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14.SOME BASIC CONCEPTS OF BIOCHEMISTRY FOR DMLT SECOND YEAR STUDENTS
(U. P. State Medical Faculty syllabus) in Hinglish
LESSON 14
[Immunochemistry]
IMMUNOCHEMISTRY
Immunochemistry is a branch of chemistry जिसमें शरीर क
े immune system क
े components और
कार्यों का अध्ययन शामिल है I दूसरे शब्दों में, Serum, urine और CSF सहित विभिन्न biological fluids में
present immunological proteins क
े अध्ययन को Immunochemistry कहते हैं I Clinical laboratories में
इस तकनीक द्वारा routine analysis क
े लिए simple, rapid, sensitive और आसानी से automated प्रक्रिया
में बदलने वाले quantitative और qualitative दोनों formats में methods मिलते हैं I चूंकि immunochemical
techniques का आधार antigen-antibody reaction है, इसलिए सर्वप्रथम हमें यह समझना चाहिए कि
antigen और antibody क्या होते हैं I
Antigen (प्रतिजन) - एक antigen एक foreign substance (शरीर क
े लिए) होता है जो body में एक immune
response (रोगों से लड़ने की क्षमता) induce (प्रेरित) करने में सक्षम होता है और जिसक
े परिणाम स्वरुप
antibodies बनती है I
Antibody (प्रतिपिण्ड) - एक antibody एक रक्षात्मक (protective) protein होती है जिसे immunoglobulin भी
कहते हैं और यह शरीर में किसी foreign substance (antigen) की presence क
े कारण शरीर क
े immune
system द्वारा produce होती है I ये एक विशेष प्रकार की white blood cells, जिन्हें B cells (B
lymphocytes) कहते हैं, द्वारा बनाई जाती हैं I यह antibody blood में circulate करती है और bacteria और
virus जैसे foreign substances की पहचान करक
े उनको प्रभावहीन (neutralizes) कर देती है I
Structure of antibodies - Antibodies को immunoglobulins भी कहते हैं और ये एक प्रकार की
glycoproteins हैं I विभिन्न प्रकार की immunoglobulins हैं - IgG, IgA, IgD, IgM और IgE. Antibody एक
Y-shaped molecule होता है जिसमें 4 polypeptide chains होती हैं I इनमें से दो 2 identical polypeptide
units को heavy chains और दूसरी 2 units को light chains कहते हैं I ये chains आपस में disulfide bonds
द्वारा जुड़ी होती हैं और एक Y shaped structure बनाती हैं I प्रत्येक chain में क
ु छ constant और क
ु छ
variable regions होते हैं I विभिन्न antibodies क
े light और heavy chains क
े constant region लगभग एक
जैसे (identical) होते हैं I इन पाँच प्रकार क
े primary immunoglobulins वर्गों में इन molecules में पाई जाने
वाली heavy chain क
े आधार पर भेद किया जाता है I IgG molecules की heavy chains को
gamma-chains; IgM की heavy chains को mu-chains; IgA की heavy chains को alpha-chains; IgE की
heavy chains को epsilon-chains; और IgD की heavy chains को delta-chains कहते हैं I Serum में सबसे
अधिक प्रचुर (abundant) antibody आमतौर पर IgG होती है और इसमें 3 protein domains (Domains are
distinct functional and/or structural units in a protein) होते हैं, जिनमें से 2 (Fab fragments) एक से होते
हैं और ये Y की arm क
े रूप में होते हैं I प्रत्येक Fab region में एक site ऐसी होती है जो antigen से bind हो
सकती है I तीसरा domain (complement-binding Fc fragment, also called fragment crystallizable) Y
का base बनाता है और यह immune system क
े function और regulation क
े लिए महत्वपूर्ण होता है I
antigen का वो भाग जो एक antibody से bind करता है उसे epitope या immunodeterminant region कहते
हैं और antibody का वो भाग जो antigen से bind करता है उसे paratope कहते हैं I एक antibody की antigen
से binding reversible, noncovalent interactions पर निर्भर करती है और antigen-antibody complex
free components क
े साथ equilibrium में रहता है I antigens और antibodies क
े बीच specific
association, इनक
े बीच electrostatic attraction, hydrophobic bonds, hydrogen bonds और Van der
Waals forces पर निर्भर करता है I इस binding की strength की माप को affinity कहते हैं और इसे
equilibrium पर antibody-antigen complex क
े concentration क
े रूप में अभिव्यक्त करते हैं I
2
High-affinity antibodies, low-affinity antibodies की तुलना में कम समय में अधिक antigen को bind कर
सकती हैं और antigen-antibody complex भी अधिक स्थायी होता है I एक और term होता है जिसे avidity
कहते हैं और यह antigen-antibody complex की overall stability का माप होता है जो immunochemical
techniques की सफलता को तय करता है I
Antibody structure
Some characteristics of immunoglobulins
IgG -
● These are 70-75% of total immunoglobulins.
● These appear 24-48 hrs post infection.
● These are monomers with valency of 2
IgM -
● These are 5-10% of total immunoglobulins.
● These are the first antibody to appear after infection.
● These are pentamers with valency of 10
IgA -
● These are 15-20% of total immunoglobulins.
● These inhibit attachment of parasites to the tissues (lung/GI tract).
● These are dimers with valency of 4
IgE -
● These are in lowest % of total immunoglobulins (<0.001%)
● These increase in allergic reaction worms, asthma, hay fever.
● These are monomers with valency of 2
IgD -
● <1% of total immunoglobulins,
● These are present on the surface of B-lymphocytes.
● These are monomers with valency of 2
3
Mechanism of antigen-antibody interaction inside host body -
Antigen - antibody interaction की 5 मुख्य mechanisms हैं जिनक
े द्वारा antibody bacterial/viral
antigen को destroy करती है :
1. क
ु छ antibodies जिन्हें neutralising antibodies कहते हैं, viral capsid से react करती हैं और virus को
host cell में प्रवेश करने से रोकती हैं I यह संभव होता है virus में उपस्थित neuraminidase enzyme क
े
against बनी antibodies द्वारा I ये antibodies virus क
े neuraminidase से bind होकर virus को host cell
पर attach होने से रोकती हैं I
2. क
ु छ antibodies जिन्हें antitoxins कहते हैं, वो क
ु छ specific biologic toxin (जैसे - diphtheria, tetanus)
क
े response में बनती हैं और ये antitoxins bacterial toxins से combine होकर toxins की toxicity sites को
neutralize कर देती हैं I
3. क
ु छ antibodies जिन्हें agglutinins कहते हैं, वे invading microorganisms क
े surface antigens से
react करक
े उन organisms की clumping या agglutination कर देती हैं और इस प्रकार उन्हें निष्क्रिय कर देती
हैं I
4. क
ु छ antibodies जिन्हें precipitins कहते हैं, विशिष्ट रूप से antigen को aggregate करक
े एक visible
precipitate बनाती हैं जिससे आक्रमणकारी जीवाणु निष्क्रिय हो जाते हैं और इनकी आसानी से phagocytosis
हो जाती है I
5. Opsonins एक और प्रकार की antibodies हैं जो bacteria और अन्य आक्रमणकारी cells को phagocytosis
हेतु अतिसंवेदनशील (susceptible) बनाती हैं I इस प्रक्रिया में opsonins क
े आक्रमणकारी bacteria से जुड़ने से
bacteria और phagocytes की receptor sites क
े मध्य एक bridge जैसा बन जाता है जिससे bacteria
आसानी से phagocytes द्वारा निगल (engulf) लिए जाते हैं और नष्ट हो जाते हैं I
Types of antibodies used in immunochemical techniques -
1.Polyclonal antibodies - immunoglobulin molecules का एक मिश्रण होती हैं जो एक विशेष antigen क
े
against बनती हैं जिनको उन animals, जैसे - rabbits, क
े serum से प्राप्त करते हैं जिन्हें antigen से
immunize किया गया हो I ये antibodies विभिन्न specificities और affinities वाली कई antibodies का
संयोजन होता है क्योंकि ये antigen क
े विभिन्न epitopes क
े against बनती हैं I ये एक ही antigen क
े विभिन्न
epitopes से interact करती हैं I
4
2.Monoclonal antibodies - specificity और affinity क
े सन्दर्भ में अधिक सजातीय (homogeneous) होती हैं
क्योंकि वे antigen क
े एक ही epitope क
े विरुद्ध बनी होती हैं I इनक
े उत्पादन की विधि में mice को immunize
करते हैं और hybridoma technologies का इस्तेमाल भी करते हैं I
Quantitative precipitin curve - it describes the relationship between the antigen concentration
and the amount of precipitate for a constant quantity of an antibody. Three zones can be
distinguished from the precipitin curve:
● antibody excess zone (prozone) – first phase where less antigen is present in sample.
