需要订阅 JoVE 才能查看此. 登录或开始免费试用。
Method Article
该协议描述了一种在新鲜冷冻和固定小鼠脑切片中结合荧光 原 位杂交(FISH)和荧光免疫组织化学(IHC)的方法,目的是实现多标记FISH和荧光IHC信号。IHC 靶向细胞质和膜附着蛋白。
荧光 原位 杂交 (FISH) 是一种分子技术,用于识别细胞内特定 RNA 转录本的存在和空间分布。功能鉴定神经元的神经化学表型分析通常需要使用免疫组织化学 (IHC) 同时使用多种抗体(靶向蛋白)进行标记,并同时优化 原位 杂交(靶向 RNA)。可以实现表征特定神经元的"神经化学特征",但复杂因素包括需要在组合方法之前验证 FISH 和 IHC 靶标,以及可能在同一组织切片中同时靶向的 RNA 和蛋白质数量有限。
在这里,我们描述了一种使用新鲜冷冻和固定小鼠脑制剂的方案,该方案使用RNAscope FISH检测同一脑切片中的多个mRNA和蛋白质,然后分别进行荧光免疫染色。我们使用组合方法来描述免疫组织化学鉴定的脑干核中低丰度 mRNA(例如甘丙肽受体 1)和高丰度 mRNA(例如甘氨酸转运蛋白 2)的表达模式。
FISH检测下游蛋白质标记的关键考虑因素超出了组织制备和FISH探针标记的优化。例如,我们发现抗体结合和标记特异性可能会受到FISH探针检测中蛋白酶步骤的不利影响。蛋白酶催化肽键的水解裂解,促进 FISH 探针进入细胞,但它们也可能消化随后的 IHC 测定靶向的蛋白质,产生脱靶结合。靶蛋白的亚细胞位置是 FISH 探针检测后促成 IHC 成功的另一个因素。我们观察到,当靶蛋白与膜结合时,IHC特异性得以保留,而靶向细胞质蛋白的IHC需要大量的故障排除。最后,我们发现与新鲜冷冻组织相比,载玻片固定冷冻组织的处理更具挑战性,但是当与RNAscope结合使用时,固定冷冻组织的IHC质量总体上更好。
神经化学定义神经元亚群的蛋白质和 mRNA 通常分别通过免疫组织化学 (IHC) 和/或 原位 杂交 (ISH) 的组合进行鉴定。将 ISH 与 IHC 技术相结合,通过最大限度地提高多重标记能力,促进了功能神经元特有的共定位模式(神经化学编码)的表征。
与早期的RNA检测方法(如放射性ISH和非放射性显色ISH)相比,包括RNAscope在内的荧光ISH(FISH)方法具有更高的灵敏度和特异性。FISH 可将单个 mRNA 转录本可视化为点状染色斑点1。此外,RNAscope检测允许使用不同的荧光团标签一次标记更多数量的RNA靶标。尽管有这些优点,但技术限制可能会影响可用于单个实验的荧光基团/显色剂的数量。其中包括显微镜滤光片组的可用性;与单独使用每种技术相比,当神经化学鉴定联合使用 FISH 和 IHC 时,这些考虑会更加复杂,因为一种方法的最佳固有步骤可能对另一种方法有害。
先前FISH联合IHC的应用已经证明了在人B细胞淋巴瘤2、鸡胚胎3、斑马鱼胚胎4、小鼠视网膜5和小鼠内耳细胞6中特异性细胞靶点的表达。在这些研究中,组织制备是福尔马林固定石蜡包埋 (FFPE)2,3,5 或新鲜的全镶嵌 4,6。其他研究将显色RNAscope应用于固定的小鼠和大鼠脑制剂7,8,9。特别是,Baleriola 等人。8 描述了用于联合 ISH-IHC 的两种不同组织制剂;固定小鼠脑切片和FFPE人脑切片。在最近的一篇出版物中,我们将 FISH 和荧光 IHC 结合在新鲜冷冻切片上,同时可视化脑干网状结构中的低丰度 mRNA(甘丙肽受体 1,GalR1)、高丰度 mRNA(甘氨酸转运蛋白 2,GlyT2)和囊泡乙酰胆碱转运蛋白 (vAChT) 蛋白10。
孤束核 (NTS) 是参与自主神经功能的主要大脑区域。这种异质的神经元群位于后脑,接收并整合了大量的自主神经信号,包括调节呼吸的信号。NTS 包含多个神经元群,其表型特征可能是 mRNA 靶标的表达模式,包括 GalR1 和 GlyT2,以及酪氨酸羟化酶 (TH) 和转录因子配对样同源盒 2b (Phox2b) 的蛋白质标记物。
RNAscope所有者推荐新鲜的冷冻组织制剂,但通过全动物经心灌注固定制备的组织,以及固定冷冻组织切片的长期冷冻保护(在-20°C下储存)在许多实验室中很常见。因此,我们试图使用新鲜冷冻和固定冷冻组织制剂建立FISH与IHC联合使用的方案。在这里,我们提供了新鲜冷冻和固定冷冻的脑切片:(1)FISH和荧光IHC联合的方案(2)使用每种制剂时产生的mRNA和蛋白质标记的质量的描述(3)描述NTS中GalR1和GlyT2的表达。
我们的研究表明,当与RNAscope方法结合使用时,IHC的成功率在新鲜冷冻和固定冷冻制剂中各不相同,并且取决于细胞内靶蛋白的定位。在我们手中,膜结合蛋白标记总是成功的。相比之下,即使在细胞质蛋白在转基因动物中过表达的情况下,细胞质蛋白的 IHC 也需要进行故障排除 (Phox2b-GFP)11。最后,虽然 GalR1 在 NTS 的非儿茶酚胺能神经元中表达,但 GlyT2 在 NTS 中不存在表达。
组织预处理步骤的摘要见 图1。所有程序均按照新南威尔士大学动物护理和伦理委员会根据科学目的使用和护理动物的指南(澳大利亚国家健康与医学研究委员会)进行。
1.新鲜冷冻脑组织的样品制备
2.固定冷冻脑组织的样品制备
3. FISH测定
注:协议的其余部分适用于新鲜冷冻和固定冷冻组织。
4. 免疫组化检测
5. 影像学检查
6. 可选:靶转录本的定量分析
注意:这是一篇方法文章,未提供定量结果。这里介绍的定量方法来源于Dereli 等人。10.
