El ensayo inmunoenzimático ( ELISA ) ( / ɪ ˈ l aɪ z ə / , / ˌ iː ˈ l aɪ z ə / ) es un ensayo bioquímico analítico de uso común , descrito por primera vez por Eva Engvall y Peter Perlmann en 1971. [ 1 ] El ensayo es un tipo de inmunoensayo enzimático (EIA) de fase sólida para detectar la presencia de un ligando (generalmente una proteína) en una muestra líquida utilizando anticuerpos dirigidos contra el ligando que se va a medir. El ELISA se ha utilizado como herramienta de diagnóstico en medicina, fitopatología y biotecnología , así como para el control de calidad en diversas industrias.
En su forma más simple, la prueba ELISA consiste en fijar antígenos de la muestra a analizar a una superficie. A continuación, se aplica un anticuerpo específico sobre la superficie para que se una al antígeno. Este anticuerpo se une a una enzima, y posteriormente se eliminan los anticuerpos no unidos. En el último paso, se añade una sustancia que contiene el sustrato de la enzima . Si se produce la unión, la reacción subsiguiente genera una señal detectable, generalmente un cambio de color.
La realización de un ELISA requiere al menos un anticuerpo con especificidad para un antígeno particular. La muestra, con una cantidad desconocida de antígeno, se inmoviliza en un soporte sólido (generalmente una placa de microtitulación de poliestireno ) de forma no específica (mediante adsorción a la superficie) o específica (mediante captura por otro anticuerpo específico para el mismo antígeno, en un ELISA tipo sándwich). Tras la inmovilización del antígeno, se añade el anticuerpo de detección, que forma un complejo con el antígeno. Este anticuerpo puede estar unido covalentemente a una enzima o bien ser detectado por un anticuerpo secundario unido a una enzima mediante bioconjugación . Entre cada paso, la placa se lava con una solución detergente suave para eliminar las proteínas o anticuerpos unidos de forma no específica. Tras el último lavado, la placa se revela añadiendo un sustrato enzimático para producir una señal visible , que indica la cantidad de antígeno en la muestra.
Cabe destacar que ELISA puede realizar otros tipos de ensayos de unión de ligandos en lugar de ensayos estrictamente "inmunológicos", aunque el nombre original conservó el prefijo "inmunológico" debido al uso común y la historia del desarrollo de este método. La técnica requiere esencialmente cualquier reactivo de ligación que pueda inmovilizarse en la fase sólida junto con un reactivo de detección que se una específicamente y utilice una enzima para generar una señal que pueda cuantificarse correctamente. Entre los lavados, solo el ligando y sus contrapartes de unión específicas permanecen unidos específicamente o "inmunosorbidos" por interacciones antígeno-anticuerpo a la fase sólida, mientras que los componentes no específicos o no unidos se eliminan mediante lavado. A diferencia de otros formatos de ensayos espectrofotométricos de laboratorio húmedo donde el mismo pocillo de reacción (por ejemplo, una cubeta) puede reutilizarse después del lavado, las placas ELISA tienen los productos de reacción inmunosorbidos en la fase sólida, que forma parte de la placa y, por lo tanto, no son fácilmente reutilizables.
