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毒理学 ELISA 试剂盒和多重免疫检测
赛默飞世尔科技拥有各种灵敏且准确的检测试剂盒，帮助探索及了解细胞毒素在生物系统中的效应。还有各种不同规格的可溶性生物标志物，可以更好地满足您的研究需求。
毒理学研究和检测概述
毒理学包括生物学、化学、药理学和医学等学科。毒理学涵盖从细胞到生态系统的整个生物系统，是研究化合物对生物机体有害效应的学科。毒素的效应受其 ADME（吸收、分布、代谢和排泄）特性的影响，还伴随着与他分子或细胞组分的相互作用 [1]。
有毒物质在体内的相互作用分为四步。首先，毒素必须进入到血液中。毒素可以通过胃肠道、皮肤接触或肺部吸入而被吸收。有毒物质被吸收后通过淋巴和/或血液进入循环系统，分布到各个器官和组织。然后，循环中的毒素发生代谢或生物转化，其中化合物化学转化为代谢物，这些代谢物可能会在体内引起或强或弱的毒理学效应。最后，毒素和/或其代谢物排出体内。
如果能够快速清除体内的毒素，就会减少毒素在靶点积聚以及造成伤害的几率。最常见的排泄方法是肾脏系统或消化道排泄 [2]。
通用的检测方法
毒理学检测大致可以分为多个类别。在研究环境中，对合成和天然产物/化合物进行检测，以评估其潜在毒理学效应。在药品、农药、化妆品、添加剂等受管制物质的开发和生产过程中，所有化合物在公开使用前必须对最终产品进行毒性检测。
测试方法将揭示有关化合物的物种、器官和剂量特异性影响。最常见的检测方法是意外暴露研究，使用细胞株的体外研究以及涉及动物模型的体内研究 [3]。在检测结束时，确定了化合物的 LD50，该值已知对 50% 的受试人群是致死剂量。
ELISA 和微球检测
在检测时要了解化合物的作用机理及其在体内引起的潜在细胞毒性效应。免疫毒性可以在体外使用 ELISA 或 ProcartaPlex 多重免疫检测进行测定。这些检测法可用于检测体内的各种生物标志物，以确定毒素对生物标志物的影响。因此，表 1 重点介绍了使用这些方法进行毒理学研究和检测获得并公布的若干典型数据。
微球检测法的优势在于多重检测，即能够一次检测不同的生物标志物。这种方法经济高效且节省时间，只需要少量的样品（适用于样品受限/有限的情况）。使用这种方法，研究人员可以全面了解不同物种的大量生物标志物所产生的不同毒理学效应。
表 1.关于毒理学研究用免疫学检测的出版物清单。
| 参考文献 | 总结 | 生物标志物靶标/使用的 Panel | 检测方法 |
|---|---|---|---|
| Effects of active and passive smoking on salivary cytokines levels in rats: A pilot study | Study of the effects of smoking on salivary cytokine levels in rats. | IL-6、IL-12p70、IFN-γ | Procartaplex |
| The mycotoxin alternariol suppresses lipopolysaccharide-induced inflammation in THP-1 derived macrophages targeting the NF-κB signalling pathway | Study of the immunosuppressive effects of CD molecules & proinflammatory cytokines of the mycotoxin alternariol (metabolite of black mold) in human cells. | NF-kB、IL-8、IL-6、TNF-α、IL-10 | Procartaplex |
| A new immortalized human alveolar epithelial cell model to study lung injury and toxicity on a breathing lung-on-chip system | In vitro evaluation of inhalation toxicity in a distal alveolar region model using human cell line. | IL-8 | ELISA |
| Pulmonary inflammatory response from co-exposure to LPS and glyphosate | Assessment of the effects of agricultural respiratory toxins, glyphosate and endotoxin in mice and their resulting lung inflammatory responses. | TNF-α、keratinocyte chemoattractant (KC)、MCP-1、MIP-2、IL-1β、IL-10、IL-13、IL-33、IL-4、IL-5、IL-6 | ProcartaPlex |
| Formaldehyde exposure induces differentiation of regulatory T cells via the NFAT‑mediated T cell receptor signalling pathway in Yucatan minipigs | Investigation of formaldehyde exposure and resulting toxicological effects on minipigs. | IL-4、IFN-γ、TNF-α | ProcartaPlex |