图 1:新鲜冷冻和多聚甲醛固定组织的组织预处理步骤的并行工作流程。 新鲜冷冻组织的处理步骤显示在红色轮廓框中,而多聚甲醛 (PFA) 固定组织的处理步骤显示在蓝色轮廓框中。 请点击这里查看此图的较大版本.
图 2:FISH 探针和免疫组化联合程序的总结。 在组织预处理之后,使用疏水屏障笔将载玻片安装的组织包围,如第一帧所示,并在室温下在蛋白酶溶液中孵育。洗涤后,将组织转移到台式培养箱中进行杂交 2 小时,然后进行连续扩增步骤。 原位 杂交系统采用专有的"Z 探头"设计、前置放大器和放大器,如图 3-6 6所示。一旦组织经过FISH探针处理,在用正常马血清封闭之前对其进行洗涤。一抗孵育在4°C下过夜,以最大限度地提高抗体 - 抗原结合。二抗孵育(2小时)在室温下进行。 请点击这里查看此图的较大版本.
在这里,我们概述了一种将多重 FISH 与荧光 IHC 相结合的方法,以分别使用新鲜冷冻和多聚甲醛固定组织在小鼠 NTS 中定位 GalR1 和 GlyT2 的 mRNA 表达。图 1 和 图2显示了方法中描述的组织处理、FISH和IHC程序的流程。 表1 总结了每个图中使用的FISH探针和抗体组合。
对照探针与目标探针同时进行常规检测,以确保工作流程?...
在神经科学中,FISH 和 IHC 通常用于研究神经元亚群中 mRNA 或蛋白质的空间组织和功能意义。本研究中描述的方案增强了同时检测脑切片中mRNA和蛋白质的能力。我们的多重 FISH-IHC 联合检测能够在新鲜冷冻和固定脑制剂中对 NTS 中不同的神经元亚群进行表型鉴定。固定冷冻组织制剂中的 FISH-IHC 产生了可靠的 IHC 结果。例如,低丰度和高丰度 mRNA(分别为 GalR1 和 GlyT2)和 IHC(靶向酪氨酸羟化酶)的多?...
这项工作由澳大利亚研究委员会发现项目资助DP180101890和Rebecca L Cooper医学研究基金会项目资助PG2018110
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ANIMALS | |||
C57BL/6 mouse | Australian BioResources, Moss Vale | MGI: 2159769 | |
Phox2b-eGFP mouse | Australian BioResources, Moss Vale | MGI: 5776545 | |
REAGENTS | |||
Cyanoacrylate | Loctite | ||
Ethylene Glycol | Sigma-Aldrich | 324558 | |
Heparin-Sodium | Clifford Hallam Healthcare | 1070760 | Consult local veterinary supplier or pharmacy. |
Lethabarb (Sodium Pentabarbitol) Euthanasia Injection | Virbac (Australia) Pty Ltd | N/A | Consult a veterinarian for local pharmaceutical regulations regarding Sodium Pentabarbitol |
Molecular grade agarose powder | Sigma Aldrich | 5077 | |
OCT Compound, 118mL | Scigen Ltd | 4586 | |
Paraformaldehyde, prilled, 95% | Sigma-Aldrich | 441244-1KG | |
Polyvinylpyrrolidone, average mol wt 40,000 (PVP-40) | Sigma-Aldrich | PVP40 | |
ProLong Gold Antifade Mountant | Invitrogen | P36930 | With or without DAPI |
RNAscope Multiplex Fluorescent Reagent Kit (up to 3-plex capability) | Advanced Cell Diagnostics, Inc. (ACD Bio) | ADV320850 | Includes 50x Wash buffer and Protease III |
RNase Away | Thermo-Fisher Scientific | 7003 | |
Tris(hydroxymethyl)aminomethane | Sigma-Aldrich | 252859 | |
Tween-20, for molecular biology | Sigma-Aldrich | P9416 | |
EQUIPMENT | |||
Benchtop incubator | Thermoline scientific micro incubator | Model: TEI-13G | |
Brain Matrix, Mouse, 30g Adult, Coronal, 1mm | Ted Pella | 15050 | |
Cryostat | Leica | CM1950 | |
Drawing-up needle (23 inch gauge) | BD | 0288U07 | |
Hydrophobic Barrier Pen | Vector labs | H-4000 | |
Kimtech Science Kimwipes Delicate Task Wipes | Kimberley Clark Professional | 34120 | |
Olympus BX51 | Olympus | BX-51 | |
Peristaltic pump | Coleparmer Masterflex | L/S Series | |
Retiga 2000R Digital Camera | QImaging | RET-2000R-F-CLR | colour camera |
SuperFrost Plus Glass Slides (White) | Thermo-Fisher Scientific | 4951PLUS4 | |
Vibrating Microtome (Vibratome) | Leica | VT1200S | |