Principio
Como ensayo bioquímico analítico y técnica de laboratorio húmedo, ELISA implica la detección de un analito (es decir, la sustancia específica cuya presencia se analiza cuantitativa o cualitativamente) en una muestra líquida mediante un método que continúa utilizando reactivos líquidos durante el análisis (es decir, una secuencia controlada de reacciones bioquímicas que generarán una señal que puede cuantificarse e interpretarse fácilmente como una medida de la cantidad de analito en la muestra) que permanece líquida y dentro de una cámara de reacción o pozo necesario para mantener los reactivos contenidos. [ 2 ] [ 3 ] Esto contrasta con las técnicas de laboratorio seco que utilizan tiras secas. Incluso si la muestra es líquida (por ejemplo, una pequeña gota medida), el paso final de detección en el análisis seco implica la lectura de una tira seca mediante métodos como la reflectometría y no necesita una cámara de contención de reacción para evitar derrames o mezcla entre muestras. [ 4 ]
Como ensayo heterogéneo, ELISA separa algunos componentes de la mezcla de reacción analítica mediante la adsorción de ciertos componentes sobre una fase sólida que se inmoviliza físicamente. En ELISA, se añade una muestra líquida a una fase sólida estacionaria con propiedades de unión especiales, seguida de múltiples reactivos líquidos que se añaden secuencialmente, se incuban y se lavan, seguidos de algún cambio óptico (por ejemplo, desarrollo de color por el producto de una reacción enzimática) en el líquido final en el pocillo a partir del cual se mide la cantidad del analito. La "lectura" cuantitativa generalmente se basa en la detección de la intensidad de la luz transmitida por espectrofotometría , que implica la cuantificación de la transmisión de una longitud de onda de luz específica a través del líquido (así como del fondo transparente del pocillo en el formato de placa de múltiples pocillos). [ 2 ] [ 3 ] La sensibilidad de detección depende de la amplificación de la señal durante las reacciones analíticas. Dado que las reacciones enzimáticas son procesos de amplificación muy conocidos, la señal se genera mediante enzimas que se unen a los reactivos de detección en proporciones fijas para permitir una cuantificación precisa, de ahí el nombre de "enzimática". [ 5 ]
El analito también se denomina ligando porque se une o liga específicamente a un reactivo de detección; por lo tanto, ELISA se incluye en la categoría más amplia de ensayos de unión de ligandos . [ 2 ] El reactivo de unión específico del ligando se "inmoviliza", es decir, se recubre y seca sobre el fondo transparente y, a veces, también sobre la pared lateral de un pocillo [ 6 ] (la "fase sólida"/"sustrato sólido" estacionario en este caso, a diferencia de las micropartículas/perlas sólidas que se pueden lavar), que generalmente se construye como una placa de múltiples pocillos conocida como "placa ELISA". Convencionalmente, al igual que en otras formas de inmunoensayos , se utiliza la especificidad de la reacción de tipo antígeno - anticuerpo porque es fácil generar un anticuerpo específico contra un antígeno en grandes cantidades como reactivo. Alternativamente, si el analito en sí es un anticuerpo, su antígeno diana puede utilizarse como reactivo de unión. [ 7 ]
Historia
Antes del desarrollo del ELISA, la única opción para realizar un inmunoensayo era el radioinmunoensayo , una técnica que utiliza antígenos o anticuerpos marcados radiactivamente . En el radioinmunoensayo, la radiactividad proporciona la señal, que indica si un antígeno o anticuerpo específico está presente en la muestra. El radioinmunoensayo fue descrito por primera vez en un artículo científico de Rosalyn Sussman Yalow y Solomon Berson, publicado en 1960. [ 8 ]
Dado que la radiactividad representa una amenaza potencial para la salud, se buscó una alternativa más segura. Una alternativa adecuada al radioinmunoensayo sustituiría la señal radiactiva por una señal no radiactiva. Cuando las enzimas (como la peroxidasa de rábano picante ) reaccionan con sustratos apropiados (como ABTS o TMB ), se produce un cambio de color que se utiliza como señal. Sin embargo, la señal debe estar asociada a la presencia de un anticuerpo o antígeno, por lo que la enzima debe unirse a un anticuerpo apropiado. Este proceso de unión fue desarrollado independientemente por Stratis Avrameas y GB Pierce. [ 9 ] Dado que es necesario eliminar cualquier anticuerpo o antígeno no unido mediante lavado, el anticuerpo o antígeno debe fijarse a la superficie del recipiente; es decir, debe prepararse el inmunosorbente. Wide y Jerker Porath publicaron una técnica para lograr esto en 1966. [ 10 ]
En 1971, Peter Perlmann y Eva Engvall de la Universidad de Estocolmo en Suecia, y Anton Schuurs y Bauke van Weemen en los Países Bajos publicaron de forma independiente artículos que sintetizaron este conocimiento en métodos para realizar EIA/ELISA. [ 11 ] [ 12 ]
El ELISA tradicional suele emplear marcadores cromogénicos y sustratos que producen un cambio de color observable para indicar la presencia de antígeno o analito. Las técnicas más recientes, similares al ELISA, utilizan marcadores fluorogénicos , electroquimioluminiscentes y de PCR cuantitativa para generar señales cuantificables. Estos nuevos marcadores ofrecen diversas ventajas, como mayor sensibilidad y capacidad de análisis múltiple . [ 13 ] [ 14 ] En términos técnicos, los ensayos más recientes de este tipo no son estrictamente ELISA, ya que no están "vinculados a enzimas", sino a algún marcador no enzimático. Sin embargo, dado que los principios generales de estos ensayos son muy similares, a menudo se agrupan en la misma categoría que los ELISA.
