一、引言
细胞因子作为免疫系统中的重要信使,在多种生理和病理过程中发挥着关键作用。在临床试验中,准确检测细胞因子的含量对于深入理解疾病发病机制、评估治疗效果、预测疾病预后等方面具有重要意义。然而,细胞因子的定量检测面临诸多挑战,如细胞因子的低丰度、生物活性多样、检测方法复杂等。为规范临床试验中细胞因子定量检测流程,提高检测结果的准确性和可靠性,特制定本专家共识。
二、细胞因子检测的重要性
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疾病机制研究:细胞因子参与免疫调节、炎症反应、细胞生长与分化等多个生物学过程。在临床试验中,通过检测细胞因子水平的变化,有助于揭示疾病的发病机制。例如,在自身免疫性疾病中,某些细胞因子如白细胞介素(IL)-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α 等的异常升高,提示免疫失衡的存在,对理解疾病发生发展过程至关重要。
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治疗效果评估:细胞因子定量检测可用于评估临床试验中药物或治疗手段的疗效。许多治疗方法旨在调节细胞因子网络,使其恢复正常水平。通过检测治疗前后细胞因子水平的改变,能够直观地反映治疗效果。如在抗肿瘤治疗中,免疫治疗药物可能通过调节细胞因子如干扰素(IFN)-γ、IL-2 等的分泌,增强机体的抗肿瘤免疫反应,检测这些细胞因子水平的变化可作为评估治疗效果的重要指标。
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预后预测:细胞因子水平与疾病的预后密切相关。在一些疾病中,特定细胞因子的高表达往往预示着不良预后。在脓毒症患者中,高水平的 IL-6、IL-10 等细胞因子与患者的死亡率增加相关。在临床试验中,检测这些细胞因子有助于预测患者的预后,为治疗方案的调整提供依据。
三、常用细胞因子定量检测方法
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原理与特点:ELISA 是最常用的细胞因子定量检测方法之一。其基本原理是利用抗原抗体特异性结合,将细胞因子(抗原)固定在固相载体(如酶标板)上,然后加入酶标记的抗体,通过酶与底物的显色反应,在酶标仪上测定吸光度,与标准曲线比较得出细胞因子的含量。ELISA 具有操作相对简便、成本较低、特异性较好等优点,可同时检测多个样本,适用于大规模临床试验。但该方法灵敏度相对有限,对于低丰度细胞因子的检测可能存在一定困难。
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操作要点:在进行 ELISA 检测时,需严格按照试剂盒说明书操作。包括正确包被抗体、优化抗原抗体反应条件(如温度、时间、pH 值等)、准确加入酶标记物和底物等。同时,要注意设置合适的标准曲线和对照,以确保检测结果的准确性。标准曲线应至少设置 5-7 个不同浓度点,且相关系数(R²)应大于 0.98。
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原理与特点:ELISPOT 是定量 ELISA 技术的延伸和发展。该方法可在单细胞水平检测细胞因子的分泌。其原理是细胞受到刺激后局部产生细胞因子,被特异单克隆抗体捕获。细胞分解后,被捕获的细胞因子与生物素标记的二抗结合,再与碱性磷酸酶标记的亲和素结合,通过 BCIP/NBT 底物孵育,在 PVDF 孔板上出现 “紫色” 斑点,1 个斑点代表 1 个分泌该细胞因子的细胞,通过计数斑点数量可计算出分泌细胞因子的细胞频率。ELISPOT 具有高特异性和高敏感性,能从大量细胞中检出少量分泌细胞因子的细胞,对于研究免疫应答机制具有重要意义。但该方法操作相对复杂,对实验人员技术要求较高,且检测通量相对较低。
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操作要点:ELISPOT 操作过程中,要确保 PVDF 孔板的预处理得当,如用 70% 酒精孵育以增加其亲水性。捕获抗体的包被浓度和时间需优化,细胞刺激条件应根据研究目的和细胞类型进行选择。在斑点计数时,可采用人工计数或 ELISPOT 分析系统计数,需注意避免计数误差。