| Topical application of the quaternary ammonium compound didecyldimethylammonium chloride activates type 2 innate lymphoid cells and initiates a mixed-type allergic response | Study of the hypersensitivity immune responses in murine models upon dermal exposure of an industrial/commercial compound. | Th1/Th2/Th9/Th17/Th22/Treg Cytokine 17-Plex Mouse ProcartaPlex Panel | ProcartaPlex |
| Effects of different surface modifying agents on the cytotoxic and antimicrobial properties of ZnO nanoparticles | Evaluation of cytotoxic properties of surface-modified ZnO nanoparticles by investigating inflammatory cytokine production in human cells. | Inflammation 20-Plex Human ProcartaPlex Panel | ProcartaPlex |
| Evaluation of IL-1 blockade as an adjunct to linezolid therapy for tuberculosis in mice and macaques | Assessment of reduced hematopoietic toxicity in a non-human primate model by addition of alpha-IL-IR1 to linezolid regimen. | Cytokine & Chemokine 30-Plex NHP ProcartaPlex Panel | ProcartaPlex |
| Combined toxicity of air pollutants related to e-waste on inflammatory cytokines linked with neurotransmitters and pediatric behavioral problems | Study of the toxicological effects of e-waste inhalation in humans. | IL-1β、IL-6、TNF-α | ProcartaPlex |
用于毒理学研究的 ELISA 试剂盒
ELISA 试剂盒可用于检测和测定各种可能在毒理学环境中激活的生物标志物。这些试剂盒可用于多种生物来源，使研究人员能够研究毒素对不同物种体内不同通路的可能影响。
常见毒理学研究蛋白靶标和 ELISA 试剂盒性能数据
表 2.查看用于检测以下常见靶标的赛默飞 ELISA 试剂盒：
图 1.使用 Invitrogen 人 VEGF ELISA 试剂盒和竞品 ELISA 试剂盒获得的代表性数据。使用 Invitrogen 血管内皮生长因子 ELISA 试剂盒检测人血清样品，并与竞品 ELISA 试剂盒比较。数据显示相关因子 R2=0.9677。
用于毒理学研究的 ProQuantum 高灵敏度免疫检测试剂盒
ProQuantum 免疫检测试剂盒是高灵敏度、高性能试剂盒，用于检测低表达的靶蛋白，无需专用仪器。这些试剂盒采用邻近扩增技术，将分析物特异性高亲和力抗体-抗原结合与信号检测和扩增相结合。这些功能与 qPCR 相似，有助于建立简单而强大的下一代蛋白质定量平台。
阅读 BioProbes Journal 文章：ProQuantum 高灵敏度免疫检测试剂盒——新一代靶标特异性蛋白质定量产品
常见毒理学研究蛋白靶标和 ProQuantum 检测试剂盒性能数据
表 3.毒理学相关 ProQuantum 免疫检测试剂盒。
图 2.人 IL-6 的代表性标准曲线。使用 Invitrogen 人 IL-6 ProQuantum 免疫检测试剂盒获得的 IL-6 标准曲线显示 IL-6 蛋白质动态范围较宽 (0.0064–5,000 pg/mL)。
用于毒理学研究的 ProcartaPlex 多重免疫检测 Panel
ProcartaPlex Panel 可用于同时检测和测定与毒素管理有关的可溶性生物标志物。选择下述一种预混 Panel，或使用 Panel 选择工具定制最符合您毒理学研究和检测需求的 Panel。
使用 ProcartaPlex 多重免疫检测进行肾毒性研究
肾毒性 ProcartaPlex 检测可以在单孔中同时定量分析多达 11 个毒性靶标（包括 FDA 推荐的生物标志物） [4]。检测形式多样，包括现成的预混 Panel、单重检测试剂盒和定制 Panel，可对尿液、血清/血浆和细胞培养上清液等不同类型的样品进行检测。
毒理学相关预混多重免疫检测 Panel 的数据
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图 3.急性肾损伤 (AKI) 和肾衰竭 (RKF) 患者样品中的尿蛋白标志物使用 人肾毒性 11 重 ProcartaPlex Panel 1 和 人肾毒性 9 重 ProcartaPlex Panel 2 检测患者的关键尿蛋白标志物。数据显示，与对照样品（健康供体）相比，10 份 AKI 和 13 份 RKF 患者尿样中的标志物明显增加。
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图4.病因不明的慢性肾病 (CKDu) 患者的尿蛋白标志物。使用人肾毒性 11 重 ProcartaPlex Panel 1 和人肾毒性 9 重 ProcartaPlex Panel 2 检测 40 名患者的尿样。数据显示，与对照样品（健康供体）相比，CKDu 患者的 12 个蛋白标志物明显增加。
表 4.用于毒理学相关研究的预混 ProcartaPlex 多重免疫检测 Panel