● equivalence zone – both antigen and antibody are cross-linked forming
precipitate; no free antigen or antibody is present.
● antigen excess zone (postzone) – amount of precipitate reduces due to high antigen
concentration.
यह precipitin curve clinical laboratories में किये जाने वाले अधिकतर immunochemical techniques का
आधार होता है I
Precipitin curve
Different types of immunochemical techniques -
Precipitin test - In the precipitin test, a soluble antigen and antibody diffuse toward each other,
and a visible precipitate forms when the two solutes meet at an optimal concentration. ऐसा
5
इसलिए होता है क्योंकि antibodies multivalent binding क
े माध्यम से antigens को precipitate कर देती हैं
और यह इसलिए संभव होता है क्योंकि एक ही antibody क
े दोनों Fab fragments एक साथ दो antigens को
bind कर लेते हैं I एक solution में antigen:antibody complexes का एक matrix एक visible precipitate
बनाता है I
Ouchterlony double immunodiffusion (passive double immunodiffusion) में antigen और
antibody दोनों ही gel में diffuse (विसरित) होते हैं I इस तकनीक का इस्तेमाल antigens क
े बीच समानता test
करने क
े लिए कर सकते हैं, जैसे - evolution क
े अध्ययन में I विभिन्न species से प्राप्त antigens को दो wells
में load करते हैं और known antibody को दोनों क
े बीच किन्तु थोड़ा नीचे एक तीसरे well में load करते हैं
जिससे एक त्रिकोण सा बन जाए I antigens क
े बीच समानता क
े आधार पर antigen और antiserum wells क
े
बीच अलग - अलग geometrical patterns बनते हैं I इन lines क
े patterns (नमूने) क
े आधार पर antigens क
े
बीच समानता या असमानता की विवेचना (interpretation) की जा सकती है I
A: Pattern of Identity -
Antiserum में present antibodies दोनों ही antigens से react करक
े precipitate की एक smooth line
बनाती हैं क्योंकि दोनों antigens क
े immunologically identical होने क
े कारण antibodies दोनों antigens में
अंतर नहीं कर पाती I
B: Pattern of Non-Identity -
‘pattern of non-identity’ में antiserum में present कोई भी antibodies antigenic determinants (जो दोनों
ही antigens में present हो) से react नहीं कर पाती, यानि दोनों antigens immunologically unrelated हैं,
इस antiserum क
े सन्दर्भ में I इसलिए दो precipitate की अलग -अलग lines बनती हैं I
C: Pattern of Partial Identity -
इस ‘pattern of partial identity’ में antiserum में present antibodies एक antigen से अधिक react करती
है, दूसरे antigen की तुलना में I जिसक
े कारण pattern में एक ‘spur’ (उभाड़) सा दिखता है जो यह दर्शाता है कि
एक antigen में जो antigenic determinants है वो दूसरे antigen में अनुपस्थित है I
जब soluble antigen और antibody क
े migration की रफ़्तार बढ़ाने क
े लिए एक electric current apply करते
हैं तो इस प्रक्रिया को counterimmunoelectrophoresis (CIE) कहते हैं I एक basic pH क
े solution में
अधिकतर microbial antigens पर क
ु ल charge negative होता है इसलिए ये positively charged electrode
की तरफ migrate करते हैं, दूसरी तरफ, antibody molecules क
े वल weakly negatively charged या
neutral होते हैं (alkaline conditions में) और इसलिए वो electrical field में migrate नहीं करते परन्तु buffer
ions द्वारा cathode की ओर ले जाए जाते हैं (इसे electroendosmosis कहते हैं) I जब target antigen और
antibody दोनों present होते हैं तो दोनों मिल कर एक visible precipitin band बनाते हैं I
Complement fixation test -
The complement fixation test एक immunological medical test है जिसे मरीज़ क
े serum में specific
antibody या specific antigen की presence को detect करने हेतु इस्तेमाल कर सकते हैं और जिसका आधार
6
होता है कि test में complement fixation होता है या नहीं I यह method infections (खासतौर पर microbes)
की diagnosis क
े लिए बहुत इस्तेमाल किया जाता था, खासतौर पर उन infections क
े लिए जिनक
े microbes
को culture methods द्वारा detect करना आसान नहीं होता और इसक
े अलावा rheumatic diseases में भी
इसका उपयोग होता है I Wassermann reaction एक उदाहरण है diagnostic complement fixation test का
जिसका उपयोग होता है syphilis organism Treponema की antibodies को detect करने क
े लिए I एक
positive reaction antibodies की उपस्थिति और syphilis infection होने को दर्शाता है I इसीप्रकार,
rheumatoid factor (RF) क
े detection क
े लिए भी complement fixation test इस्तेमाल होता है I हालांकि,
clinical diagnostics labs में इस test का स्थान अधिकतर अन्य pathogen detection serological
methods जैसे - ELISA और DNA-based methods, खासतौर पर PCR, ने ले लिया है I
Complement system immune system का एक हिस्सा है और यह बनता है liver द्वारा synthesized और
blood में inactive precursors क
े रूप में circulate होने वाली कई small proteins से I इस complement
activation या complement fixation cascade का अंतिम परिणाम होता है : foreign और damaged
material को साफ़ करने हेतु phagocytes का stimulation, अतिरिक्त phagocytes को आकर्षित करने हेतु
inflammation और cell-killing membrane attack complex का activation I
Complement fixation test में मरीज क
े serum में कोई specific antibody की presence को antigen,
complement, और red blood cells (RBCs) की सहायता से detect करते हैं I अगर serum में antibody
present होती है तो यह इस specific antigen से bind करक
े antigen-antibody complex बनाती है और add
किया गया सारा complement antigen-antibody complex से bind हो जाता है I इस तरह free complement
की अनुपस्थिति में RBCs lyse (टूटना) नहीं होती और एक pellet क
े रूप में सेटल हो जाती हैं I किन्तु यदि
antigen-specific antibodies present नहीं हैं (negative test) तो antigen-antibody complex नहीं बनता
और free complement RBCs को lyse कर देता है I
Agglutination -
Agglutination एक तरह का antigen-antibody reaction है जिसमें एक particulate antigen antibody से
bind होकर visible particle clumps बनाता है I Agglutination reaction क
े लिए antigen को एक carrier से
conjugate करक
े particulate (कण) रूप बदल देते हैं I यह carrier artificial (जैसे - latex या charcoal
particles) हो सकता है या biological (जैसे - red blood cells) हो सकता है I इस test का समापन बिंदु
(endpoint) antigen-antibody complex से बने clumps होता है जिसे हम naked eye से देख सकते हैं I
हालांकि, precipitin test और agglutination test दोनों ही antigen-antibody reaction पर आधारित हैं किन्तु
दोनों में मुख्य अंतर यह है कि precipitation क
े लिए antigens soluble molecules होते हैं और agglutination
क
े लिए antigens large और आसानी से sediment (तलछट) होने वाले particles होते हैं I इसक
े अलावा,
agglutination reaction precipitation reaction की तुलना में अधिक sensitive होता है I
7
Agglutination क
े विभिन्न methods diagnostic immunology में उपयोग होते हैं, जैसे - latex
agglutination, flocculation tests, direct bacterial agglutination और hemagglutination :
Latex agglutination में कई antibody molecules latex beads (particles) से bound रहते हैं जिससे
antigen-binding sites बढ़ जाती हैं I अगर किसी test specimen में antigen molecules होते हैं तो यह
antibody से bind होकर visible, cross-linked aggregates बनाते हैं I Latex agglutination को serum
specimen में present किसी antibodies क
