釋放的自由能激發中間體，使其從激發態回到基態，當中間體從激發態回到基態時釋放等能級的光子，再對光子進行測定而進行的定量分析技術。化學發光免疫分析技術主要具有靈敏度高、特異性強、試劑穩定性好且有效期長、檢測線性範圍寬、操作簡單、方法穩定快速、檢測項目多(如表2-1)、自動化程度高等優點，該技術已成為目前免疫分析技術的主流方法，廣泛應用於臨床檢驗的各個領域。

化學發光分析是利用化學發光反應的發光現象,對化學發光物質由激發態躍遷回基態時發出的光信號進行測量的一種分析方法。根據免疫標記物不同，化學發光分析種類大致分為以下三類：

一

直接化學發光免疫分析

直接化學發光，其特點是採用吖啶酯（圖2-1）、異魯米諾衍生物ABEI（圖2-2）等作為示蹤物質標記抗原或抗體分子形成發光標記物，採用納米微球為固相載體的分離方式，通過鹼性液誘導結合標記物發光，並通過測定發光強度實現對超微量物質的定量分析。

圖2-1 吖啶酯直接化學發光反應

圖2-2 ABEI直接化學發光反應

二

電化學發光免疫分析

電化學發光免疫分析是以三聯吡啶釕作為示蹤物質標記抗原或抗體，並採用納米微球為固相載體的分離方式，以三丙胺作為電子供體，通過電場作用誘導結合標記物發光，通過測定發光強度實現對超微量物質的定量分析（圖2-3）。

圖2-3 電化學發光反應

三

酶促化學發光免疫分析

酶促化學發光免疫分析以酶蛋白標記抗原或抗體製備酶結合物，利用酶催化發光底物反應所提供的能量誘導光信號的產生，最終通過測定光學信號實現對待測物質的免疫分析，簡稱「酶促發光免疫分析」。與酶聯免疫分析相同，酶促發光免疫分析採用辣根過氧化物酶（HRP）和鹼性磷酸酶（ALP）作為標記物，不同的是酶促發光免疫分析採用發光底物。酶促化學發光免疫分析的發光類型屬於間接化學發光。（圖2-4）。

圖2-4 HRP酶促化學發光反應

化學發光免疫分析技術發展至今已成為主流診斷手段，市場份額逐年大幅遞增，國外進口品牌佔據90%的市場份額，其中代表廠家如羅氏、雅培、貝克曼、西門子等。隨著化學發光技術不斷突破和改進，國產化學發光廠家快速成長和發展，其中以深圳新產業為代表，其是中國第一臺全自動化學發光免疫分析儀生產廠家，另外鄭州安圖、深圳邁瑞、蘇州長光華醫等國產廠家也快速成長。隨著國家相關政策支持和國產廠家技術的不斷完善，國產替代進口是化學發光行業的發展方向（如表2-2）。

表2-2 化學發光免疫分析分類

第二節 國內外化學發光免疫分析儀和試劑

化學發光免疫分析技術由Halaman創立於1977年[1]。20世紀80年代，美國的Ciaba Corning公司應用吖啶酯試劑開發出了全自動化學發光免疫分析儀ACS-180及配套吖啶酯標記試劑，為全球第一臺化學發光免疫分析儀，後通過不斷改進實現商業化生產和大面積推廣。歐美等發達國家從80年代開始已經逐步由化學發光取代傳統的放免和酶免方法，目前化學發光已經成為臨床檢驗實驗室廣泛使用的主要檢測技術。

近些年來，我國化學發光免疫分析技術處於飛速發展的階段，市場上應用的化學發光產品大部分為進口品牌，但是國產企業已現崢嶸，替代進口大勢所趨。在我國免疫診斷產業中，全自動化學發光儀器和試劑已進入高速成長期階段，代表廠家有深圳新產業、蘇州長光華醫、深圳邁瑞、鄭州安圖、四川邁克、蘇州達成、上海科華等。