En 2012, una prueba ELISA ultrasensible basada en enzimas, que utiliza nanopartículas como reportero cromogénico, permitió detectar a simple vista señales de color a partir de tan solo attogramos de analito. Los resultados positivos se muestran en color azul, mientras que los negativos se muestran en color rojo. Cabe destacar que esta detección solo confirma la presencia o ausencia del analito, no su concentración real. [ 15 ]
Tipos
Existen numerosas pruebas ELISA para moléculas específicas que utilizan anticuerpos correspondientes. Las pruebas ELISA se clasifican en varios tipos según cómo se unen y utilizan los analitos y los anticuerpos. [ 16 ] [ 17 ] Los principales tipos se describen aquí. [ 18 ]
Directo

Los pasos del ELISA directo [ 19 ]
Sigue el siguiente mecanismo:
- Se añade una solución tamponada del antígeno que se va a analizar a cada pocillo (normalmente placas de 96 pocillos) de una placa de microtitulación , donde se le da tiempo para que se adhiera al plástico mediante interacciones de carga.
- Se añade a cada pocillo una solución de proteína no reactiva, como albúmina sérica bovina o caseína , para cubrir cualquier superficie de plástico del pocillo que permanezca sin recubrir por el antígeno.
- Se añade el anticuerpo primario con una enzima unida (conjugada), que se une específicamente al antígeno de prueba que recubre el pocillo.
- A continuación, se añade un sustrato para esta enzima. Con frecuencia, este sustrato cambia de color al reaccionar con la enzima.
- Cuanto mayor sea la concentración del anticuerpo primario presente en el suero, más intenso será el cambio de color. A menudo, se utiliza un espectrómetro para obtener valores cuantitativos de la intensidad del color.
La enzima actúa como amplificador; incluso si solo quedan unos pocos anticuerpos unidos a la enzima, las moléculas de la enzima producirán muchas moléculas señalizadoras. Dentro de límites razonables, la enzima puede seguir produciendo color indefinidamente, pero cuanto mayor sea la cantidad de anticuerpos unidos, más rápido se desarrollará el color. Una desventaja importante del ELISA directo es que el método de inmovilización del antígeno no es específico; cuando se utiliza suero como fuente de antígeno de prueba, todas las proteínas de la muestra pueden adherirse al pocillo de la placa de microtitulación, por lo que pequeñas concentraciones de analito en el suero deben competir con otras proteínas séricas al unirse a la superficie del pocillo. El ELISA sándwich o indirecto ofrece una solución a este problema mediante el uso de un anticuerpo de "captura" específico para el antígeno de prueba, que lo extrae de la mezcla molecular del suero.
La prueba ELISA puede realizarse en formato cualitativo o cuantitativo. Los resultados cualitativos proporcionan un resultado simple positivo o negativo (sí o no) para una muestra. El punto de corte entre positivo y negativo lo determina el analista y puede ser estadístico. A menudo se utiliza dos o tres veces la desviación estándar (error inherente a la prueba) para distinguir las muestras positivas de las negativas. En la prueba ELISA cuantitativa, la densidad óptica (DO) de la muestra se compara con una curva estándar, que generalmente es una dilución en serie de una solución de concentración conocida de la molécula objetivo. Por ejemplo, si una muestra de prueba arroja una DO de 1,0, el punto de la curva estándar que dio DO = 1,0 debe tener la misma concentración de analito que la muestra.
El uso y significado de los términos "ELISA indirecto" y "ELISA directo" difieren en la literatura y en los sitios web según el contexto del experimento. Cuando se analiza la presencia de un antígeno, "ELISA directo" se refiere a un ELISA en el que solo se utiliza un anticuerpo primario marcado, mientras que "ELISA indirecto" se refiere a un ELISA en el que el antígeno se une al anticuerpo primario, el cual es detectado posteriormente por un anticuerpo secundario marcado. En este último caso, un ELISA tipo sándwich es claramente distinto de un ELISA indirecto. Cuando el anticuerpo "primario" es de interés, por ejemplo, en el caso de análisis de inmunización, este anticuerpo es detectado directamente por el anticuerpo secundario, y el término "ELISA indirecto" se aplica a un ensayo con dos anticuerpos.