े detection क
े लिए भी इस्तेमाल कर सकते हैं किन्तु तब antigen
को latex beads से conjugate करते हैं I
Flocculation tests की रचना antibody detection क
े लिए की गई है I इसमें soluble antigens क
े
antibodies से interaction होने पर fine particles का एक precipitate बनता है जिसे हम naked eye से देख
सकते हैं I
Direct bacterial agglutination में whole pathogens को antigen क
े source क
े रूप में इस्तेमाल करते हैं
I इसमें pathogen infection होने पर host द्वारा produced antibody level को measure करते हैं I bacteria
क
े surface antigens की antibodies से binding क
े परिणाम स्वरुप visible clumps (गुच्छे) बनते हैं I
Hemagglutination में erythrocytes को bacterial antigens क
े carriers क
े रूप में इस्तेमाल करते हैं और
purified polysaccharides या proteins को specimen में corresponding antibodies क
े detection हेतु
इस्तेमाल करते हैं I
Immunoturbidimetric Assays
Microparticle immunoturbidimetric assays का इस्तेमाल body fluids (serum, plasma या urine) में
drugs या biomarkers क
े quantitative measurement क
े लिए कर सकते हैं I यह assays
antigen-antibody binding द्वारा induced agglutination reaction पर आधारित हैं I ये
immunoturbidimetric assay system antibody excess zone में operate होने चाहिए जहाँ antibody
concentration को constant रखते हैं जिससे बनने वाले antigen–antibody complex का amount mixture
में present antigen क
े concentration पर सीधा निर्भर होता है I Immunoturbidimetry proteins (जैसे -
C-reactive protein) क
े detection और estimation हेतु एक उपयुक्त तकनीक है I यह तकनीक drug
monitoring क
े लिए भी इस्तेमाल होती है I इस procedure का सिद्धांत इस पर आधारित है कि
antigen-antibody complexes द्वारा इसक
े path से गुजरने वाली light की scattering क
े कारण transmitted
light में कमी होने पर light क
े absorption में जो वृद्धि होती है वो antigen क
े concentration क
े सीधे
आनुपातिक होती है I क्योंकि जब antigen का concentration बढ़ता है तो और अधिक antigen-antibody
complexes बनते हैं तो light का absorption भी उतना बढ़ता है I
Nephelometric assays -
Clinical laboratories में इस्तेमाल होने वाले Nephelometric assays इस सिद्धांत पर आधारित हैं कि किसी
solution में antigen-antibody complexes incident light की दिशा में light को विभिन्न angles में scatter
करते हैं और यह scattered light एक detector (जो transmitted light क
े direct path में नहीं होता है) तक
पहुँचती है I सामान्य nephelometers scattered light को incident light क
े right angles पर measure
करते हैं I हालांकि, detector को 30°, 70°, या 90° angle पर भी लगा सकते हैं और यह scattering की मात्रा पर
निर्भर करता है I Antibody और antigen को ऐसी मात्रा में mix करते हैं कि क
े वल छोटे aggregates बनें ताकि
वो जल्दी नीचे नहीं बैठें I Test sample द्वारा scattered light को measure करक
े इसे known samples
8
(standard curve) द्वारा scattered light से compare करक
े unknown sample में analyte का amount
calculate करते हैं I
Nephelometry को "endpoint nephelometry" या "kinetic (rate) nephelometry" की तरह इस्तेमाल कर
सकते हैं I
Endpoint nephelometry tests में antibody/antigen reaction को पूरी तरह होने देते हैं जबतक कि सारी
reagent antibodies और patient sample antigens पूरी तरह react कर aggregate बना लें और फिर कोई
complex नहीं बने I
जबकि kinetic nephelometry में rate of light scattering को reagent डालने क
े तुरंत बाद measured
करते हैं I जब तक reagent amount constant होता है तब तक scattered light का rate of change sample
में present antigen क
े amount से directly related होता है I विभिन्न प्रकार की proteins जैसे -
immunoglobulins, albumin, antithrombin III, fibrinogen, rheumatoid factor, और myoglobin को
human biofluids में nephelometric assays द्वारा measure कर सकते हैं I
Nephelometry versus turbidimetry -
● Nephelometry is based on the measurement of the intensity of the scattered light as a
function of the concentration of the dispersed particles whereas the Turbidimetric
analysis is based on the measurement of the intensity of transmitted light as a function of
the concentration of the suspended particles.
● Nephelometry is the measurement of the scattered light by the suspended particles
usually at right angles to the incident beam whereas Turbidimetry is the measurement of
the transmitted light by the suspended particles to the incident beam at the same angle.
Immunofluorescence Assays (IFA) -
क
ु छ chemicals में यह क्षमता होती है कि वे radiation (जैसे - UV light) absorb करने पर visible light का
उत्सर्जन करते हैं और इस phenomenon को Fluorescence कहते हैं I इस प्रक्रिया में एक higher energy
state का एक photon absorb होता है और एक lower energy photon जो एक अन्य electromagnetic
spectrum range का होता है, वो उत्सर्जित होता है I
एक immunofluorescence assay (IFA) में specific monoclonal या polyclonal antibodies को
fluorescent molecules (fluorescein or rhodamine or one of many other fluorescent dyes) क
े साथ
conjugate किया जाता है और इसे fluorescence microscope, fluorometer, fluorescence scanner, या
flow cytometer द्वारा visualize किया जा सकता है I Fluorophores (fluorescent chemical compounds)
को जब एक specific wavelength की light से उत्तेजित (excite) किया जाता है तो वे longer wavelength की
light उत्सर्जित करक
े अपनी extra energy release करते हैं I यह assay direct fluorescent antibody test
(DFA) या indirect fluorescent antibody test (IFA) हो सकता है I DFA में antigen-specific labeled
antibody को एक microscope slide पर fixed specimen पर apply करक
े incubate करते हैं और फिर wash
करक
े एक fluorescence microscope में visualize करते हैं I IFA में एक primary antibody क
े स्थान पर एक
secondary, species-specific antibody को एक fluorophore से label करते हैं I
Clinical laboratories में fluorescent antibody tests को आजकल bacterial, viral, और fungal infections
क
े detection क
े साथ - साथ tissue samples की bioimaging में भी इस्तेमाल करते हैं I
9
DFA IFA
Enzyme Multiplied Immunoassay technique (EMIT) -
Enzyme-multiplied immunoassay technique (EMIT) एक simple, rapid homogeneous method है
जिसका इस्तेमाल blood, serum और urine में बहुत से कम molecular weight वाले substances (खासतौर
पर drugs) क
े qualitative और quantitative determination क
े लिए होता है I इस assay में sample (whole
blood, serum or urine), जिसमें कोई analyte (जैसे - drug) की जाँच करनी है, को enzyme-bound drug
और anti-drug antibody की fixed quantity क
े साथ mix किया जाता है I फिर उसमें substrate डालने क
े बाद
एक निश्चित time interval पर enzyme reaction की speed मापने क
े लिए absorbance को measure करते
हैं I जितनी अधिक free drug sample में होगी उतना ही कम enzyme-bound drug antibody से bind होगा
और उतना ही तेज़ enzyme reaction होगा क्योंकि क
े वल unbound enzyme-drug complexes ही
substrate से bind करने में सक्षम होगा I EMIT can be fully automated with a fast throughput of
clinical samples especially in laboratories specializing in monitoring therapeutic drugs.
