2. [ ELISA란? ] Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay

대학원 연구를 하면서 자주 등장하는 용어인

ELISA: enzyme-linked immunosorbent assay에 대한 공부 글입니다 :)  💬💬

효소 면역 정량법인 ELISA의 종류(direct, indirect, sandwich ELISA)와

각각의 개념에 대한 정보를 기록해 두었습니다~

 

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안녕하세요!

생물학 카테고리의 첫번째 이야기는 ELISA로 시작해보려 합니다.

 

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ELISA란?

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ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay)

효소 면역 정량법으로

오늘날 가장 널리 이용되는 면역 정량법 입니다.

이름을 해석해보자면 enzyme-linked antibody를

 

흡착(sorbent)

 

해서

 

분석(assay)

 

해내는 실험기법을 말하는데요.

 

 

 

저도 처음에는 이름만 보고 어려운 것처럼 생각했지만

기본적인 원리만 보자면 간단합니다!

 

항체에 효소를 결합시켜 antigen-antibody reaction을 확인함으로써

우리가 target으로 하는 항원을 분석하는 것입니다.

 

그리고 Immunosorbent라는 단어에서 알 수 있듯이,

antibody나 antibon이 고체상에 흡착된다는 개념이 등장하는데요,

이러한 고체상의 흡착을 통해서 흡착되지 않은 free antigen을

세척을 통해 제거할 수 있게 됩니다. 

 

 

ELISA 말고도 면역 정량법에는 다양한 것들이 있겠지만,

ELISA의 경우 mouse 등을 immunization한 뒤에 얻은

culture supernatant 내에 우리가 target으로 하는 antibody가

만들어져 있는지를 확인함에 있어

RIA(Radio immunoassay)와 같은

 

1. 방사능 면역 시험법 정도의 민감성을 가진다는 점,

 

그리고 RIA와 다르게

 

2. 방사능을 사용하지 않는다는 점

 

등에 있어 자주 사용됩니다. 

 

 

 

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ELISA는 크게 세 가지 종류의 카테고리로 구분이 가능합니다. 

 

1. Direct ELISA

 

2. Indirect ELISA

 

3. Sandwich ELISA

 

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1. Direct ELISA

 

Direct ELISA 분석 흐름도

출처: [면역검사법] ELISA 가이드: 분석 원리 및 종류 인성크로마텍(주) http://www.insung.net/web/cate05/page03.php?act=view&encData=aWR4PTIyMQ==

 

 

Direct ELISA method의 기본 원리는 항원과 반응하는 항체에 직접적으로 효소를 결합시키는 것입니다. 

 

[ 1 ] 우리가 assay 하고자 하는 antigen을 solid plate에 결합시킵니다.

[ 2 ] Enzyme-linked antibody를 첨가해 antigen-antibody reaction을 일으킵니다.

[ 3 ] Enzyme과 반응할 수 있는 substrate를 첨가해서 signal을 일으킵니다.

 

이러한 step을 걸쳐 방출되는 signal을 ELISA reader를 사용해 absorbance(흡광도)를 측정하게 됩니다.

 

 

 

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2. Indirect ELISA

 

Indirect ELISA 분석 흐름도

출처: [면역검사법] ELISA 가이드: 분석 원리 및 종류 인성크로마텍(주) http://www.insung.net/web/cate05/page03.php?act=view&encData=aWR4PTIyMQ==

 

 

Indirect ELISA의 경우, 전자와 다르게

antigen에 결합하는 primary antibody에는 enzyme linked 되어있지 않고,

 

primary antibody와 결합하는 항체(secondary antibody)에

enzyme linked가 되어있다는 점에서 차이가 있습니다. 

 

일반적으로는 isotype에 대한 항체에 효소가 결합된 형태(Enzyme-Conjugated anti-isotype antibody)

등으로 회사에서 판매가 이루어지고 있습니다.

(Ex: alkaline phosphatase conjugated anti-mouse IgG)

 

실제로 구매해서 사용하고자 하시는 분들은

primary antibody의 isotype에 맞는

효소결합 항체를 구입해서 사용하시면 되겠습니다.

 

 

정리해보면, 

 

[ 1 ] Direct ELISA와 동일한 방식으로 antigen을 plate에 결합시킵니다.

