Биологический анализ - Bioassay

Изображение планшета ELISA с различным уровнем кортизола

А биоанализ представляет собой аналитический метод определения концентрации или активности вещества по его воздействию на живые клетки или ткани.[1] Биологические анализы - это количественные биологические анализы, используемые для оценки активности агентов путем наблюдения за их воздействие на живых животных (in vivo) или системы культур тканей / клеток (in vitro).[2]

Биологический эксперимент может быть качественным или количественным, прямым или косвенным.[3] Если измеренный ответ бинарный, анализ будет качественным, если нет, то количественным.[3]

Биологический анализ используется для обнаружения биологических опасностей или оценки качества смеси.[4] Биотест часто используется для контроля качества воды, а также сброса сточных вод и их воздействия на окружающую среду.[нужна цитата ] Он также используется для оценки воздействия на окружающую среду и безопасности новых технологий и объектов.[нужна цитата ]

Принцип

Биологический анализ - это биохимический тест для оценки относительной эффективности соединения образца по сравнению со стандартным соединением.[3][1] Типичный биоанализ включает: стимул (например, наркотики) применяется к предмет (например, животные, ткани, растения) и ответ (например, смерть) субъекта инициируется и измеряется.[5] Интенсивность стимула варьируется в зависимости от дозы, и в зависимости от интенсивности стимула субъект будет сопровождать изменение / ответ.[5]

История

Первые применения биоанализа относятся еще к концу 19 века, когда основы биоанализа были заложены немецким врачом Полем Эрлихом.[6] Он ввел понятие стандартизации по реакциям живой материи.[6][5] Его биопроб на антитоксин дифтерии был первым биопробом, получившим признание.[7] Его использование биотеста позволило обнаружить, что введение животным постепенно увеличивающейся дозы дифтерии стимулировало выработку антисыворотки.[8]

Многие из ранних биотестов заключались в использовании животных для тестирования канцерогенность химикатов.[9] Один хорошо известный пример - эксперимент «Канарейка в угольной шахте».[10] Чтобы проверить наличие метана, шахтеры возили бы чувствительные к метану канарейки на угольные шахты, чтобы обеспечить безопасный воздух. В 1915 г. Ямаигива Кацусабуро и Коичи Итикава проверили канцерогенность каменноугольной смолы, используя внутреннюю поверхность ушей кролика.[9]

В течение 1940-х и 1960-х годов биотестирование животных в основном использовалось для проверки токсичности и безопасности лекарств, пищевых добавок и пестицидов.[9]

В конце 1960-х и 1970-х годах доверие к биопробам возросло по мере роста обеспокоенности общественности производственными и экологическими опасностями.[9] Хотя до этого риски для здоровья, связанные с некоторыми химическими веществами, такими как пестициды, проверялись в биотестах на животных, это все еще было редкостью, и испытания проводились нечасто.[9]

Классификации

Прямой анализ

- Стимул / стандарт в достаточной степени вызывает измеримую и конкретную реакцию.[5] Ответ должен быть четким, легко узнаваемым и непосредственно измеряемым.[5]

Косвенный анализ, основанный на количественном ответе

- Сначала выясняется взаимосвязь между дозой и реакцией.[5] Затем доза, соответствующая данному ответу, получается из соотношения для каждого препарата отдельно.[5]

Косвенный анализ, основанный на количественном отклике

- Анализ включает ответ «все или ничего» (например, жизнь или смерть).[нужна цитата ] Ответ производится пороговым эффектом.[нужна цитата ]

Примеры

ELISA (Иммуноферментный анализ)

- количественный аналитический метод, который измеряет поглощение изменения цвета в результате реакции антиген-антитело (например, прямой, непрямой, сэндвич, конкурентный).[11] ELISA используется для измерения различных веществ в организме человека от уровня кортизола при стрессе до уровня глюкозы при диабете.