Chemiluminescent immunoassay (CLIA) -
Chemiluminescent immunoassay (CLIA) भी एक प्रकार की immunoassay technique है जिसमें label
(“indicator” of the analytic reaction) एक luminescent molecule होता है I सामान्य रूप में,
luminescence, visible या near-visible (λ = 300–800 nm) radiation का emission होता है जो तब
उत्पन्न होता है जब एक electron एक excited state से ground state में परिवर्तित होता है और atom की
परिणामी potential energy light क
े रूप में release होती है I यह chemiluminescent method direct या
indirect हो सकता है :
direct - इसमें luminophore markers जैसे - acridinium और ruthenium esters का इस्तेमाल होता है I
indirect - इसमें enzyme markers जैसे - alkaline phosphatase का adamantyl 1, 2-dioxetane aryl
phosphate (AMPPD) substrate क
े साथ और horseradish peroxidase (HRP) का luminol या इसक
े
derivatives substrate क
े साथ इस्तेमाल होता है I
10
इसक
े results एक luminometer द्वारा record किये जाते हैं I Luminometer tubes और microtiter plates
दोनों को read कर सकता है I इसक
े अतिरिक्त light signal को एक photographic film पर भी record किया
जा सकता है I CLIA बहुत ही sensitive immunoassays हैं क्योंकि इनकी detection limits attomole (10-18
mole) या zeptomole (10-21
mole) level तक होती है I
.
Some practice questions
Fill in the blanks :
(i) कोई substance जो हमारे शरीर क
े लिए बाह्य पदार्थ (foreign substance) होता है और body में एक
immune response (रोगों से लड़ने की क्षमता) induce (प्रेरित) करने में सक्षम होता है, उसे ______ कहते हैं I
(ii) वो रक्षात्मक(protective) protein जो शरीर में किसी foreign substance (antigen) की presence क
े
कारण शरीर क
े immune system द्वारा produce होती है, उसे _______ कहते है I
(iii) Antibodies एक विशेष प्रकार की white blood cells, जिन्हें ________ कहते हैं, द्वारा बनाई जाती हैं I
(iv) Antibodies को __________ भी कहते हैं I
(v) Antibody एक ____shaped molecule होता है जिसमें _____ polypeptide chains होती हैं I
(vi) Five types की antibodies हैं - ____, _____, ______, _____ और _____
(vii) एक antibody molecule में 2 _____chains और 2 _______ chains होती हैं I
(viii) Serum में सबसे अधिक प्रचुर (abundant) मात्रा में पाई जाने वाली antibody आमतौर पर _____ होती है
I
(ix) IgG molecule में ____ protein domains होते हैं I
(x) IgG molecule में 2 एक जैसे domains जो Y Shaped Molecule की arm क
े रूप में होते हैं और इन्हे
________ fragments कहते हैं I
(xi) IgG molecule का तीसरा domain Y shaped molecule का base बनाता है और इसे ______ कहते हैं I
(xii) Fab fragment में ab का अर्थ है _______ ____.
(xiii) Fc fragment में c का अर्थ हैं ______.
(xiv) Antigen का वो भाग जो एक antibody से bind करता है उसे ________ कहते हैं I
(xv) precipitin curve में antibody excess zone को ________ कहते हैं I
(xvi) Precipitin curve में वो zone जहाँ antigen और antibody cross-link होकर precipitate बनाते हैं और
कोई free antigen या free antibody नहीं होता, उसे ________ zone कहते हैं I
(xvii) Precipitin curve में antigen excess zone को ________ कहते हैं I
(xviii) Wassermann reaction का उपयोग ________ की जाँच में किया जाता है I
(xix) syphilis बीमारी का कारण _______ bacteria होता है I
(xx) Nephelometry is the measurement of the scattered light by the suspended particles usually
at _____ angles to the incident beam.
(xxi) Turbidimetry is the measurement of the _________ light by the suspended particles to the
incident beam.
11
(xxii) ________ is the ability of certain chemicals to give off visible light after absorbing radiation
which is not normally visible, such as ultraviolet.
(xxiii) Enzyme Multiplied Immunoassay technique (EMIT) में किसी drug क
े मापन हेतु
enzyme-bound drug, anti-drug antibody और enzyme क
े ______ का इस्तेमाल करते हैं I
(xxiv) Chemiluminescent immunoassay एक प्रकार की immunoassay technique है जिसमें label
(“indicator” of the analytic reaction) एक ______ molecule होता है I
(xxv) सामान्य रूप में, luminescence में _____ nm की wavelength radiation का emission होता है I
(xxvi) Acridinium और ruthenium esters _______ markers क
े उदाहरण हैं I
(xxvii) CLIA बहुत ही sensitive immunoassays हैं क्योंकि इनकी detection limits ______ या ________
level तक होती है I
(xxviii) CLIA का full form __________________ है I
(xxix) EMIT का full form ________________ है I
(xxx) HRP का full form _______________ है I
(xxxi) The measure of the strength of the antigen-antibody binding is called ________.
(xxxii) Antibody का वो भाग जो एक antigen से bind करता है उसे ________ कहते हैं I
Ans. (i) antigen, (ii) antibodies, (iii) B- cells, (iv) immunoglobulins, (v) Y, 4, (vi) IgG, IgM, IgE,
IgD, IgA, (vii) light, heavy, (viii) IgG, (ix) 3, (x) Fab, (xi) Fc, (xii) antigen binding, (xiii)
crystallizable, (xiv) epitope, (xv) prozone, (xvi) equivalence, (xvii) postzone, (xviii) syphilis, (xix)
Treponema, (xx) 90 °, (xxi) transmitted, (xxii) fluorescence, (xxiii) substrate, (xxiv) luminescent,
(xxv) 300-800, (xxvi) luminophore, (xxvii) attomole, zeptomole, (xxviii) Chemiluminescent
immunoassay, (xxix) enzyme-multiplied immunoassay technique (xxx) horse radish peroxidase,
(xxxi) affinity (xxxii) paratope
REFERENCES
1. Principles of Immunochemical Techniques Used in Clinical Laboratories Marja E.
Koivunen, Richard L. Krogsrud LABMEDICINE 37 (8):490-497, 2006.
2. Essential Immunology by Ivan M. Roitt.
Disclaimer : The pictures given in the text have been downloaded from Google images and I
am thankful to the persons who have uploaded these pictures.
