蛋白质免疫印迹(Western Blot)

发布时间:2025-06-14 14:00:28 阅读量:9 作者:生物检测中心

蛋白质免疫印迹(Western Blot)技术全流程解析与精准诊断应用

从电泳分离到抗体识别的分子检测金标准

一、技术原理与核心价值

分子检测的基石

蛋白质免疫印迹(Western Blot, WB)基于抗原-抗体特异性结合原理,通过三个阶段实现对目标蛋白的定性与半定量分析:

  1. 电泳分离:SDS-PAGE按分子量分离蛋白质混合物(分辨率达1kDa)
  2. 膜转移:电场驱动蛋白从凝胶转印至PVDF/硝酸纤维素膜(转移效率>95%)
  3. 免疫检测:抗体-酶偶联物催化底物显色/发光(检测限0.1-1ng)

不可替代的技术优势

特性 WB表现 替代技术局限
特异性 双抗体级联验证 ELISA易交叉反应
分辨率 可区分磷酸化修饰 质谱需复杂前处理
成本效率 单次检测<$50 蛋白质组学>10倍
设备普及度 全球>90%实验室配备 超分辨成像稀缺

二、标准化操作全流程

1. 样本制备关键点

graph TB
A[细胞/组织] --> B[裂解缓冲液]
B --> C[离心去除碎片]
C --> D[定量调整浓度]
  • 裂解液配方(RIPA改良型):
    50mM Tris-HCl pH7.4, 150mM NaCl, 1% NP-40, 0.25%脱氧胆酸钠, 1mM EDTA, 蛋白酶抑制剂x1
  • 浓度控制
    20-30μg总蛋白/孔(BCA法定量CV<5%)

2. SDS-PAGE电泳优化

参数 标准值 调整策略
凝胶浓度 8-12% 分离胶 >100kDa用8%;<20kDa用15%
上样缓冲液 Laemmli 2× 还原型含100mM DTT
电泳条件 80V浓缩胶→120V分离胶 高分子量蛋白降为90V
分子量Marker 预染彩色标准 含磷酸化蛋白标准更佳

3. 蛋白转印技术突破

  • 膜材料选择
    PVDF膜: 结合能力强(150μg/cm²),需甲醇激活
    硝酸纤维素膜: 适用低分子量蛋白(<15kDa),免激活
  • 转印参数
    plaintext
    湿转法: 100V恒定电压,4℃转印60分钟(冰浴循环)
    半干转: 2.5mA/cm²恒定电流,转印30分钟
  • 效率验证
    丽春红S染色确认Marker完全转移

三、免疫检测创新系统

抗体孵育体系

[封闭] 5%脱脂牛奶/TBST,室温摇动1h  
[一抗] 稀释于封闭液,4℃过夜(抗人GAPDH 1:2000)  
[洗涤] TBST 10min×3次  
[二抗] HRP偶联抗体(1:5000),室温1h  
[增强] ECL化学发光底物曝光

关键优化

  • 膜切割:多目标检测时按分子量切条带
  • 微波修复:抗原表位暴露(中火600W处理5分钟)

检测灵敏度革命

方法 灵敏度 动态范围 适用场景
化学发光(ECL) 0.1-10ng 3个数量级 常规检测
近红外荧光 0.05-5ng 4个数量级 多重检测
金纳米颗粒 5pg 2个数量级 无需仪器读值
化学发光数字WB 0.01ng 5个数量级 绝对定量

四、数据分析与问题排错

定量分析方法

相对表达量 = 目标条带灰度值 ÷ 内参条带灰度值
验证方法

  • 内参选择:GAPDH/β-actin(胞质),Lamin B1(核蛋白)
  • 软件推荐:Image Lab™ 6.0(支持背景扣除和泳道校正)

常见问题解决方案

问题现象 可能原因 解决对策
条带弥散 凝胶聚合不均 灌胶前充分混匀,25℃聚合1h
高背景 封闭不充分 更换3%BSA或延长封闭至2h
非特异性条带 抗体浓度过高 滴定优化(推荐起始1:1000)
信号微弱 转印效率低 增加转印时间或用0.2μm孔径膜
条带弯曲 电泳温度过高 冰浴降温或降低电压