Домашний тест на беременность

Домашний тест на беременность включает в себя ИФА для определения повышения уровня хорионического гонадотропина человека (ХГЧ) во время беременности.[12]

Тест на ВИЧ

Тест на ВИЧ также использует непрямой ИФА для выявления антител к ВИЧ, вызванных инфекцией.[12]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Хоскинс, В. М .; Крейг, Р. (1962-01-01). «Использование биотеста в энтомологии». Ежегодный обзор энтомологии. 7 (1): 437–464. Дои:10.1146 / annurev.en.07.010162.002253. ISSN  0066-4170. PMID  14449182.
  2. ^ Руководство для промышленности: тесты на эффективность продуктов для клеточной и генной терапии, Управление по контролю за продуктами и лекарствами, Январь 2011 г., стр. 7
  3. ^ а б c Ласка, ЭМ; Мейснер, М. Дж. (1987-04-01). «Статистические методы и применение биотеста». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии. 27 (1): 385–397. Дои:10.1146 / annurev.pa.27.040187.002125. ISSN  0362-1642. PMID  3579242.
  4. ^ Принслоо, Герхард; Папади, Грузия; Hiben, Mebrahtom G .; Хаан, Лаура де; Луиз, Йохем; Бикманн, Карстен; Вервурт, Жак; Rietjens, Ivonne M.C.M. (2017). «Биотесты in vitro для оценки положительного и отрицательного воздействия растений на здоровье: перспективы и подводные камни». Открытие наркотиков сегодня. 22 (8): 1187–1200. Дои:10.1016 / j.drudis.2017.05.002. PMID  28533190.
  5. ^ а б c d е ж г Саха, Г. М. (29 ноября 2002 г.). Дизайн и анализ для биотестов. Калькутта: Индийский статистический институт. С. 61–76.
  6. ^ а б Ван Нордвейк, Якобус (1989). «Биопробы на целых животных». Журнал фармацевтического и биомедицинского анализа. 7 (2): 139–145. Дои:10.1016/0731-7085(89)80077-9. PMID  2488614.
  7. ^ Анализ продуктов и напитков: современные методики. Хараламбус, Джордж, 1922–1994 гг. Орландо: Academic Press. 1984 г. ISBN  0121691608. OCLC  9682930.CS1 maint: другие (ссылка на сайт)
  8. ^ Босх, Феликс; Росич, Лайя (2008). "Вклад Пауля Эрлиха в фармакологию: дань уважения к столетию со дня его Нобелевской премии". Фармакология. 82 (3): 171–179. Дои:10.1159/000149583. ISSN  0031-7012. ЧВК  2790789. PMID  18679046.
  9. ^ а б c d е Бейер, Л. А .; Beck, B.D .; Левандовски, Т.А. (01.04.2011). «Исторический взгляд на использование биологических анализов животных для прогнозирования канцерогенности: эволюция в дизайне и признание полезности». Критические обзоры в токсикологии. 41 (4): 321–338. Дои:10.3109/10408444.2010.541222. ISSN  1040-8444. PMID  21438739. S2CID  2269998.
  10. ^ «Экологическое исследование - как биотесты используются в реальном мире?». ei.cornell.edu. Получено 2017-12-01.
  11. ^ Айдын, Сулейман (2015). «Краткая история, принципы и типы ELISA, а также наш лабораторный опыт с анализами пептидов / белков с использованием ELISA». Пептиды. 72: 4–15. Дои:10.1016 / j.peptides.2015.04.012. PMID  25908411. S2CID  36486495.
  12. ^ а б Манц, Андреас; Dittrich, Petra S .; Памме, Николь; Иосифидис, Дмитрий (2015). Биоаналитическая химия. Манц, А. (Андреас), Диттрих, Петра С., 1974-, Памме, Николь., Иосифидис, Димитрий. (Второе изд.). Лондон. ISBN  9781783266715. OCLC  897825792.