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免疫印跡技術(Western Blotting)常見問題及解決方案

更新時間:2025-10-09      點擊次數:23
免疫印跡技術(Western Blotting)常見問題及解決方案
免疫印跡實驗(Western Blotting)雖原理明確,但涉及多步驟操作(樣品制備、電泳、轉膜、免疫反應、信號檢測),任何環節的參數偏差或試劑問題都可能導致實驗失敗。本文聚焦實驗中最常見的條帶異常、背景干擾、信號缺失、定量不準四大類問題,結合分子生物學機制分析成因,提供可落地的解決方案,并關聯羅氏試劑的技術優勢與上海易匯生物的供應服務,幫助科研人員快速排查問題,提升實驗成功率。
一、條帶異常類問題:從 “條帶形態" 定位實驗漏洞
條帶異常是免疫印跡實驗中最直觀的問題,主要表現為 “無目標條帶、條帶模糊、條帶偏移、多一條 / 少一條帶",需從 “蛋白質分離 - 結合 - 檢測" 全流程追溯成因。
(一)問題 1:無目標條帶(檢測不到條帶)
可能成因
  1. 樣品制備環節:蛋白質未提取或降解(未加蛋白酶抑制劑)、樣品上樣量不足(低于檢測下限,如目標蛋白含量<1 pg);

  1. 電泳環節:凝膠濃度不匹配(如檢測 20 kDa 小蛋白用 10% 凝膠,蛋白跑出色譜膠)、電泳時間過長(蛋白遷移至凝膠外);

  1. 轉膜環節:轉膜方向反了(蛋白未轉移到膜上,仍留在凝膠中)、轉膜效率低(如 PVDF 膜未用甲醇激活,無法吸附蛋白);

  1. 免疫反應環節:一抗與目標蛋白不匹配(如用兔抗小鼠蛋白抗體檢測人源樣本)、一抗濃度過低(如 1:10000 稀釋導致結合不足)、抗體失效(反復凍融或過期);

  1. 信號檢測環節:ECL 底物過期(發光效率下降)、成像時間過短(未捕獲到弱信號)。

解決方案
  1. 樣品制備排查

  • 用 BCA 法(如羅氏 BCA Protein Assay Kit)檢測蛋白質濃度,確保上樣量≥20 μg(或目標蛋白含量≥1 pg);

  • 提取時添加新鮮的蛋白酶抑制劑(如羅氏 Complete™ Protease Inhibitor Cocktail,含 6 種抑制劑,可抑制絲氨酸 / 半胱氨酸蛋白酶等),避免蛋白質降解;

  1. 電泳與轉膜驗證

  • 根據目標蛋白分子量選擇凝膠濃度(參考:10-50 kDa 用 15% 凝膠,50-100 kDa 用 10% 凝膠,100-200 kDa 用 8% 凝膠),電泳后用考馬斯亮藍染色凝膠,確認蛋白已進入凝膠且未跑穿;

  • 轉膜前用甲醇浸泡 PVDF 膜 10 秒(激活羥基),轉膜后用麗春紅 S 染色膜,觀察是否有蛋白質條帶(若有則證明轉膜成功,無則檢查轉膜方向或緩沖液);

  1. 免疫反應優化

  • 核對一抗說明書,確認種屬匹配(如檢測人 EGFR 需用抗人 EGFR 抗體,而非抗小鼠 EGFR),優先選擇經過驗證的單克隆抗體(如羅氏 Anti-EGFR Monoclonal Antibody,經 WB 驗證,特異性>99%);

  • 調整一抗濃度(推薦起始濃度 1:1000-1:5000),4℃孵育過夜(延長結合時間),洗膜時用 TBST 緩沖液(含 0.1% Tween-20)充分洗滌(3 次 ×15 分鐘),避免未結合抗體殘留;

  1. 信號檢測保障

  • 使用新鮮的 ECL 底物(如羅氏 Lumi-Light™ Plus Substrate,發光時間長達 8 小時),先進行 5 分鐘預曝光,若信號弱則延長至 10-30 分鐘,或使用高靈敏度成像儀(如羅氏 ChemiDoc™ MP Imaging System,檢測下限達 0.1 pg)。