| 货号 | 名称 | 规格 |
|---|---|---|
| EPX110-15855-901 | Kidney Toxicity 11-plex Human ProcartaPlex Panel 1 KIM-1/HAVCR/TIM-1 (Kidney injury molecule 1), Renin, Calbindin, Osteoactivin/GPNMB (Transmembrane Glycoprotein NMB), GSTA1 (Glutathione S-transferase A1), IL-18, IP-10 (CXCL10), MCP-1 (CCL2), VEGF-A, Clusterin (APO-J), RBP4 (Retinol-binding protein 4) | 96 次 |
| EPX090-15856-901 | Kidney Toxicity 9-plex Human ProcartaPlex Panel 2 Kidney Toxicity 9-plex Human ProcartaPlex Panel 2 | 96 次 |
| EPX050-30124-901 | Kidney Toxicity 5-Plex Rat ProcartaPlex Panel 1 Calbindin, KIM-1, Osteopontin (OPN), TFF3, VEGF-A | 96 次 |
| EPX050-30125-901 | Kidney Toxicity 5-Plex Rat ProcartaPlex Panel 2 Albumin, Cystatin, Clusterin (Apo-J), NGAL, TIMP-1 | 96 次 |
多重基因表达和蛋白质检测
QuantiGene RNA 基因表达分析为多重基因表达定量提供了快速、高通量的解决方案，可同时测量 96 孔板或 384 孔板的单个孔中多达 80 个目的基因。QuantiGene Plex 检测基于杂交反应，同时结合分支 DNA (bDNA) 技术，该技术使用信号扩增而不是靶标扩增来直接测定 RNA 转录物。该检测在 Luminex® 平台上运行，工作流程简单，不需要 RNA 纯化。有了这些功能，用户就可以使用相同的样本，将用于基因表达谱分析的 QuantiGene 工作流程与用于蛋白质定量的 ProcartaPlex 工作流程合并（图 5）。
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图 5.QuantiGene 基因表达和 ProcartaPlex 蛋白质定量检测的组合工作流程。
毒理学研究和检测概述
毒理学包括生物学、化学、药理学和医学等学科。毒理学涵盖从细胞到生态系统的整个生物系统，是研究化合物对生物机体有害效应的学科。毒素的效应受其 ADME（吸收、分布、代谢和排泄）特性的影响，还伴随着与他分子或细胞组分的相互作用 [1]。
有毒物质在体内的相互作用分为四步。首先，毒素必须进入到血液中。毒素可以通过胃肠道、皮肤接触或肺部吸入而被吸收。有毒物质被吸收后通过淋巴和/或血液进入循环系统，分布到各个器官和组织。然后，循环中的毒素发生代谢或生物转化，其中化合物化学转化为代谢物，这些代谢物可能会在体内引起或强或弱的毒理学效应。最后，毒素和/或其代谢物排出体内。
如果能够快速清除体内的毒素，就会减少毒素在靶点积聚以及造成伤害的几率。最常见的排泄方法是肾脏系统或消化道排泄 [2]。
通用的检测方法
毒理学检测大致可以分为多个类别。在研究环境中，对合成和天然产物/化合物进行检测，以评估其潜在毒理学效应。在药品、农药、化妆品、添加剂等受管制物质的开发和生产过程中，所有化合物在公开使用前必须对最终产品进行毒性检测。
测试方法将揭示有关化合物的物种、器官和剂量特异性影响。最常见的检测方法是意外暴露研究，使用细胞株的体外研究以及涉及动物模型的体内研究 [3]。在检测结束时，确定了化合物的 LD50，该值已知对 50% 的受试人群是致死剂量。
ELISA 和微球检测
在检测时要了解化合物的作用机理及其在体内引起的潜在细胞毒性效应。免疫毒性可以在体外使用 ELISA 或 ProcartaPlex 多重免疫检测进行测定。这些检测法可用于检测体内的各种生物标志物，以确定毒素对生物标志物的影响。因此，表 1 重点介绍了使用这些方法进行毒理学研究和检测获得并公布的若干典型数据。
微球检测法的优势在于多重检测，即能够一次检测不同的生物标志物。这种方法经济高效且节省时间，只需要少量的样品（适用于样品受限/有限的情况）。使用这种方法，研究人员可以全面了解不同物种的大量生物标志物所产生的不同毒理学效应。
表 1.关于毒理学研究用免疫学检测的出版物清单。
| 参考文献 | 总结 | 生物标志物靶标/使用的 Panel | 检测方法 |
|---|---|---|---|
| Effects of active and passive smoking on salivary cytokines levels in rats: A pilot study | Study of the effects of smoking on salivary cytokine levels in rats. | IL-6、IL-12p70、IFN-γ | Procartaplex |
| The mycotoxin alternariol suppresses lipopolysaccharide-induced inflammation in THP-1 derived macrophages targeting the NF-κB signalling pathway | Study of the immunosuppressive effects of CD molecules & proinflammatory cytokines of the mycotoxin alternariol (metabolite of black mold) in human cells. | NF-kB、IL-8、IL-6、TNF-α、IL-10 | Procartaplex |