Dr. P. K. Nigam (Retired Biochemist)

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Some Q & A Vitamins, coenzyme, minerals | IGNOU Biochemistry CHE9 (in English...
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Some Q & A Enzymes | IGNOU Biochemistry CHE-09 (in English /Hinglish)
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Some Q & A Proteins | IGNOU Biochemistry CHE-09 (in English /Hinglish)
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Some Q & A Nucleic acids | Biochemistry IGNOU CHE-09 (in English /Hinglish)
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Some Q & A Lipids | Biochemistry IGNOU CHE-09 (in English/Hinglish)
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DMLT 2nd YEAR - SOME BASIC CONCEPTS OF BIOCHEMISTRY - Immunochemistry (U. P. State Medical Faculty syllabus) in Hinglish

  • 1. 1 14.SOME BASIC CONCEPTS OF BIOCHEMISTRY FOR DMLT SECOND YEAR STUDENTS (U. P. State Medical Faculty syllabus) in Hinglish LESSON 14 [Immunochemistry] IMMUNOCHEMISTRY Immunochemistry is a branch of chemistry जिसमें शरीर क े immune system क े components और कार्यों का अध्ययन शामिल है I दूसरे शब्दों में, Serum, urine और CSF सहित विभिन्न biological fluids में present immunological proteins क े अध्ययन को Immunochemistry कहते हैं I Clinical laboratories में इस तकनीक द्वारा routine analysis क े लिए simple, rapid, sensitive और आसानी से automated प्रक्रिया में बदलने वाले quantitative और qualitative दोनों formats में methods मिलते हैं I चूंकि immunochemical techniques का आधार antigen-antibody reaction है, इसलिए सर्वप्रथम हमें यह समझना चाहिए कि antigen और antibody क्या होते हैं I Antigen (प्रतिजन) - एक antigen एक foreign substance (शरीर क े लिए) होता है जो body में एक immune response (रोगों से लड़ने की क्षमता) induce (प्रेरित) करने में सक्षम होता है और जिसक े परिणाम स्वरुप antibodies बनती है I Antibody (प्रतिपिण्ड) - एक antibody एक रक्षात्मक (protective) protein होती है जिसे immunoglobulin भी कहते हैं और यह शरीर में किसी foreign substance (antigen) की presence क े कारण शरीर क े immune system द्वारा produce होती है I ये एक विशेष प्रकार की white blood cells, जिन्हें B cells (B lymphocytes) कहते हैं, द्वारा बनाई जाती हैं I यह antibody blood में circulate करती है और bacteria और virus जैसे foreign substances की पहचान करक े उनको प्रभावहीन (neutralizes) कर देती है I Structure of antibodies - Antibodies को immunoglobulins भी कहते हैं और ये एक प्रकार की glycoproteins हैं I विभिन्न प्रकार की immunoglobulins हैं - IgG, IgA, IgD, IgM और IgE. Antibody एक Y-shaped molecule होता है जिसमें 4 polypeptide chains होती हैं I इनमें से दो 2 identical polypeptide units को heavy chains और दूसरी 2 units को light chains कहते हैं I ये chains आपस में disulfide bonds द्वारा जुड़ी होती हैं और एक Y shaped structure बनाती हैं I प्रत्येक chain में क ु छ constant और क ु छ variable regions होते हैं I विभिन्न antibodies क े light और heavy chains क े constant region लगभग एक जैसे (identical) होते हैं I इन पाँच प्रकार क े primary immunoglobulins वर्गों में इन molecules में पाई जाने वाली heavy chain क े आधार पर भेद किया जाता है I IgG molecules की heavy chains को gamma-chains; IgM की heavy chains को mu-chains; IgA की heavy chains को alpha-chains; IgE की heavy chains को epsilon-chains; और IgD की heavy chains को delta-chains कहते हैं I Serum में सबसे अधिक प्रचुर (abundant) antibody आमतौर पर IgG होती है और इसमें 3 protein domains (Domains are distinct functional and/or structural units in a protein) होते हैं, जिनमें से 2 (Fab fragments) एक से होते हैं और ये Y की arm क े रूप में होते हैं I प्रत्येक Fab region में एक site ऐसी होती है जो antigen से bind हो सकती है I तीसरा domain (complement-binding Fc fragment, also called fragment crystallizable) Y का base बनाता है और यह immune system क े function और regulation क े लिए महत्वपूर्ण होता है I antigen का वो भाग जो एक antibody से bind करता है उसे epitope या immunodeterminant region कहते हैं और antibody का वो भाग जो antigen से bind करता है उसे paratope कहते हैं I एक antibody की antigen से binding reversible, noncovalent interactions पर निर्भर करती है और antigen-antibody complex free components क े साथ equilibrium में रहता है I antigens और antibodies क े बीच specific association, इनक े बीच electrostatic attraction, hydrophobic bonds, hydrogen bonds और Van der Waals forces पर निर्भर करता है I इस binding की strength की माप को affinity कहते हैं और इसे equilibrium पर antibody-antigen complex क े concentration क े रूप में अभिव्यक्त करते हैं I
  • 2. 2 High-affinity antibodies, low-affinity antibodies की तुलना में कम समय में अधिक antigen को bind कर सकती हैं और antigen-antibody complex भी अधिक स्थायी होता है I एक और term होता है जिसे avidity कहते हैं और यह antigen-antibody complex की overall stability का माप होता है जो immunochemical techniques की सफलता को तय करता है I Antibody structure Some characteristics of immunoglobulins IgG - ● These are 70-75% of total immunoglobulins. ● These appear 24-48 hrs post infection. ● These are monomers with valency of 2 IgM - ● These are 5-10% of total immunoglobulins. ● These are the first antibody to appear after infection. ● These are pentamers with valency of 10 IgA - ● These are 15-20% of total immunoglobulins. ● These inhibit attachment of parasites to the tissues (lung/GI tract). ● These are dimers with valency of 4 IgE - ● These are in lowest % of total immunoglobulins (<0.001%) ● These increase in allergic reaction worms, asthma, hay fever. ● These are monomers with valency of 2 IgD - ● <1% of total immunoglobulins, ● These are present on the surface of B-lymphocytes. ● These are monomers with valency of 2
  • 3. 3 Mechanism of antigen-antibody interaction inside host body - Antigen - antibody interaction की 5 मुख्य mechanisms हैं जिनक े द्वारा antibody bacterial/viral antigen को destroy करती है : 1. क ु छ antibodies जिन्हें neutralising antibodies कहते हैं, viral capsid से react करती हैं और virus को host cell में प्रवेश करने से रोकती हैं I यह संभव होता है virus में उपस्थित neuraminidase enzyme क े against बनी antibodies द्वारा I ये antibodies virus क े neuraminidase से bind होकर virus को host cell पर attach होने से रोकती हैं I 2. क ु छ antibodies जिन्हें antitoxins कहते हैं, वो क ु छ specific biologic toxin (जैसे - diphtheria, tetanus) क े response में बनती हैं और ये antitoxins bacterial toxins से combine होकर toxins की toxicity sites को neutralize कर देती हैं I 3. क ु छ antibodies जिन्हें agglutinins कहते हैं, वे invading microorganisms क े surface antigens से react करक े उन organisms की clumping या agglutination कर देती हैं और इस प्रकार उन्हें निष्क्रिय कर देती हैं I 4. क ु छ antibodies जिन्हें precipitins कहते हैं, विशिष्ट रूप से antigen को aggregate करक े एक visible precipitate बनाती हैं जिससे आक्रमणकारी जीवाणु निष्क्रिय हो जाते हैं और इनकी आसानी से phagocytosis हो जाती है I 5. Opsonins एक और प्रकार की antibodies हैं जो bacteria और अन्य आक्रमणकारी cells को phagocytosis हेतु अतिसंवेदनशील (susceptible) बनाती हैं I इस प्रक्रिया में opsonins क े आक्रमणकारी bacteria से जुड़ने से bacteria और phagocytes की receptor sites क े मध्य एक bridge जैसा बन जाता है जिससे bacteria आसानी से phagocytes द्वारा निगल (engulf) लिए जाते हैं और नष्ट हो जाते हैं I Types of antibodies used in immunochemical techniques - 1.Polyclonal antibodies - immunoglobulin molecules का एक मिश्रण होती हैं जो एक विशेष antigen क े against बनती हैं जिनको उन animals, जैसे - rabbits, क े serum से प्राप्त करते हैं जिन्हें antigen से immunize किया गया हो I ये antibodies विभिन्न specificities और affinities वाली कई antibodies का संयोजन होता है क्योंकि ये antigen क े विभिन्न epitopes क े against बनती हैं I ये एक ही antigen क े विभिन्न epitopes से interact करती हैं I