第三節 化學發光發展新趨勢

一

技術升級替代

化學發光以其靈敏度高、線性範圍寬、特異性好、精確定量等優勢，逐步替代傳統的酶聯免疫和定性產品，同時早期的微孔板式化學發光也逐步被磁微粒化學發光技術所取代。從目前化學發光市場佔有率和主流技術應用看，非酶參與的直接化學發光、電化學發光佔比高於酶促化學發光，直接化學發光標記物分子量很小，便於對小分子物質進行標記，能檢測的項目多於酶促化學發光，在臨床檢驗應用更廣泛。

二

國內企業跨洋出海，擴大海外影響力

國內企業積極推動海外銷售，國內較大的化學發光生產廠家如深圳新產業、四川邁克等廠家積極參加美國臨床化學年會暨臨床實驗室醫療設備博覽會（簡稱AACC），阿拉伯國際實驗室設備展覽會（簡稱Medlab Middle East）等大型實驗室醫療設備博覽會。深圳新產業於2017年成為中國第一家通過美國FDA 510(k)的化學發光廠家。

三

化學發光儀器向高通量、流水線化發展

化學發光儀器向高通量、模塊化、支持多項目聯機全線流水化發展，進口廠家的流水線發展較早，包括羅氏、雅培、貝克曼、西門子都有自己成熟的流水線，目前羅氏的cobas e601單模塊檢測速度170測試/小時，國內廠家深圳新產業推出的Maglumi 4000 Plus 單模塊檢測速度達280測試/小時，第一個測試16分鐘，且能和同型號儀器、生化分析儀、電解質組合互聯，拼接組成全自動生化免疫流水線Biolumi 8000。隨著化學發光儀器系統向高通量、流水線化發展，將極大縮短樣本周轉時間，提升實驗室工作效率。

四

化學發光項目日益完善

化學發光項目越來越豐富，覆蓋腫瘤標誌物、甲狀腺功能、激素、心肌標誌物、糖尿病、傳染性疾病、貧血等免疫檢測，為更多的臨床科室及科研院所提供完整的檢測方案，目前羅氏診斷可提供超過90種免疫檢測菜單，而國內企業也不斷研發和創新，推出新的項目，深圳新產業目前有化學發光註冊證103項，邁克生物有40多個項目，目前國內廠家項目既有常規項目，同時也有一些特色項目，如肝纖維化、腫瘤標誌物糖類抗原CA50、CA242，自身免疫類等，差異化項目也能夠使國產儀器更快進入三甲醫院。

第四節 總結與展望

2017年國內體外診斷市場規模預估600億人民幣，體外診斷增長迅速，行業空間巨大，作為體外診斷重中之重，「黃金細分」的化學發光市場規模將近300億，已經成為醫院科室、檢驗公司的發展重點。化學發光行業以每年約25%的複合增長率增長，其發展趨勢我們可以初窺端倪：

一

化學發光分析系統向高通量、流水線化發展

大三甲醫院對流水線的需求是確定的，隨著分級診療的推進，門診量不斷下壓基層，一些二級及以上醫院樣本量增加，二級醫院甚至發達區域的縣級醫院對於流水線都有強烈需求，因此，流水線整體的需求在不斷增長。

二

項目更加全面完善、更加滿足臨床需求

目前進口廠家項目主要集中在常規的甲狀腺功能、腫瘤標誌物、激素等項目上，而國產廠家成功彌補了進口廠家的短板，在肝纖維化、腫瘤特色項目、自身免疫類等項目取得突破，進一步豐富了化學發光的檢測菜單，更加貼近臨床，滿足臨床需求。

三

國內企業創新發展提速，進口替代有望加速

為減少病人負擔，控制不合理費用支出，支持民族品牌，國家陸續推出政策支持國內企業發展，另外隨著國內企業化學發光技術日益成熟，國內企業不僅是通過特色項目對進口作補充，常規項目也可滿足大型醫院要求，因此，國內化學發光市場替代進口有望進一步提速。

總之，化學發光技術是免疫診斷檢測領域的未來發展方向，國產化學發光近年來快速提升，整個化學發光免疫分析系統都取得較大進步，未來國產化學發光將在試劑項目全面化、產品流水線化、系統智能化上進一步發展和完善，加速參與國際化競爭。