| A new immortalized human alveolar epithelial cell model to study lung injury and toxicity on a breathing lung-on-chip system | In vitro evaluation of inhalation toxicity in a distal alveolar region model using human cell line. | IL-8 | ELISA |
| Pulmonary inflammatory response from co-exposure to LPS and glyphosate | Assessment of the effects of agricultural respiratory toxins, glyphosate and endotoxin in mice and their resulting lung inflammatory responses. | TNF-α、keratinocyte chemoattractant (KC)、MCP-1、MIP-2、IL-1β、IL-10、IL-13、IL-33、IL-4、IL-5、IL-6 | ProcartaPlex |
| Formaldehyde exposure induces differentiation of regulatory T cells via the NFAT‑mediated T cell receptor signalling pathway in Yucatan minipigs | Investigation of formaldehyde exposure and resulting toxicological effects on minipigs. | IL-4、IFN-γ、TNF-α | ProcartaPlex |
| Topical application of the quaternary ammonium compound didecyldimethylammonium chloride activates type 2 innate lymphoid cells and initiates a mixed-type allergic response | Study of the hypersensitivity immune responses in murine models upon dermal exposure of an industrial/commercial compound. | Th1/Th2/Th9/Th17/Th22/Treg Cytokine 17-Plex Mouse ProcartaPlex Panel | ProcartaPlex |
| Effects of different surface modifying agents on the cytotoxic and antimicrobial properties of ZnO nanoparticles | Evaluation of cytotoxic properties of surface-modified ZnO nanoparticles by investigating inflammatory cytokine production in human cells. | Inflammation 20-Plex Human ProcartaPlex Panel | ProcartaPlex |
| Evaluation of IL-1 blockade as an adjunct to linezolid therapy for tuberculosis in mice and macaques | Assessment of reduced hematopoietic toxicity in a non-human primate model by addition of alpha-IL-IR1 to linezolid regimen. | Cytokine & Chemokine 30-Plex NHP ProcartaPlex Panel | ProcartaPlex |
| Combined toxicity of air pollutants related to e-waste on inflammatory cytokines linked with neurotransmitters and pediatric behavioral problems | Study of the toxicological effects of e-waste inhalation in humans. | IL-1β、IL-6、TNF-α | ProcartaPlex |
用于毒理学研究的 ELISA 试剂盒
ELISA 试剂盒可用于检测和测定各种可能在毒理学环境中激活的生物标志物。这些试剂盒可用于多种生物来源，使研究人员能够研究毒素对不同物种体内不同通路的可能影响。
常见毒理学研究蛋白靶标和 ELISA 试剂盒性能数据
表 2.查看用于检测以下常见靶标的赛默飞 ELISA 试剂盒：
图 1.使用 Invitrogen 人 VEGF ELISA 试剂盒和竞品 ELISA 试剂盒获得的代表性数据。使用 Invitrogen 血管内皮生长因子 ELISA 试剂盒检测人血清样品，并与竞品 ELISA 试剂盒比较。数据显示相关因子 R2=0.9677。
用于毒理学研究的 ProQuantum 高灵敏度免疫检测试剂盒
ProQuantum 免疫检测试剂盒是高灵敏度、高性能试剂盒，用于检测低表达的靶蛋白，无需专用仪器。这些试剂盒采用邻近扩增技术，将分析物特异性高亲和力抗体-抗原结合与信号检测和扩增相结合。这些功能与 qPCR 相似，有助于建立简单而强大的下一代蛋白质定量平台。
阅读 BioProbes Journal 文章：ProQuantum 高灵敏度免疫检测试剂盒——新一代靶标特异性蛋白质定量产品
