PSA یک آنزیم سرین پروتئاز با فعالیت شبه کیموتریپسینی است. این پروتئین یک گلیکوپروتئین تک زنجیره ­ای است که وزن مولکولی آن kDA 4/28 است. به دلیل اینکه این آنتی­ ژن طبیعی تنها در پروستات یافت شده و در هیچ بافت نرمال یا بدخیمی یافت نمی­ شود، آن را PSA نامیدند. PSA از پروستات طبیعی آزاد شده و غلظت آن در سرم مردان سالم پایین است. مطالعات RT-PCR نشان می­ دهد که غلظت PSA در سلول­ های محیطی خون و دیگر بافت­ ها نیز پایین است. غلظت بالای PSA در بیماران دارای سرطان پیشرفته پروستات (PCA) مشاهده می­ شود. بنابراین PSA به عنوان مارکر توموری مدیریت بالینی PCA در نظر گرفته می­ شود. بنابراین غلظت PSA در سرم بیماران هیپرپلازی خوش خیم پروستات BPH افزایش می ­یابد. هدف اصلی این تست در آزمایشگاه بالینی افتراق بین BPH و PCA و نادیده گرفتن روش­ های تشخیصی تهاجمی مثل بیوپسی پروستات می­ باشد.

در سرم انسان PSA به دو شکل وجود دارد؛ PSA آزاد (f- PSA) و PSA کمپلکس شده. فرم اصلی، کمپلکس بین PSA و آلفا-1-آنتی­کیموتریپسین می­ باشد (ACT). نشان داده شده است f- PSA اساساً در بیماران PCA درمان نشده کمتر از بیماران مبتلا به BPH می باشد. با این وجود اندازه­ گیری همزمان f-PSA و PSA تام منجر به افتراق بهتری بین BPH و PCA می­ شود. بعضی مطالعات اخیراً نشان داده­ اند که نسبت f-PSA/t-PSA در تشخیص افتراقی بین BPH و PCA کمک کننده است. PSA در پروستات خوش خیم، بدخیم و سرطان متاستاتیک پروستات یافت می­شود. به دلیل اینکه سرطان پروستات دومین عامل شایع در بد خیمی مردان می ­باشد، افزایش مقدار PSA نقش مهمی در تشخیص اولیه بیماری بازی می­ کند. ثابت شده است که میزان PSA سرم به خاطر حساسیت بیشتر، ابزار مفیدتری در تشخیص و مدیریت بیماران نسبت به اسید فسفاتاز پروستاتی (PAP) می ­باشد.

در این روش، در ابتدا کالیبراتور fPSA، نمونه بیمار یا کنترل به میکروپلیت پوشیده با استرپتواویدین اضافه می ­شود. آنتی­ بادی­ های نشان­دار با آنزیم و مونوکلونال بیوتینه (در مقابل اپی توپ­ های مشخص و متفاوت fPSA) اضافه شده و واکنش ­دهنده ها مخلوط می ­شوند. واکنش بین آنتی­ بادی ­های گوناگون ضد PSA و آنتی ژن PSA اصلی یک کمپلکس ساندویچی تشکیل داده که به استرپتواویدین پوشیده بر روی پلیت متصل می ­شود. بعد از کامل شدن دوره انکوباسیون مورد نیاز، کنژوگه آنتی ­بادی fPSA – آنزیم باند شده از کنژوگه آنتی­ بادی  fPSA- آنزیم باند نشده به وسیله آسپیراسیون جدا می­ شود. فعالیت آنزیم موجود در سطح پلیت به وسیله واکنش با سوبسترای مناسب و تولید رنگ سنجش می­ شود.