親和層析是一種根據生物分子與其他物質之間高度特定的巨分子結合相互作用,從混合物中分離生物分子的方法。這種特定的結合相互作用通常取決於研究者所感興趣的生物分子;例如抗原和抗體、酶和底物、受體和配體,或者蛋白質和核酸之間的結合相互作用都是常見的分離方法。與其他層析方法相比,親和層析因其高選擇性和分離分辨率而備受推崇。
親和層析具有特定的結合相互作用,通常要求尚不明瞭的分析物參與擷取過程。
親和層析的優勢在於分析物(通常溶解在流動相中)與(固定在靜止相上的)結合夥伴或配體之間的特定結合。典型的親和層析實驗將配體連接到固體的、不可溶的基質上,基質通常是如琼脂糖或聚丙烯酰胺等高分子化合物,並經過化學改性以引入反應性官能基,從而能與配體反應並形成穩定的共價鍵。靜止相首先被裝入柱中,然後將流動相引入。
與配體結合的分子將與靜止相保持關聯。接著,通過施加洗滌緩衝液以移除非目標生物分子的較弱相互作用,而目標生物分子將保持結合。最後,通過施加所謂的洗脫緩衝液來移除目標生物分子,從而恢復目標分子在洗脫液中。
親和層析的過程不需要已知的分子量、電荷、疏水性或其他物理特性,了解其結合特性對於分離設計非常有幫助。
親和層析的固相結合可以通過柱層析實現,這一過程包括將固相介質打包進柱中,將初始混合物通過柱以允許沉澱,再通過柱施加洗滌緩衝液,最後施加洗脫緩衝液收集洗脫液。這些步驟通常在環境壓力下進行。或者,也可以使用批量處理方法,即將初始混合物加入固相介質,再混合、分離固相、除去液相、洗滌、重離心、添加洗脫緩衝液等。
親和層析中使用的配體來自有機和無機來源。生物來源的例子包括血清蛋白、凝集素和抗體,而無機來源的例子則有醋酸、金屬螯合劑和三嗪染料。
親和層析可應用於多種領域,包括核酸純化、從細胞裂解物中提取蛋白質,以及血液中的純化過程。利用親和層析,可以分離與特定片段結合的蛋白質與那些不結合該特定片段的蛋白質。由於這一純化技術依賴於所需蛋白質的生物性質,因此其在許多研究中都是十分有用的。
親和層析可以以多倍的純化率在一步內完成,使得這一技術成為分離研究界的強大工具。
免疫親和層析是一種特殊的應用,用於從血清中純化抗體。若已知血清中含有針對特定抗原的抗體,則可用於親和純化該抗原。這一過程通常涉及利用固定化的GST融合蛋白來捕獲目標抗體。
洗脫抗體的過程通常使用低pH的緩衝液,例如酸性甘氨酸,並將其收集於中性緩衝液中以中和低pH洗脫液,從而防止抗體活性的降解。這是親和純化在醫學研究中的一個典型示例。
親和層析技術無疑是當今生物技術的重要支柱。它不僅在研究中使用,還在臨床應用中發揮著重要作用,特別是在快速診斷和治療製程方面。由於技術的先進性及其在生物分離中的高效性,親和層析的使用將在未來實現更廣泛的潛力。
在這個日新月異的科學時代,親和層析能解鎖哪些生物技術的秘密,不僅在實驗室,也在臨床應用中,您是否已經開始思考這個問題了呢?