常见毒理学研究蛋白靶标和 ProQuantum 检测试剂盒性能数据
表 3.毒理学相关 ProQuantum 免疫检测试剂盒。
图 2.人 IL-6 的代表性标准曲线。使用 Invitrogen 人 IL-6 ProQuantum 免疫检测试剂盒获得的 IL-6 标准曲线显示 IL-6 蛋白质动态范围较宽 (0.0064–5,000 pg/mL)。
用于毒理学研究的 ProcartaPlex 多重免疫检测 Panel
ProcartaPlex Panel 可用于同时检测和测定与毒素管理有关的可溶性生物标志物。选择下述一种预混 Panel，或使用 Panel 选择工具定制最符合您毒理学研究和检测需求的 Panel。
使用 ProcartaPlex 多重免疫检测进行肾毒性研究
肾毒性 ProcartaPlex 检测可以在单孔中同时定量分析多达 11 个毒性靶标（包括 FDA 推荐的生物标志物） [4]。检测形式多样，包括现成的预混 Panel、单重检测试剂盒和定制 Panel，可对尿液、血清/血浆和细胞培养上清液等不同类型的样品进行检测。
毒理学相关预混多重免疫检测 Panel 的数据
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图 3.急性肾损伤 (AKI) 和肾衰竭 (RKF) 患者样品中的尿蛋白标志物使用 人肾毒性 11 重 ProcartaPlex Panel 1 和 人肾毒性 9 重 ProcartaPlex Panel 2 检测患者的关键尿蛋白标志物。数据显示，与对照样品（健康供体）相比，10 份 AKI 和 13 份 RKF 患者尿样中的标志物明显增加。
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图4.病因不明的慢性肾病 (CKDu) 患者的尿蛋白标志物。使用人肾毒性 11 重 ProcartaPlex Panel 1 和人肾毒性 9 重 ProcartaPlex Panel 2 检测 40 名患者的尿样。数据显示，与对照样品（健康供体）相比，CKDu 患者的 12 个蛋白标志物明显增加。
表 4.用于毒理学相关研究的预混 ProcartaPlex 多重免疫检测 Panel
| 货号 | 名称 | 规格 |
|---|---|---|
| EPX110-15855-901 | Kidney Toxicity 11-plex Human ProcartaPlex Panel 1 KIM-1/HAVCR/TIM-1 (Kidney injury molecule 1), Renin, Calbindin, Osteoactivin/GPNMB (Transmembrane Glycoprotein NMB), GSTA1 (Glutathione S-transferase A1), IL-18, IP-10 (CXCL10), MCP-1 (CCL2), VEGF-A, Clusterin (APO-J), RBP4 (Retinol-binding protein 4) | 96 次 |
| EPX090-15856-901 | Kidney Toxicity 9-plex Human ProcartaPlex Panel 2 Kidney Toxicity 9-plex Human ProcartaPlex Panel 2 | 96 次 |
| EPX050-30124-901 | Kidney Toxicity 5-Plex Rat ProcartaPlex Panel 1 Calbindin, KIM-1, Osteopontin (OPN), TFF3, VEGF-A | 96 次 |
| EPX050-30125-901 | Kidney Toxicity 5-Plex Rat ProcartaPlex Panel 2 Albumin, Cystatin, Clusterin (Apo-J), NGAL, TIMP-1 | 96 次 |
多重基因表达和蛋白质检测
QuantiGene RNA 基因表达分析为多重基因表达定量提供了快速、高通量的解决方案，可同时测量 96 孔板或 384 孔板的单个孔中多达 80 个目的基因。QuantiGene Plex 检测基于杂交反应，同时结合分支 DNA (bDNA) 技术，该技术使用信号扩增而不是靶标扩增来直接测定 RNA 转录物。该检测在 Luminex® 平台上运行，工作流程简单，不需要 RNA 纯化。有了这些功能，用户就可以使用相同的样本，将用于基因表达谱分析的 QuantiGene 工作流程与用于蛋白质定量的 ProcartaPlex 工作流程合并（图 5）。
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图 5.QuantiGene 基因表达和 ProcartaPlex 蛋白质定量检测的组合工作流程。
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Immunoassay instruments
参考文献
- J Yahya F.A., Hashim N.F.M., Ali D.A.I., et al.A brief overview to systems biology in toxicology: The journey from in to vivo, in-vitro and –omics.J King Saud Univ Sci, 2021.33(1): 101254.
- Gupta P.K.Fundamentals of Toxicology.Essential Concepts and Applications, 2016.Elsevier.
- Parasuraman, S. Toxicological screening.J Pharmacol Pharmacother, 2011.2(2):74-79.
- FDA, 2020.
仅供科研使用，不可用于诊断目的。