同位素为质量不同但化学性质相同的同一种元素。把分子中的某一原子用它的同位素来代替的方法叫做同位素标记。同位素有放射性和稳定性两种，目前在生物学中常用放射性同位素来标记，它具有检测方便、灵敏度高等特点。同位素标记可以用于研究物质代谢，研究某个化合物在体内的合成或分解情况。放射性同位素标记还可用于抗原、抗体及核酸的检测等，在医学实验中也可以用作为追踪药物作用部位和代谢的手段。
同位素标记有很多优点，例如可以保持目标分子的物理化学性质，具有成本效益且易于使用。常见的同位素标记物有2H、13C和15N等。例如用13C标记的葡萄糖或甘油和15N标记的氯化铵掺入生长培养基后，通过工程菌或细胞体内的酶途径转化为氨基酸中可预测的位置，最终表达出标记抗体或蛋白质，用于结果分析。
同位素标记途径
体内标记
又称为代谢标记，主要是通过细胞或简单生物体正常的生长代谢实现目标生物分子的稳定同位素标记操作简单、高效、相对准确。
优点：
- 在细胞或生物体生长过程及蛋白质转换过程中引入稳定同位素，保证了对蛋白质的完全标记；
- 避免了样品标记、处理及分析过程中的误差，确保了相对定量结果的准确性；
- 是最早被引入蛋白质组学研究领域的同位素标记技术。
缺点：
- 生长条件要求精细可控，主要适用于较为简单的单细胞生物体，如细菌、酵母等的蛋白质相对定量研究。
体外标记
利用化学手段在样品取材后的处理过程中实施目标生物分子的同位素标记，主要包括酶解标记和化学标记两种：
- 酶解标记：在蛋白质酶解过程中加入含有稳定同位素的试剂，将含有重同位素基团或者分子引入到蛋白质或肽段中，主要适用于蛋白质等大分子；
- 化学标记：根据目标生物分子的特定官能团结构特点，通过人工设计合成能够与之发生专属性化学反应的稳定同位素标记的衍生化试剂，实现同位素标记。此种方法能实现对蛋白质、肽段或其他小分子的标记，应用范围更广泛。
抗体与放射性同位素碘的标记
用放射性碘标记抗体是一种有效的标记方法。碘是一种非金属卤族元素，常用的放射性核素有131I和125I。131I是最早用于抗体标记的核素之一，尤其在肿瘤的诊断与治疗方面，其与单抗等的标记物已被广泛应用，131I的半衰期是8.04天，释放最大能量607keV的β射线和365keV的γ射线。经实验研究表明，这种放射性核素标记物对肿瘤的早期诊断具有较大的意义，其导向治疗不但能够准确定位于肿瘤部位，还有高效的杀伤功能。氯胺-T法是常用的碘标记方法之一。
① 优点
- 来源充足，价格低廉；
- 与蛋白标记方法稳定，建议可行；
- 正常组织滞留时间短；
- 可用于诊断和治疗。
② 缺点
- 所发射的365keVγ射线能对患者的正常组织以及医务人员的身体有一定的辐射影响；
- 131I是高能β发射体，限制了用于显像的有效剂量，其高能光子的显像质量不理想；
- 在体内易发生脱碘。
氯胺-T法
氯胺-T是一种温和的氧化剂，在水溶液中产生次氯酸，可使I–氧化成I或I+，从而使I+取代到抗体分子上，反应后加入还原剂偏重亚硫酸钠(Na2S2O3)以终止氧化，然后用透析或凝胶层析过滤等方法将碘标记抗体蛋白与游离碘分离。此法简便快速、易于操作、重复性好、能获得纯度较高且具有特异活性的标记产物。
实验流程
- 在小离心管内加入100ug/100ul的纯化抗体，加入10ul 0.05mol/L磷酸缓冲液，再加入10ul（含37mBq）131I/125I；
- 加入10ul氯胺-T（5mg/ml溶于0.05mol/L磷酸盐缓冲液），孵育时间不超过30s；
- 加入100ulNa2S2O3（1.2mg/ml溶于0.05mol/L磷酸缓冲液）作用1min；
- 加入200ulKI溶液（少许结晶KI溶于0.05mol/L磷酸缓冲液+4%牛血清蛋白）作为载体，以稀释放射性碘而减少吸附；
- 用Sephadex G-25柱层析除去游离的131I/125I，用4%BSA-PBS洗脱；
- 收集分为0.5ml/管，每管取5ul进行比度和标记率的测定。