  • 4. 4 2.Monoclonal antibodies - specificity और affinity क े सन्दर्भ में अधिक सजातीय (homogeneous) होती हैं क्योंकि वे antigen क े एक ही epitope क े विरुद्ध बनी होती हैं I इनक े उत्पादन की विधि में mice को immunize करते हैं और hybridoma technologies का इस्तेमाल भी करते हैं I Quantitative precipitin curve - it describes the relationship between the antigen concentration and the amount of precipitate for a constant quantity of an antibody. Three zones can be distinguished from the precipitin curve: ● antibody excess zone (prozone) – first phase where less antigen is present in sample. ● equivalence zone – both antigen and antibody are cross-linked forming precipitate; no free antigen or antibody is present. ● antigen excess zone (postzone) – amount of precipitate reduces due to high antigen concentration. यह precipitin curve clinical laboratories में किये जाने वाले अधिकतर immunochemical techniques का आधार होता है I Precipitin curve Different types of immunochemical techniques - Precipitin test - In the precipitin test, a soluble antigen and antibody diffuse toward each other, and a visible precipitate forms when the two solutes meet at an optimal concentration. ऐसा
  • 5. 5 इसलिए होता है क्योंकि antibodies multivalent binding क े माध्यम से antigens को precipitate कर देती हैं और यह इसलिए संभव होता है क्योंकि एक ही antibody क े दोनों Fab fragments एक साथ दो antigens को bind कर लेते हैं I एक solution में antigen:antibody complexes का एक matrix एक visible precipitate बनाता है I Ouchterlony double immunodiffusion (passive double immunodiffusion) में antigen और antibody दोनों ही gel में diffuse (विसरित) होते हैं I इस तकनीक का इस्तेमाल antigens क े बीच समानता test करने क े लिए कर सकते हैं, जैसे - evolution क े अध्ययन में I विभिन्न species से प्राप्त antigens को दो wells में load करते हैं और known antibody को दोनों क े बीच किन्तु थोड़ा नीचे एक तीसरे well में load करते हैं जिससे एक त्रिकोण सा बन जाए I antigens क े बीच समानता क े आधार पर antigen और antiserum wells क े बीच अलग - अलग geometrical patterns बनते हैं I इन lines क े patterns (नमूने) क े आधार पर antigens क े बीच समानता या असमानता की विवेचना (interpretation) की जा सकती है I A: Pattern of Identity - Antiserum में present antibodies दोनों ही antigens से react करक े precipitate की एक smooth line बनाती हैं क्योंकि दोनों antigens क े immunologically identical होने क े कारण antibodies दोनों antigens में अंतर नहीं कर पाती I B: Pattern of Non-Identity - ‘pattern of non-identity’ में antiserum में present कोई भी antibodies antigenic determinants (जो दोनों ही antigens में present हो) से react नहीं कर पाती, यानि दोनों antigens immunologically unrelated हैं, इस antiserum क े सन्दर्भ में I इसलिए दो precipitate की अलग -अलग lines बनती हैं I C: Pattern of Partial Identity - इस ‘pattern of partial identity’ में antiserum में present antibodies एक antigen से अधिक react करती है, दूसरे antigen की तुलना में I जिसक े कारण pattern में एक ‘spur’ (उभाड़) सा दिखता है जो यह दर्शाता है कि एक antigen में जो antigenic determinants है वो दूसरे antigen में अनुपस्थित है I जब soluble antigen और antibody क े migration की रफ़्तार बढ़ाने क े लिए एक electric current apply करते हैं तो इस प्रक्रिया को counterimmunoelectrophoresis (CIE) कहते हैं I एक basic pH क े solution में अधिकतर microbial antigens पर क ु ल charge negative होता है इसलिए ये positively charged electrode की तरफ migrate करते हैं, दूसरी तरफ, antibody molecules क े वल weakly negatively charged या neutral होते हैं (alkaline conditions में) और इसलिए वो electrical field में migrate नहीं करते परन्तु buffer ions द्वारा cathode की ओर ले जाए जाते हैं (इसे electroendosmosis कहते हैं) I जब target antigen और antibody दोनों present होते हैं तो दोनों मिल कर एक visible precipitin band बनाते हैं I Complement fixation test - The complement fixation test एक immunological medical test है जिसे मरीज़ क े serum में specific antibody या specific antigen की presence को detect करने हेतु इस्तेमाल कर सकते हैं और जिसका आधार
  • 6. 6 होता है कि test में complement fixation होता है या नहीं I यह method infections (खासतौर पर microbes) की diagnosis क े लिए बहुत इस्तेमाल किया जाता था, खासतौर पर उन infections क े लिए जिनक े microbes को culture methods द्वारा detect करना आसान नहीं होता और इसक े अलावा rheumatic diseases में भी इसका उपयोग होता है I Wassermann reaction एक उदाहरण है diagnostic complement fixation test का जिसका उपयोग होता है syphilis organism Treponema की antibodies को detect करने क े लिए I एक positive reaction antibodies की उपस्थिति और syphilis infection होने को दर्शाता है I इसीप्रकार, rheumatoid factor (RF) क े detection क े लिए भी complement fixation test इस्तेमाल होता है I हालांकि, clinical diagnostics labs में इस test का स्थान अधिकतर अन्य pathogen detection serological methods जैसे - ELISA और DNA-based methods, खासतौर पर PCR, ने ले लिया है I Complement system immune system का एक हिस्सा है और यह बनता है liver द्वारा synthesized और blood में inactive precursors क े रूप में circulate होने वाली कई small proteins से I इस complement activation या complement fixation cascade का अंतिम परिणाम होता है : foreign और damaged material को साफ़ करने हेतु phagocytes का stimulation, अतिरिक्त phagocytes को आकर्षित करने हेतु inflammation और cell-killing membrane attack complex का activation I Complement fixation test में मरीज क े serum में कोई specific antibody की presence को antigen, complement, और red blood cells (RBCs) की सहायता से detect करते हैं I अगर serum में antibody present होती है तो यह इस specific antigen से bind करक े antigen-antibody complex बनाती है और add किया गया सारा complement antigen-antibody complex से bind हो जाता है I इस तरह free complement की अनुपस्थिति में RBCs lyse (टूटना) नहीं होती और एक pellet क े रूप में सेटल हो जाती हैं I किन्तु यदि antigen-specific antibodies present नहीं हैं (negative test) तो antigen-antibody complex नहीं बनता और free complement RBCs को lyse कर देता है I Agglutination - Agglutination एक तरह का antigen-antibody reaction है जिसमें एक particulate antigen antibody से bind होकर visible particle clumps बनाता है I Agglutination reaction क े लिए antigen को एक carrier से conjugate करक े particulate (कण) रूप बदल देते हैं I यह carrier artificial (जैसे - latex या charcoal particles) हो सकता है या biological (जैसे - red blood cells) हो सकता है I इस test का समापन बिंदु (endpoint) antigen-antibody complex से बने clumps होता है जिसे हम naked eye से देख सकते हैं I हालांकि, precipitin test और agglutination test दोनों ही antigen-antibody reaction पर आधारित हैं किन्तु दोनों में मुख्य अंतर यह है कि precipitation क े लिए antigens soluble molecules होते हैं और agglutination क े लिए antigens large और आसानी से sediment (तलछट) होने वाले particles होते हैं I इसक े अलावा, agglutination reaction precipitation reaction की तुलना में अधिक sensitive होता है I