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原理与特点:流式细胞术可同时检测单个细胞内多种细胞因子的表达情况。其原理是将荧光标记的抗体与细胞表面或细胞内的细胞因子结合,通过流式细胞仪对细胞进行逐个检测,根据荧光信号的强度和颜色来确定细胞因子的种类和含量。FCM 具有检测速度快、可同时分析多种细胞因子、能区分不同细胞亚群分泌的细胞因子等优点。但该方法需要专业的流式细胞仪设备,成本较高,且对样本制备和仪器调试要求严格。
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操作要点:样本制备过程中,要保证细胞的活性和完整性,避免细胞因子的释放和降解。细胞通透处理时,需选择合适的通透剂和通透时间,以确保抗体能够进入细胞内与细胞因子结合。在仪器调试方面,要准确设置荧光补偿,避免荧光信号的干扰。数据分析时,应根据细胞的散射光和荧光信号特征,准确圈定目标细胞亚群,进行细胞因子表达水平的分析。
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原理与特点:液相芯片技术是一种基于微球的多元检测技术。该技术将不同荧光编码的微球与针对不同细胞因子的特异性抗体偶联,形成抗体微球复合物。样本中的细胞因子与抗体微球结合后,再加入生物素标记的检测抗体,通过与链霉亲和素 - 藻红蛋白结合,在 Luminex 检测仪上进行检测。通过检测微球的荧光强度和数量,可同时定量检测多种细胞因子。Luminex 技术具有高通量、灵敏度高、样本用量少等优点,可在一次实验中同时检测多种细胞因子,适用于对多种细胞因子进行联合检测的临床试验。但该技术需要专门的 Luminex 检测设备,试剂成本相对较高。
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操作要点:在使用 Luminex 技术时,要注意抗体微球的保存和使用条件,避免微球的聚集和荧光信号的衰减。实验过程中,需严格控制反应条件,如温度、时间、振荡速度等,以确保反应的一致性。数据分析时,要根据仪器配套软件的算法,准确分析多种细胞因子的含量,同时要注意对数据进行质量控制和标准化处理。
四、细胞因子定量检测的质量控制
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选择与评估:应选择质量可靠、经过临床验证的细胞因子检测试剂盒。在选择试剂盒时,需关注试剂盒的灵敏度、特异性、线性范围、批内和批间精密度等指标。可参考相关文献、试剂盒说明书以及其他实验室的使用经验进行评估。同时,要确保试剂盒在有效期内使用,避免使用过期或质量不稳定的试剂盒。
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内部质量控制:每批检测应使用试剂盒自带的高、中、低浓度质控品进行检测,计算质控品检测值与厂家评定值之间的偏差。若质控品检测值均漂移至超出所标定的浓度范围,应视为本批检测结果不可靠,需查找原因并重新检测。此外,实验室可收集正常和异常血清混合,制备本实验室的 QC 参考样品,定期进行检测,以进一步加强内部质量控制。本实验室 QC 参考样品的检测值应在 ±3SD 范围内,若超出范围,应分析原因并采取相应措施进行纠正。
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校准:酶标仪、流式细胞仪、Luminex 检测仪等仪器设备应定期进行校准,确保检测结果的准确性和可靠性。校准过程应按照仪器制造商提供的校准程序进行,使用标准品或校准品进行校准,并记录校准结果。对于酶标仪,应定期校准波长准确性、吸光度准确性等参数;流式细胞仪应校准荧光补偿、电压等参数;Luminex 检测仪应校准微球的荧光强度和数量等参数。
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维护:定期对仪器设备进行维护保养,包括清洁仪器表面、更换易损件、检查仪器性能等。酶标仪应定期清洁酶标板卡槽,避免残留液体对检测结果的影响;流式细胞仪应定期清洗液路系统,防止细胞和杂质堵塞;Luminex 检测仪应定期检查微球的质量和数量,确保检测的准确性。同时,要建立仪器设备使用记录和维护档案,记录仪器的使用情况、校准结果、维护保养情况等信息。