Sándwich

Se utiliza un ELISA tipo "sándwich" para detectar el antígeno de la muestra. [ 20 ] Los pasos son:
- Se prepara una superficie con una cantidad conocida de anticuerpo de captura.
- Cualquier sitio de unión inespecífico en la superficie queda bloqueado.
- La muestra que contiene el antígeno se aplica a la placa y es capturada por el anticuerpo.
- La placa se lava para eliminar el antígeno no unido.
- Se añade un anticuerpo específico que se une al antígeno (de ahí el término «sándwich»: el antígeno queda atrapado entre dos anticuerpos). Este anticuerpo primario podría estar presente en el suero de un donante y se analizaría su reactividad frente al antígeno.
- Los anticuerpos secundarios conjugados con enzimas se utilizan como anticuerpos de detección, que se unen específicamente a la región Fc del anticuerpo (inespecíficos).
- La placa se lava para eliminar los conjugados anticuerpo-enzima no unidos.
- Se añade una sustancia química que la enzima convierte en un color, una señal fluorescente o una señal electroquímica.
- Se mide la absorbancia, la fluorescencia o la señal electroquímica (por ejemplo, la corriente) de los pocillos de la placa para determinar la presencia y la cantidad del antígeno.
La imagen de la derecha muestra el uso de un anticuerpo secundario conjugado a una enzima, aunque, técnicamente, esto no es necesario si el anticuerpo primario está conjugado a una enzima (lo que correspondería a un ELISA directo). Sin embargo, el uso de un conjugado de anticuerpo secundario evita el costoso proceso de crear anticuerpos conjugados a enzimas para cada antígeno que se desee detectar. Al utilizar un anticuerpo conjugado a enzimas que se une a la región Fc de otros anticuerpos, este mismo anticuerpo puede utilizarse en diversas situaciones. Sin la primera capa de anticuerpo de "captura", cualquier proteína de la muestra (incluidas las proteínas séricas) puede adsorberse competitivamente a la superficie de la placa, reduciendo la cantidad de antígeno inmovilizado. El uso del anticuerpo específico purificado para fijar el antígeno al plástico elimina la necesidad de purificar el antígeno de mezclas complejas antes de la medición, simplificando el ensayo y aumentando su especificidad y sensibilidad. Por lo tanto, un ELISA tipo sándwich utilizado en investigación a menudo requiere validación para reducir el riesgo de falsos positivos. [ 21 ]
Competitivo
Un tercer uso de ELISA es mediante unión competitiva. Los pasos para este ELISA son algo diferentes a los de los dos primeros ejemplos:
El anticuerpo sin marcar se incuba en presencia de su antígeno (muestra).
- Estos complejos anticuerpo/antígeno unidos se añaden posteriormente a un pocillo recubierto de antígeno.
- La placa se lava para eliminar los anticuerpos no unidos. (Cuanto mayor sea la cantidad de antígeno en la muestra, más complejos antígeno-anticuerpo se formarán y, por lo tanto, habrá menos anticuerpos libres disponibles para unirse al antígeno en el pocillo; de ahí el término "competencia").
- Se añade el anticuerpo secundario , específico para el anticuerpo primario. Este segundo anticuerpo se acopla a la enzima.
- Se añade un sustrato y las enzimas restantes generan una señal cromogénica o fluorescente.
- La reacción se detiene para evitar la eventual saturación de la señal.
Algunos kits ELISA competitivos utilizan antígenos marcados con enzimas en lugar de anticuerpos marcados con enzimas. El antígeno marcado compite con el antígeno de la muestra (sin marcar) por los sitios de unión del anticuerpo primario. Cuanto menor sea la cantidad de antígeno en la muestra, mayor será la cantidad de antígeno marcado que se retendrá en el pocillo y más intensa será la señal.
Por lo general, el antígeno no se coloca primero en el pocillo.