  • 7. 7 Agglutination क े विभिन्न methods diagnostic immunology में उपयोग होते हैं, जैसे - latex agglutination, flocculation tests, direct bacterial agglutination और hemagglutination : Latex agglutination में कई antibody molecules latex beads (particles) से bound रहते हैं जिससे antigen-binding sites बढ़ जाती हैं I अगर किसी test specimen में antigen molecules होते हैं तो यह antibody से bind होकर visible, cross-linked aggregates बनाते हैं I Latex agglutination को serum specimen में present किसी antibodies क े detection क े लिए भी इस्तेमाल कर सकते हैं किन्तु तब antigen को latex beads से conjugate करते हैं I Flocculation tests की रचना antibody detection क े लिए की गई है I इसमें soluble antigens क े antibodies से interaction होने पर fine particles का एक precipitate बनता है जिसे हम naked eye से देख सकते हैं I Direct bacterial agglutination में whole pathogens को antigen क े source क े रूप में इस्तेमाल करते हैं I इसमें pathogen infection होने पर host द्वारा produced antibody level को measure करते हैं I bacteria क े surface antigens की antibodies से binding क े परिणाम स्वरुप visible clumps (गुच्छे) बनते हैं I Hemagglutination में erythrocytes को bacterial antigens क े carriers क े रूप में इस्तेमाल करते हैं और purified polysaccharides या proteins को specimen में corresponding antibodies क े detection हेतु इस्तेमाल करते हैं I Immunoturbidimetric Assays Microparticle immunoturbidimetric assays का इस्तेमाल body fluids (serum, plasma या urine) में drugs या biomarkers क े quantitative measurement क े लिए कर सकते हैं I यह assays antigen-antibody binding द्वारा induced agglutination reaction पर आधारित हैं I ये immunoturbidimetric assay system antibody excess zone में operate होने चाहिए जहाँ antibody concentration को constant रखते हैं जिससे बनने वाले antigen–antibody complex का amount mixture में present antigen क े concentration पर सीधा निर्भर होता है I Immunoturbidimetry proteins (जैसे - C-reactive protein) क े detection और estimation हेतु एक उपयुक्त तकनीक है I यह तकनीक drug monitoring क े लिए भी इस्तेमाल होती है I इस procedure का सिद्धांत इस पर आधारित है कि antigen-antibody complexes द्वारा इसक े path से गुजरने वाली light की scattering क े कारण transmitted light में कमी होने पर light क े absorption में जो वृद्धि होती है वो antigen क े concentration क े सीधे आनुपातिक होती है I क्योंकि जब antigen का concentration बढ़ता है तो और अधिक antigen-antibody complexes बनते हैं तो light का absorption भी उतना बढ़ता है I Nephelometric assays - Clinical laboratories में इस्तेमाल होने वाले Nephelometric assays इस सिद्धांत पर आधारित हैं कि किसी solution में antigen-antibody complexes incident light की दिशा में light को विभिन्न angles में scatter करते हैं और यह scattered light एक detector (जो transmitted light क े direct path में नहीं होता है) तक पहुँचती है I सामान्य nephelometers scattered light को incident light क े right angles पर measure करते हैं I हालांकि, detector को 30°, 70°, या 90° angle पर भी लगा सकते हैं और यह scattering की मात्रा पर निर्भर करता है I Antibody और antigen को ऐसी मात्रा में mix करते हैं कि क े वल छोटे aggregates बनें ताकि वो जल्दी नीचे नहीं बैठें I Test sample द्वारा scattered light को measure करक े इसे known samples
  • 8. 8 (standard curve) द्वारा scattered light से compare करक े unknown sample में analyte का amount calculate करते हैं I Nephelometry को "endpoint nephelometry" या "kinetic (rate) nephelometry" की तरह इस्तेमाल कर सकते हैं I Endpoint nephelometry tests में antibody/antigen reaction को पूरी तरह होने देते हैं जबतक कि सारी reagent antibodies और patient sample antigens पूरी तरह react कर aggregate बना लें और फिर कोई complex नहीं बने I जबकि kinetic nephelometry में rate of light scattering को reagent डालने क े तुरंत बाद measured करते हैं I जब तक reagent amount constant होता है तब तक scattered light का rate of change sample में present antigen क े amount से directly related होता है I विभिन्न प्रकार की proteins जैसे - immunoglobulins, albumin, antithrombin III, fibrinogen, rheumatoid factor, और myoglobin को human biofluids में nephelometric assays द्वारा measure कर सकते हैं I Nephelometry versus turbidimetry - ● Nephelometry is based on the measurement of the intensity of the scattered light as a function of the concentration of the dispersed particles whereas the Turbidimetric analysis is based on the measurement of the intensity of transmitted light as a function of the concentration of the suspended particles. ● Nephelometry is the measurement of the scattered light by the suspended particles usually at right angles to the incident beam whereas Turbidimetry is the measurement of the transmitted light by the suspended particles to the incident beam at the same angle. Immunofluorescence Assays (IFA) - क ु छ chemicals में यह क्षमता होती है कि वे radiation (जैसे - UV light) absorb करने पर visible light का उत्सर्जन करते हैं और इस phenomenon को Fluorescence कहते हैं I इस प्रक्रिया में एक higher energy state का एक photon absorb होता है और एक lower energy photon जो एक अन्य electromagnetic spectrum range का होता है, वो उत्सर्जित होता है I एक immunofluorescence assay (IFA) में specific monoclonal या polyclonal antibodies को fluorescent molecules (fluorescein or rhodamine or one of many other fluorescent dyes) क े साथ conjugate किया जाता है और इसे fluorescence microscope, fluorometer, fluorescence scanner, या flow cytometer द्वारा visualize किया जा सकता है I Fluorophores (fluorescent chemical compounds) को जब एक specific wavelength की light से उत्तेजित (excite) किया जाता है तो वे longer wavelength की light उत्सर्जित करक े अपनी extra energy release करते हैं I यह assay direct fluorescent antibody test (DFA) या indirect fluorescent antibody test (IFA) हो सकता है I DFA में antigen-specific labeled antibody को एक microscope slide पर fixed specimen पर apply करक े incubate करते हैं और फिर wash करक े एक fluorescence microscope में visualize करते हैं I IFA में एक primary antibody क े स्थान पर एक secondary, species-specific antibody को एक fluorophore से label करते हैं I Clinical laboratories में fluorescent antibody tests को आजकल bacterial, viral, और fungal infections क े detection क े साथ - साथ tissue samples की bioimaging में भी इस्तेमाल करते हैं I