(二)問題 2:條帶模糊(條帶無清晰邊緣,呈 “拖尾" 或 “彌散狀")
可能成因
  1. 樣品制備:蛋白質未充分變性(如 SDS 上樣緩沖液未加 β- 巰基乙醇,或加熱時間不足)、樣品中含大量雜質(如鹽濃度過高,導致電泳時蛋白遷移不均);

  1. 電泳環節:凝膠聚合不均(APS 或 TEMED 添加量不足,導致凝膠孔徑不一致)、電泳緩沖液反復使用(離子濃度下降,導電性減弱);

  1. 轉膜環節:轉膜電流過大(膜發熱導致蛋白擴散)、凝膠與膜之間有氣泡(局部轉膜不,條帶斷裂)。

解決方案
  1. 樣品處理優化

  • 確保上樣緩沖液中 β- 巰基乙醇終濃度為 5%,95℃加熱 10 分鐘(而非 5 分鐘),使蛋白質變性(線性化);

  • 若樣品鹽濃度高(如從高鹽緩沖液中提取),用透析袋(截留分子量 3 kDa)透析 24 小時(換液 3 次),或使用脫鹽柱(如羅氏 HiTrap™ Desalting Columns)去除鹽分;

  1. 電泳條件控制

  • 使用新鮮配制的電泳緩沖液(Tris - 甘氨酸 - SDS 緩沖液,pH 8.3),避免反復使用(建議使用次數≤3 次);

  • 選擇預制膠(如羅氏 ExcelGel™ SDS 預制膠,工廠標準化生產,孔徑均勻性 CV 值<5%),避免手動制膠導致的聚合不均;

  1. 轉膜操作規范

  • 采用恒壓轉膜(而非恒流),根據膜面積調整電壓(如 7 cm×8 cm 膜用 25 V 轉膜 30 分鐘),轉膜時在冰浴中進行(避免膜發熱);

  • 鋪膜時用玻璃棒輕輕滾動,排除凝膠與膜之間的氣泡(可在膜上滴加少量轉膜緩沖液,幫助氣泡排出)。

(三)問題 3:條帶偏移(目標條帶分子量與預期不符)
可能成因
  1. 蛋白質修飾影響:目標蛋白存在翻譯后修飾(如磷酸化、糖基化、泛素化),導致分子量增大(如未磷酸化的 ERK 分子量約 42 kDa,磷酸化后因電荷變化,遷移速度減慢,條帶偏移至 45 kDa 左右);

  1. 電泳參數偏差:凝膠濃度錯誤(如檢測 40 kDa 蛋白用 15% 凝膠,而非 10%,導致蛋白遷移過快,條帶分子量偏小)、電泳電壓過高(遷移速度加快,條帶位置偏上);

  1. 樣品降解:蛋白質部分降解(如提取后未及時檢測,導致 C 端或 N 端片段斷裂),出現 “小分子量雜帶",誤判為目標條帶。

解決方案
  1. 修飾驗證

  • 若懷疑磷酸化修飾,可同時檢測磷酸化與非磷酸化形式(如用羅氏 Anti-p-ERK 與 Anti-ERK 抗體,前者條帶偏移,后者為標準分子量);

  • 若為糖基化修飾,用糖苷酶(如 PNGase F)處理樣品(37℃孵育 1 小時),去除糖鏈后再電泳,觀察條帶是否恢復至預期分子量;

  1. 電泳參數校準

  • 嚴格按照目標蛋白分子量選擇凝膠濃度(參考表 1),并使用蛋白分子量標準品(如羅氏 Precision Plus Protein™ Standards,含 10 種蛋白,分子量 10-250 kDa),每次實驗均上樣標準品,校準條帶位置;

  • 控制電泳電壓(濃縮膠 80 V,分離膠 120 V),避免電壓過高(如 150 V)導致遷移速度異常;