Whatman qualitative filter paper, Grade 1, 110 mm diameter | Merck | WHA1001110 | |
SOFTWARES | |||
CorelDRAW | Corel Corporation | Version 7 | |
FIJI (ImageJ Distribution) | Open Source/GNU General Public Licence (GPL) | N/A | ImageJ 2.x: Rueden, C. T.; Schindelin, J. & Hiner, M. C. et al. (2017), "ImageJ2: ImageJ for the next generation of scientific image data", BMC Bioinformatics 18:529, PMID 29187165, doi:10.1186/s12859-017-1934-z and Fiji: Schindelin, J.; Arganda-Carreras, I. & Frise, E. et al. (2012), "Fiji: an open-source platform for biological-image analysis", Nature methods 9(7): 676-682, PMID 22743772, doi:10.1038/nmeth.2019 |
PRIMARY ANTIBODIES | |||
Anti-Tyrosine Hydroxylase Antibody | Millipore Sigma | AB1542 | Sheep polyclonal (1:1000 dilution), RRID: AB_90755 |
Anti-Tyrosine Hydroxylase Antibody, clone LNC1 | Millipore Sigma | MAB318 | Mouse monoclonal (1:1000 dilution), RRID: AB_2201528 |
Anti-Vesicular Acetylcholine Transporter (VAchT) Antibody | Sigma-Aldrich | ABN100 | Goat polyclonal (1:1000 dilution), RRID: AB_2630394 |
GFP Antibody | Novus Biologicals | NB600-308 | Rabbit polyclonal (1:1000 dilution), RRID: AB_10003058 |
Phox2b Antibody (B-11) | Santa Cruz Biotechnology | sc-376997 | Mouse monoclonal (1:1000 dilution), RRID: AB_2813765 |
SECONDARY ANTIBODIES | |||
Alexa Fluor 488 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) (min X Bov, Ck, Gt, GP, Sy Hms, Hrs, Hu, Ms, Rat, Shp Sr Prot) | Jackson ImmunoResearch | 711-545-152 | Donkey anti-Rabbit (1:400 dilution), RRID: AB_2313584 |
AMCA AffiniPure Donkey Anti-Sheep IgG (H+L) (min X Ck, GP, Sy Hms, Hrs, Hu, Ms, Rb, Rat Sr Prot) | Jackson ImmunoResearch | 713-155-147 | Donkey anti-Sheep (1:400 dilution), RRID: AB_AB_2340725 |
Cy5 AffiniPure Donkey Anti-Goat IgG (H+L) (min X Ck, GP, Sy Hms, Hrs, Hu, Ms, Rb, Rat Sr Prot) | Jackson ImmunoResearch | 705-175-147 | Donkey anti-Goat (1:400 dilution), RRID: AB_2340415 |
Cy5 AffiniPure Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) (min X Bov, Ck, Gt, GP, Sy Hms, Hrs, Hu, Rb, Rat, Shp Sr Prot) | Jackson ImmunoResearch | 715-175-151 | Donkey anti-Mouse (1:400 dilution), RRID: AB_2619678 |
Cy5 AffiniPure Donkey Anti-Sheep IgG (H+L) (min X Ck, GP, Sy Hms, Hrs, Hu, Ms, Rb, Rat Sr Prot) | Jackson ImmunoResearch | 713-175-147 | Donkey anti-Sheep (1:400 dilution), RRID: AB_2340730 |
RNASCOPE PROBES | |||
Galanin Receptor 1 oligonucleotide probe | ACDBio | 448821-C1 | targets bp 482 - 1669 (Genebank ref: NM_008082.2) |
Glycine transporter 2 oligonucleotide probe | ACDBio | 409741-C3 | targets bp 925 - 2153 (Genebank ref: NM_148931.3) |
Phox2b oligonucleotide probe | ACDBio | 407861-C2 | targets bp 1617 - 2790 (Genebank ref: NM_008888.3) |
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。