  • 9. 9 DFA IFA Enzyme Multiplied Immunoassay technique (EMIT) - Enzyme-multiplied immunoassay technique (EMIT) एक simple, rapid homogeneous method है जिसका इस्तेमाल blood, serum और urine में बहुत से कम molecular weight वाले substances (खासतौर पर drugs) क े qualitative और quantitative determination क े लिए होता है I इस assay में sample (whole blood, serum or urine), जिसमें कोई analyte (जैसे - drug) की जाँच करनी है, को enzyme-bound drug और anti-drug antibody की fixed quantity क े साथ mix किया जाता है I फिर उसमें substrate डालने क े बाद एक निश्चित time interval पर enzyme reaction की speed मापने क े लिए absorbance को measure करते हैं I जितनी अधिक free drug sample में होगी उतना ही कम enzyme-bound drug antibody से bind होगा और उतना ही तेज़ enzyme reaction होगा क्योंकि क े वल unbound enzyme-drug complexes ही substrate से bind करने में सक्षम होगा I EMIT can be fully automated with a fast throughput of clinical samples especially in laboratories specializing in monitoring therapeutic drugs. Chemiluminescent immunoassay (CLIA) - Chemiluminescent immunoassay (CLIA) भी एक प्रकार की immunoassay technique है जिसमें label (“indicator” of the analytic reaction) एक luminescent molecule होता है I सामान्य रूप में, luminescence, visible या near-visible (λ = 300–800 nm) radiation का emission होता है जो तब उत्पन्न होता है जब एक electron एक excited state से ground state में परिवर्तित होता है और atom की परिणामी potential energy light क े रूप में release होती है I यह chemiluminescent method direct या indirect हो सकता है : direct - इसमें luminophore markers जैसे - acridinium और ruthenium esters का इस्तेमाल होता है I indirect - इसमें enzyme markers जैसे - alkaline phosphatase का adamantyl 1, 2-dioxetane aryl phosphate (AMPPD) substrate क े साथ और horseradish peroxidase (HRP) का luminol या इसक े derivatives substrate क े साथ इस्तेमाल होता है I
  • 10. 10 इसक े results एक luminometer द्वारा record किये जाते हैं I Luminometer tubes और microtiter plates दोनों को read कर सकता है I इसक े अतिरिक्त light signal को एक photographic film पर भी record किया जा सकता है I CLIA बहुत ही sensitive immunoassays हैं क्योंकि इनकी detection limits attomole (10-18 mole) या zeptomole (10-21 mole) level तक होती है I . Some practice questions Fill in the blanks : (i) कोई substance जो हमारे शरीर क े लिए बाह्य पदार्थ (foreign substance) होता है और body में एक immune response (रोगों से लड़ने की क्षमता) induce (प्रेरित) करने में सक्षम होता है, उसे ______ कहते हैं I (ii) वो रक्षात्मक(protective) protein जो शरीर में किसी foreign substance (antigen) की presence क े कारण शरीर क े immune system द्वारा produce होती है, उसे _______ कहते है I (iii) Antibodies एक विशेष प्रकार की white blood cells, जिन्हें ________ कहते हैं, द्वारा बनाई जाती हैं I (iv) Antibodies को __________ भी कहते हैं I (v) Antibody एक ____shaped molecule होता है जिसमें _____ polypeptide chains होती हैं I (vi) Five types की antibodies हैं - ____, _____, ______, _____ और _____ (vii) एक antibody molecule में 2 _____chains और 2 _______ chains होती हैं I (viii) Serum में सबसे अधिक प्रचुर (abundant) मात्रा में पाई जाने वाली antibody आमतौर पर _____ होती है I (ix) IgG molecule में ____ protein domains होते हैं I (x) IgG molecule में 2 एक जैसे domains जो Y Shaped Molecule की arm क े रूप में होते हैं और इन्हे ________ fragments कहते हैं I (xi) IgG molecule का तीसरा domain Y shaped molecule का base बनाता है और इसे ______ कहते हैं I (xii) Fab fragment में ab का अर्थ है _______ ____. (xiii) Fc fragment में c का अर्थ हैं ______. (xiv) Antigen का वो भाग जो एक antibody से bind करता है उसे ________ कहते हैं I (xv) precipitin curve में antibody excess zone को ________ कहते हैं I (xvi) Precipitin curve में वो zone जहाँ antigen और antibody cross-link होकर precipitate बनाते हैं और कोई free antigen या free antibody नहीं होता, उसे ________ zone कहते हैं I (xvii) Precipitin curve में antigen excess zone को ________ कहते हैं I (xviii) Wassermann reaction का उपयोग ________ की जाँच में किया जाता है I (xix) syphilis बीमारी का कारण _______ bacteria होता है I (xx) Nephelometry is the measurement of the scattered light by the suspended particles usually at _____ angles to the incident beam. (xxi) Turbidimetry is the measurement of the _________ light by the suspended particles to the incident beam.
  • 11. 11 (xxii) ________ is the ability of certain chemicals to give off visible light after absorbing radiation which is not normally visible, such as ultraviolet. (xxiii) Enzyme Multiplied Immunoassay technique (EMIT) में किसी drug क े मापन हेतु enzyme-bound drug, anti-drug antibody और enzyme क े ______ का इस्तेमाल करते हैं I (xxiv) Chemiluminescent immunoassay एक प्रकार की immunoassay technique है जिसमें label (“indicator” of the analytic reaction) एक ______ molecule होता है I (xxv) सामान्य रूप में, luminescence में _____ nm की wavelength radiation का emission होता है I (xxvi) Acridinium और ruthenium esters _______ markers क े उदाहरण हैं I (xxvii) CLIA बहुत ही sensitive immunoassays हैं क्योंकि इनकी detection limits ______ या ________ level तक होती है I (xxviii) CLIA का full form __________________ है I (xxix) EMIT का full form ________________ है I (xxx) HRP का full form _______________ है I (xxxi) The measure of the strength of the antigen-antibody binding is called ________. (xxxii) Antibody का वो भाग जो एक antigen से bind करता है उसे ________ कहते हैं I Ans. (i) antigen, (ii) antibodies, (iii) B- cells, (iv) immunoglobulins, (v) Y, 4, (vi) IgG, IgM, IgE, IgD, IgA, (vii) light, heavy, (viii) IgG, (ix) 3, (x) Fab, (xi) Fc, (xii) antigen binding, (xiii) crystallizable, (xiv) epitope, (xv) prozone, (xvi) equivalence, (xvii) postzone, (xviii) syphilis, (xix) Treponema, (xx) 90 °, (xxi) transmitted, (xxii) fluorescence, (xxiii) substrate, (xxiv) luminescent, (xxv) 300-800, (xxvi) luminophore, (xxvii) attomole, zeptomole, (xxviii) Chemiluminescent immunoassay, (xxix) enzyme-multiplied immunoassay technique (xxx) horse radish peroxidase, (xxxi) affinity (xxxii) paratope REFERENCES 1. Principles of Immunochemical Techniques Used in Clinical Laboratories Marja E. Koivunen, Richard L. Krogsrud LABMEDICINE 37 (8):490-497, 2006. 2. Essential Immunology by Ivan M. Roitt. Disclaimer : The pictures given in the text have been downloaded from Google images and I am thankful to the persons who have uploaded these pictures. Dr. P. K. Nigam (Retired Biochemist)