  1. 降解防控

  • 蛋白質提取后立即進行電泳(或 - 80℃分裝保存,避免反復凍融),若需長期保存,添加蛋白酶抑制劑(如羅氏 Complete™ Mini EDTA-free,適合金屬蛋白酶抑制)。

目標蛋白分子量(kDa)
推薦凝膠濃度(%)
電泳時間(分離膠,120 V)
10-50
15
40-50 分鐘
50-100
10
60-70 分鐘
100-200
8
80-90 分鐘
二、背景干擾類問題:從 “信號背景比" 優化實驗條件
背景干擾表現為 “膜整體發光(高背景)、條帶周圍有光暈(局部背景)、出現非特異性雜帶",核心原因是 “非特異性結合" 或 “試劑污染",需通過封閉、洗膜、抗體選擇等環節優化。
(一)問題 1:膜整體發光(高背景,無法分辨目標條帶)
可能成因
  1. 封閉不充分:封閉液選擇錯誤(如檢測磷酸化蛋白用脫脂牛奶,牛奶中內源性磷酸酶與抗體交叉反應)、封閉時間過短(如室溫孵育 30 分鐘,覆蓋非特異性位點);

  1. 抗體非特異性結合:一抗濃度過高(如 1:500 稀釋,導致非特異性結合增多)、二抗與膜或封閉液成分交叉反應(如用羊抗兔二抗檢測兔源封閉蛋白);

  1. 試劑污染:ECL 底物污染(如混入雜質,導致非特異性發光)、膜被熒光物質污染(如戴手套接觸膜,手套上的熒光劑殘留)。

解決方案
  1. 封閉條件優化

  • 根據檢測目標選擇封閉液(參考表 2),如檢測磷酸化蛋白或生物素標記抗體,優先用 3% BSA(如羅氏 Albumin from Bovine Serum,無內源性磷酸酶與生物素),避免用脫脂牛奶;

  • 延長封閉時間(室溫 2 小時或 4℃過夜),封閉過程中持續搖床振蕩(50 rpm),確保封閉液均勻覆蓋膜表面;

  1. 抗體濃度調整

  • 降低一抗濃度(如從 1:500 調整為 1:2000),并進行梯度稀釋實驗(1:1000、1:2000、1:5000),選擇 “條帶清晰且背景低" 的最佳濃度;

  • 選擇交叉反應率低的二抗(如羅氏 HRP-Conjugated Goat Anti-Rabbit IgG,經親和純化,與小鼠 IgG 交叉反應率<0.5%),二抗濃度控制在 1:5000-1:10000;

  1. 污染防控

  • 使用新鮮開封的 ECL 底物,避免反復使用(單次使用后丟棄剩余底物);

  • 操作時戴無粉手套,避免用手直接接觸膜(可使用鑷子夾取膜邊緣),膜的存放環境避免熒光燈直射(防止熒光物質激發)。

檢測目標
推薦封閉液
避免使用的封閉液
原因分析
普通蛋白質(非修飾)
5% 脫脂牛奶
-
成本低,封閉效果好
磷酸化蛋白
3% BSA
脫脂牛奶
牛奶含內源性磷酸酶,干擾信號
生物素標記抗體
3% BSA
脫脂牛奶
牛奶含內源性生物素,交叉反應
低豐度蛋白質
5% 脫脂牛奶 + 0.1% Tween-20
純 BSA
添加 Tween-20 增強封閉效果
(二)問題 2:非特異性雜帶(除目標條帶外,出現額外條帶)
可能成因
  1. 抗體特異性差:一抗為多克隆抗體(識別多個表位,與同源蛋白交叉反應)、一抗與樣品中其他蛋白有同源序列(如檢測 EGFR 時,與 ERBB2 蛋白交叉反應);

  1. 蛋白降解或聚合:樣品中目標蛋白部分降解(產生小分子量片段,形成雜帶)、蛋白質聚合(如加熱不充分,形成二聚體 / 三聚體,出現大分子量雜帶);