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培训:对从事细胞因子定量检测的操作人员进行系统培训,使其熟悉检测方法的原理、操作流程、质量控制要点等。培训内容应包括理论知识和实际操作技能,可邀请试剂盒厂家技术人员或经验丰富的专家进行授课和现场指导。操作人员应熟练掌握 ELISA、ELISPOT、FCM、Luminex 等检测方法的操作步骤,能够正确处理实验过程中出现的问题。
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考核:定期对操作人员进行考核,考核内容包括理论知识和实际操作技能。通过考核,评估操作人员的技术水平和对检测方法的掌握程度,确保操作人员具备独立进行细胞因子定量检测的能力。对于考核不合格的操作人员,应进行再次培训和考核,直至合格后方可继续进行检测工作。
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采集:样本采集应严格按照操作规程进行,避免样本污染和细胞因子的释放与降解。对于血液样本,应使用合适的抗凝剂,如 EDTA、肝素等,并注意采血部位和采血方法。采血后应及时分离血浆或血清,避免长时间放置。对于组织样本,应在采集后迅速放入液氮或 - 80℃冰箱中保存,避免反复冻融。样本采集过程中,应详细记录样本的相关信息,如采集时间、采集部位、患者基本信息等。
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运输:样本运输过程中应注意保持低温,可使用冰袋或干冰进行冷链运输。对于需要长途运输的样本,应选择可靠的运输公司,并确保样本在运输过程中的安全性和稳定性。同时,要注意样本包装的完整性,避免样本泄漏。
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保存:样本保存应根据细胞因子的性质和检测要求选择合适的保存条件。一般来说,血浆、血清样本可在 - 20℃或 - 80℃冰箱中保存,避免反复冻融。组织样本应保存在液氮或 - 80℃冰箱中。在保存过程中,应定期检查样本的保存状态,避免样本受损。
五、细胞因子定量检测结果的解读与分析
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参考区间的确定:不同检测方法、不同仪器设备以及不同人群的细胞因子参考区间可能存在差异。在进行临床试验结果分析时,应根据本实验室建立的参考区间或相关文献报道的参考区间,对检测结果进行判断。参考区间的建立应基于大量健康人群的检测数据,采用合适的统计学方法进行计算。对于一些特殊人群,如儿童、老年人、孕妇等,应建立相应的特殊参考区间。
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结果的准确性评估:在解读细胞因子定量检测结果时,需对结果的准确性进行评估。可通过分析质控品的检测结果、重复检测样本的一致性等方式来判断结果的准确性。若质控品检测结果异常或重复检测样本结果差异较大,应查找原因,如检测方法是否正确、仪器设备是否正常、样本是否存在问题等,确保检测结果的可靠性。同时,要注意分析检测结果与临床症状、体征及其他实验室检查结果的相关性,若出现不一致的情况,应进一步核实和分析。
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数据的统计学分析:在临床试验中,应对细胞因子定量检测数据进行合理的统计学分析。根据研究目的和数据类型,选择合适的统计学方法,如 t 检验、方差分析、相关性分析等。通过统计学分析,比较不同组之间细胞因子水平的差异,评估治疗效果、探索细胞因子与疾病预后的关系等。在进行统计学分析时,要注意数据的正态性和方差齐性等前提条件,确保分析结果的准确性和可靠性。同时,要正确解读统计学结果,避免过度解读或误解。
六、总结与展望
细胞因子定量检测在临床试验中具有至关重要的作用,准确可靠的检测结果对于疾病机制研究、治疗效果评估和预后预测等方面具有重要意义。本专家共识对临床试验中细胞因子定量检测的常用方法、质量控制要点、结果解读与分析等方面进行了规范和总结,旨在为临床研究人员提供指导。随着技术的不断发展,细胞因子定量检测方法将不断改进和创新,未来有望出现更加灵敏、准确、高通量的检测技术,为临床试验提供更有力的支持。同时,加强多中心、大样本的研究,进一步完善细胞因子参考区间和临床应用价值的研究,将有助于推动细胞因子检测在临床试验中的广泛应用和发展。