[ 2 ] Antigen에 enzyme-linked antibody가 아닌, primary antibody를 결합시킵니다.

[ 3 ] Primary antibody에 enzyme-linked secondary antibody를 결합시킵니다.

[ 4 ] Enzyme과 반응할 수 있는 substrate를 첨가해서 signal을 일으킵니다.

 

이러한 step을 걸쳐 방출되는 signal을 ELISA reader를 사용해 absorbance(흡광도)를 측정하게 됩니다.

 

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3. Sandwith ELISA

 

Sandwich ELISA 분석 흐름도

출처: [면역검사법] ELISA 가이드: 분석 원리 및 종류 인성크로마텍(주) http://www.insung.net/web/cate05/page03.php?act=view&encData=aWR4PTIyMQ==

 

 

항원이 plate에 잘 결합할 수 있도록 antigen에 대한 antibody를

먼저 plate에 결합시킨다는 점에서 앞선 Direct, Indirect ELISA와 차이점이 있습니다. 

 

주로 항원의 양이 소량일 때,

혹은 아직 알지 못하는 어떠한 sample 내에 들어가 있는 항원을

assay할 때 사용되는 기법입니다. 

 

두 개의 antigen-specific antibody가 요구되지만

그만큼 민감도가 높다는 장점이 있습니다.

 

 

정리해보면,

 

[ 1 ] Antigen이 아닌 antibody를 plate에 결합시킵니다.

[ 2 ] Antigen을 첨가해 antigen-antibody reaction을 일으킵니다.

[ 3 ] Direct sandwich 방식이나, Indirect sandwich 방식을 사용해서 실험을 진행합니다.

[ 4 ] Enzyme과 반응할 수 있는 substrate를 첨가해서 signal을 일으킵니다.

 

이러한 step을 걸쳐 방출되는 signal을 ELISA reader를 사용해 absorbance(흡광도)를 측정하게 됩니다.

 

 

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이 외에도 몇 가지 ELISA가 더 있는데요, 

 

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4. Competitive ELISA

 

Competitive ELISA

출처: Competitive ELISA Protocol And Animation https://microbenotes.com/competitive-elisa-protocol-and-animation/

 

 

: 경쟁적 정량법으로, antibody의 같은 결합 부위에 대한

두가지 항원간의 경쟁에 의해서 이루어집니다.

 

2가지 항원 중 하나는 동위원소나 효소에 의해서 labeling된 항원이고,

나머지 하나의 항원은 labeling 되지 않은 항원입니다.

 

알아보고자 하는 sample에 포함되어 있는 non-labeled antigen과

antibody간의 반응에 따라서

그 결합물에서의 label signal가 검출되는 원리로,

standard curve를 활용해 알지 못하는 sample 속의 항원을 assay해낼 수 있습니다. 

 

이렇게, ELISA에는 다양한 종류들이 존재하며, 

각자 목표로 하는 것과 실험 종류에 따라서

어떠한 ELISA method를 선택할지 결정할 수 있습니다. 

 

 

 

 

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오늘 게시글은 여기서 마치겠습니다 :)

 

이상한 내용이 있다거나, 궁금하신게 있으시다면 언제든지 댓글 달아주시면 감사하겠습니다!

 

 

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아 그리고!!

 

다음 글은 ELISA에서의 coating, blocking, washing, 그리고 HRP에 대한 내용을 올리려 합니다 ㅎ.ㅎ

 

오늘 주제였던 ELISA에 대한 더 자세하고, 잘 정돈된 유튜브 영상 하나를 소개하면서 이만 마치겠습니다~

 

 

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[ ELISA YouTube ]

https://www.youtube.com/watch?v=uozz0_Lypsg 

https://www.youtube.com/watch?v=ERk0hwqhyDw 

 

 

 

 

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참고 사이트 및 문헌

 

1. [면역검사법] ELISA 가이드 : 분석 원리 및 종류: http://www.insung.net/web/cate05/page03.php?act=view&encData=aWR4PTIyMQ== 

연구자료

2. ELISA guide: https://www.creative-diagnostics.com/ELISA-guide.htm

ELISA Guide - Creative Diagnostics

3. Competitive ELISA Protocol And Animation: https://microbenotes.com/competitive-elisa-protocol-and-animation/

Competitive ELISA Protocol and Animation