Para la detección de anticuerpos contra el VIH, los pocillos de la placa de microtitulación se recubren con el antígeno del VIH. Se utilizan dos anticuerpos específicos: uno conjugado con una enzima y el otro presente en el suero (si este es positivo para el anticuerpo). La competencia acumulativa entre ambos anticuerpos por el mismo antígeno produce una señal más intensa. Los sueros que se van a analizar se añaden a estos pocillos y se incuban a 37 °C, tras lo cual se lavan. Si hay anticuerpos presentes, se produce la reacción antígeno-anticuerpo. No queda antígeno para los anticuerpos específicos contra el VIH marcados con enzima. Estos anticuerpos permanecen libres tras su adición y se eliminan durante el lavado. Se añade el sustrato, pero no hay enzima que actúe sobre él, por lo que un resultado positivo no muestra cambio de color.
Indirecto
Una cuarta prueba ELISA no utiliza los pocillos tradicionales, sino que deja los antígenos suspendidos en el líquido de prueba. [ 22 ] [ 23 ]
- El anticuerpo no marcado se incuba en presencia de su antígeno (muestra).
- Se proporciona un período de incubación suficiente para permitir que los anticuerpos se unan a los antígenos.
- La muestra se hace pasar a través del recipiente de captación. Este puede ser un tubo de ensayo o un canal de flujo diseñado específicamente. La superficie del recipiente o canal de captación tiene unidos antígenos captadores. Estos pueden ser idénticos o suficientemente similares a los antígenos primarios para que los anticuerpos libres se unan a ellos.
- El recipiente del agente captador debe tener una superficie suficiente y disponer del tiempo necesario para que los antígenos captadores se unan a todos los anticuerpos sobrantes introducidos en la muestra.
- La muestra, que ahora contiene los anticuerpos marcados y unidos, se pasa a través de un detector. Este dispositivo puede ser un citómetro de flujo u otro dispositivo que ilumine las marcas y registre la respuesta. [ 24 ]
Esta prueba permite marcar y contar múltiples antígenos simultáneamente. Esto posibilita la identificación de cepas bacterianas específicas mediante dos (o más) marcadores de color diferentes. Si una célula presenta ambos marcadores, se trata de esa cepa específica. Si solo presenta uno, no lo es.
Esta prueba se realiza, por lo general, de forma individual y no puede llevarse a cabo con placas de microtitulación . El equipo necesario suele ser menos complejo y puede utilizarse en el campo.
Marcadores enzimáticos de uso común
La siguiente tabla enumera los marcadores enzimáticos que se utilizan habitualmente en los ensayos ELISA, los cuales permiten medir los resultados del ensayo una vez finalizado.
- El OPD ( diclorhidrato de o -fenilendiamina) se torna ámbar para detectar la HRP ( peroxidasa de rábano picante ), que se usa frecuentemente como proteína conjugada . [ 25 ]
- El TMB (3,3',5,5'-tetrametilbencidina) se torna azul al detectar HRP y se torna amarillo después de la adición de ácido sulfúrico o fosfórico. [ 25 ]
- El ABTS (sal de diamonio del ácido 2,2'-azinobis[3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico]) se vuelve verde al detectar HRP. [ 25 ]
- El PNPP ( p- nitrofenilfosfato, sal disódica) se torna amarillo al detectar la fosfatasa alcalina . [ 25 ]
Aplicaciones

Debido a que el ELISA puede realizarse para evaluar la presencia de antígeno o la presencia de anticuerpos en una muestra, es una herramienta útil para determinar las concentraciones de anticuerpos séricos (como con la prueba del VIH [ 26 ] o el virus del Nilo Occidental ). También ha encontrado aplicaciones en la industria alimentaria para detectar posibles alérgenos alimentarios , como leche , cacahuetes , nueces , almendras y huevos [ 27 ] y como prueba serológica de sangre para la enfermedad celíaca . [ 28 ] [ 29 ] El ELISA también puede utilizarse en toxicología como una prueba presuntiva rápida para ciertas clases de fármacos.