  1. 轉膜污染:轉膜時凝膠中的蛋白轉移到膜的非預期區域(如相鄰泳道的蛋白擴散,形成橫向雜帶)。

解決方案
  1. 抗體選擇優化

  • 優先使用單克隆抗體(如羅氏 Anti-KRAS Monoclonal Antibody,僅識別 KRAS 蛋白的特定表位,交叉反應率<0.1%),避免使用多克隆抗體;

  • 查閱抗體說明書,確認是否有 WB 驗證數據(如是否標注 “僅在 42 kDa 處出現單一條帶"),選擇經過同行評審的抗體;

  1. 樣品處理改進

  • 提取后立即添加蛋白酶抑制劑(如羅氏 Complete™ Protease Inhibitor Cocktail),并在 - 80℃分裝(避免反復凍融導致降解);

  • 確保上樣緩沖液中 SDS 濃度為 2%,95℃加熱 10 分鐘,使蛋白質解聚(避免二聚體形成);

  1. 轉膜與電泳控制

  • 上樣時避免樣品溢出(每個泳道上樣量不超過泳道體積的 80%),電泳時使用新鮮緩沖液,避免蛋白擴散;

  • 轉膜后用麗春紅 S 染色,確認相鄰泳道無蛋白交叉污染,若有則增加泳道間距或降低上樣量。

三、信號與定量類問題:從 “數據可靠性" 提升實驗重復性
信號與定量問題直接影響實驗結論的可靠性,主要表現為 “信號弱、信號不穩定、定量結果重復性差",需從試劑質量、操作標準化、儀器校準等方面解決。
(一)問題 1:信號弱(目標條帶亮度低,難以定量)
可能成因
  1. 目標蛋白豐度低:樣品中目標蛋白含量低于檢測下限(如<0.1 pg)、樣品上樣量不足(如僅上樣 5 μg 蛋白);

  1. 抗體親和力低:一抗與目標蛋白的親和力常數(KD)過大(如>10?? mol/L,結合能力弱)、二抗偶聯效率低(如酶與抗體的偶聯比例 DOL<1,信號放大不足);

  1. 檢測系統靈敏度低:ECL 底物發光效率低(如普通底物,而非增強型)、成像儀檢測限高(如無法捕獲皮克級信號)。

解決方案
  1. 樣品富集與上樣優化

  • 若目標蛋白豐度低(如血清中的細胞因子),使用免疫沉淀(IP)富集(如羅氏 Protein G Sepharose™ 4 Fast Flow,特異性結合抗體 - 抗原復合物),富集后再進行 WB 實驗;

  • 增加上樣量(如從 10 μg 增至 30 μg),但需注意避免過載(導致條帶飽和,影響定量);

  1. 抗體與底物選擇

  • 選擇高親和力一抗(如羅氏 Anti-p53 Antibody,KD=10?12 mol/L,結合能力是普通抗體的 1000 倍),二抗選擇高偶聯效率的產品(如羅氏 HRP-Conjugated 二抗,DOL=2-3);

  • 使用增強型 ECL 底物(如羅氏 Lumi-Light™ Plus Substrate,發光強度是普通底物的 5 倍),延長曝光時間(如從 1 分鐘增至 10 分鐘);

  1. 檢測儀器升級

  • 使用高靈敏度成像儀(如羅氏 ChemiDoc™ MP Imaging System,配備高分辨率 CCD 相機,檢測下限達 0.1 pg),避免使用 X 光片(曝光時間固定,難以捕捉弱信號)。

(二)問題 2:定量結果重復性差(多次實驗的灰度值 CV>15%)
可能成因
  1. 操作不標準化:上樣量不一致(如手動加樣時,每孔體積偏差>1 μL)、孵育時間 / 溫度波動(如一次 4℃過夜,一次室溫 2 小時);

  1. 試劑批次差異:不同批次的一抗親和力不同(如多克隆抗體制備過程中,批次間特異性差異)、ECL 底物發光效率波動(如不同批次的底物活性差異);

  1. 儀器未校準:成像儀的灰度值檢測未校準(如每次實驗的曝光參數不同,導致灰度值無法比較)、分析軟件參數設置不一致(如閾值選擇不同)。



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