La prueba ELISA fue la primera prueba de detección del VIH ampliamente utilizada debido a su alta sensibilidad. En una prueba ELISA, el suero de una persona se diluye 400 veces y se aplica a una placa a la que se adhieren antígenos del VIH. Si hay anticuerpos contra el VIH en el suero, estos pueden unirse a dichos antígenos. A continuación, se lava la placa para eliminar los demás componentes del suero. Posteriormente, se aplica a la placa un anticuerpo secundario especialmente preparado, que se une a otros anticuerpos, seguido de otro lavado. Este anticuerpo secundario está previamente unido químicamente a una enzima.
De este modo, la placa contendrá enzima en proporción a la cantidad de anticuerpo secundario unido a ella. Se aplica un sustrato para la enzima, y la catálisis enzimática produce un cambio de color o fluorescencia. Los resultados de ELISA se expresan como un número; el aspecto más controvertido de esta prueba es determinar el punto de corte entre un resultado positivo y uno negativo.
Se puede determinar un punto de corte comparándolo con un estándar conocido. Si se utiliza una prueba ELISA para la detección de drogas en el lugar de trabajo, se establece una concentración de corte, por ejemplo, 50 ng/ml, y se prepara una muestra con la concentración estándar del analito. Las muestras desconocidas que generan una señal más fuerte que la muestra conocida se consideran "positivas". Aquellas que generan una señal más débil se consideran "negativas".
Existen pruebas ELISA para detectar diversos tipos de enfermedades, como el dengue , la malaria , la enfermedad de Chagas , [ 30 ] la enfermedad de Johne y otras. [ 31 ] Las pruebas ELISA también se emplean ampliamente para el diagnóstico in vitro en laboratorios médicos . Otros usos de ELISA incluyen:
- detección de anticuerpos contra el SARS-CoV-2 en muestras de sangre [ 32 ]

ELISA es, desde 2023, el método principal de detección de patógenos vegetales en todo el mundo. [ 33 ]
Matriz de moléculas individuales ligadas a enzimas (eSimoa)
eSimoa (ensayo de molécula única ligado a enzimas) representa una evolución significativa de la técnica ELISA (ensayo inmunoenzimático) tradicional, ampliamente utilizada en diagnóstico clínico e investigación. Al mejorar significativamente la sensibilidad y la resolución de la detección biomolecular, eSimoa amplía las capacidades de ELISA, permitiendo la detección de biomoléculas en concentraciones previamente inalcanzables con los ensayos estándar. [ 34 ]
Tecnología
Partiendo de los principios fundamentales de ELISA, eSimoa emplea microesferas paramagnéticas para aislar biomoléculas o enzimas de forma similar a la detección en placa de ELISA. Sin embargo, eSimoa va más allá al permitir la medición de reacciones enzimáticas a nivel de molécula individual, lo que mejora drásticamente los límites de detección de diversas enzimas y biomoléculas. Este método permite la cuantificación precisa de proteínas de baja abundancia y la actividad de enzimas clave como las quinasas de proteínas y las telomerasas, que a menudo se encuentran por debajo del umbral de detección de ELISA convencional.
Aplicaciones
La mayor sensibilidad de eSimoa es crucial para la detección temprana y precisa de biomarcadores en el diagnóstico clínico, lo que facilita un mejor seguimiento y manejo de la enfermedad. En el descubrimiento de fármacos, la capacidad de rastrear cambios sutiles en la actividad enzimática contribuye al desarrollo de medicamentos más eficaces al proporcionar información detallada sobre los mecanismos de inhibición enzimática.
Orígenes y controversia
El trabajo original visto en eSimoa fue realizado por el equipo de David R. Walt en la Universidad de Harvard, quienes publicaron su trabajo en 2020 [ 34 ] [ 35 ] . Sin embargo, la afirmación sobre el desarrollo de la tecnología es cuestionada por Chi-An Cheng en la Universidad Nacional de Taiwán (NTU) en 2023 y 2024, quien afirmó que su equipo desarrolló la tecnología. [ 36 ] [ 37 ]
Véase también
Notas y referencias
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Enlaces externos
- ELISA en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- "Introducción a la actividad ELISA": una guía básica sobre la prueba ELISA utilizada para detectar el VIH, que incluye animaciones de la Universidad de Arizona.
- "Principio del ensayo ELISA" : una descripción general del principio de un ensayo ELISA y las herramientas para la detección de analitos en Assay Genie.
- Virología diagnóstica
- Pruebas inmunológicas