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Method Article
Este protocolo experimental describe y optimiza un método de tinción de inmunohistoquímica múltiple (IHQ), principalmente mediante la optimización de las condiciones de incubación de anticuerpos de un solo canal y el ajuste de la configuración de anticuerpos y canales para resolver los problemas de autofluorescencia y diafonía de canales en tejidos de cáncer de pulmón de origen clínico.
El cáncer de pulmón es la principal causa de morbilidad y mortalidad relacionadas con tumores malignos en todo el mundo, y el complejo microambiente tumoral se ha considerado la principal causa de muerte en pacientes con cáncer de pulmón. La complejidad del microambiente tumoral requiere métodos eficaces para comprender las relaciones de célula a célula en los tejidos tumorales. La técnica de inmunohistoquímica múltiple (mIHC) se ha convertido en una herramienta clave para inferir la relación entre la expresión de proteínas aguas arriba y aguas abajo de las vías de señalización en los tejidos tumorales y desarrollar diagnósticos clínicos y planes de tratamiento. mIHC es un método de tinción de inmunofluorescencia multietiqueta basado en la tecnología de amplificación de señal de tiramina (TSA), que puede detectar simultáneamente múltiples moléculas diana en la misma muestra de sección de tejido para lograr diferentes análisis de coexpresión y colocalización de proteínas. En este protocolo experimental, secciones de tejido incluido en parafina de carcinoma escamoso de pulmón de origen clínico se sometieron a tinción inmunohistoquímica múltiple. Mediante la optimización del protocolo experimental, se logró la tinción inmunohistoquímica multiplex de células diana y proteínas marcadas, resolviendo el problema de la autofluorescencia y la diafonía de canales en los tejidos pulmonares. Además, la tinción inmunohistoquímica multiplex se utiliza ampliamente en la validación experimental de la secuenciación de alto rendimiento relacionada con tumores, incluida la secuenciación de una sola célula, la proteómica y la secuenciación del espacio tisular, lo que proporciona resultados intuitivos y visuales de validación de patologías.
La amplificación de la señal de tiramina (TSA), que tiene una historia de más de 20 años, es una clase de técnicas de ensayo que utilizan peroxidasa de rábano picante (HRP) para el marcaje in situ de alta densidad de antígenos diana y se aplica ampliamente en ensayos de inmunoabsorción enzimática (ELISA), hibridación in situ (ISH), inmunohistoquímica (IHC) y otras técnicas para la detección de antígenos biológicos. mejorar sustancialmente la sensibilidad de la señal detectada1. La tinción policromática de ópalo basada en la tecnología TSA ha sido desarrollada recientemente y ampliamente utilizada en varios estudios 2,3,4,5. La tinción tradicional de inmunofluorescencia (FI) proporciona a los investigadores una herramienta fácil para la detección y comparación de la distribución de proteínas en las células y tejidos de varios organismos modelo. Se basa en la unión específica de anticuerpos/antígenos e incluye abordajes directos e indirectos6. La inmunotinción directa implica el uso de un anticuerpo primario conjugado con fluoróforos contra el antígeno de interés, lo que permite la detección fluorescente directa mediante un microscopio de fluorescencia. El abordaje de inmunotinción indirecta implica la aplicación de un anticuerpo secundario conjugado con fluoróforos contra el anticuerpo primario no conjugado 6,7.
Los métodos tradicionales de tinción por inmunofluorescencia de una sola etiqueta pueden teñir solo uno, dos o, en algunos casos, tres antígenos en los tejidos, lo cual es una limitación importante para extraer la rica información contenida en las secciones de tejido. La interpretación de los resultados cuantitativos a menudo depende de la observación visual y la cuantificación precisa mediante software de imágenes, como ImageJ. Existen limitaciones técnicas, como la restricción de especies de anticuerpos, señales débiles de etiquetado fluorescente y superposición de colores de colorantes fluorescentes (Tabla 1). La técnica Opal multiplex IHC (mIHC) se basa en la derivación TSA, que permite la tinción multiplex y el marcaje diferencial de más de 7-9 antígenos en la misma sección de tejido, sin restricción en el origen del anticuerpo primario, pero requiere una alta especificidad del anticuerpo correspondiente contra el antígeno. El procedimiento de tinción es similar al de la tinción de inmunofluorescencia normal, excepto por dos diferencias: cada ronda de tinción implica el uso de un solo anticuerpo y se agrega un paso de elución de anticuerpos. Los anticuerpos unidos al antígeno por enlaces no covalentes pueden eliminarse mediante elución por microondas, pero se conserva la señal fluorescente TSA unida a la superficie del antígeno por enlaces covalentes.
Las moléculas de tiramina (T) activadas marcadas con el colorante están altamente enriquecidas en el antígeno diana, lo que permite una amplificación eficiente de la señal fluorescente. Esto permite el marcaje directo del antígeno sin interferencia de anticuerpos, y luego se puede lograr el marcaje multicolor después de múltiples ciclos de tinción 8,9,10 (Figura 1). Aunque esta tecnología produce imágenes fiables y precisas para el estudio de la enfermedad, la creación de una estrategia útil de tinción de inmunohistoquímica fluorescente multiplex (mfIHC) puede llevar mucho tiempo y ser exigente debido a la necesidad de una amplia optimización y diseño. Por lo tanto, este protocolo de panel multiplex se ha optimizado en un tinción IHQ automatizada con un tiempo de tinción más corto que el del protocolo manual. Este enfoque puede ser aplicado directamente y adaptado por cualquier investigador para estudios inmuno-oncológicos en muestras de tejido humano fijadas en formol e incluidas en parafina (FFPE)11. Además, los métodos para la preparación de portaobjetos, la optimización de anticuerpos y el diseño multiplex serán útiles para obtener imágenes robustas que representen interacciones celulares precisas in situ y para acortar el período de optimización para el análisis manual12.
El mfIHC incluye principalmente la adquisición de imágenes y el análisis de datos. En cuanto a la adquisición de imágenes, las muestras teñidas complejas marcadas con varios colores deben detectarse con equipos profesionales de imágenes espectrales para identificar las diversas señales de colores mezclados y obtener imágenes de alta relación señal-ruido sin interferencia de la autofluorescencia tisular. Los equipos actuales para la obtención de imágenes espectrales incluyen principalmente microscopios confocales espectrales y sistemas de obtención de imágenes de tejidos multiespectrales. El sistema de imagen tisular multiespectral es un sistema de imagen profesional diseñado para el análisis cuantitativo de cortes de tejido, y su característica más importante es la adquisición de información espectral de la imagen, que proporciona tanto la estructura morfológica como la información de mapeo óptico de muestras de tejido biológico13,14. Cualquier píxel de la imagen espectral contiene una curva espectral completa, y cada colorante (incluida la autofluorescencia) tiene su espectro característico correspondiente, lo que permite el registro completo y la identificación precisa de señales multietiqueta mezcladas y superpuestas.
En términos de análisis de datos, las muestras marcadas multicolor son extremadamente complejas debido a la estructura morfológica y las células constituyentes de las muestras de tejido. El software ordinario no puede identificar automáticamente diferentes tipos de tejidos. Por lo tanto, el software inteligente de análisis cuantitativo de tejidos se utiliza para el análisis cuantitativo de la expresión de antígenos en regiones específicas 15,16,17,18.
Sobre todo, la tinción de inmunofluorescencia multietiqueta fusionada con la tecnología de imágenes multiespectrales y análisis de patología cuantitativa tiene las ventajas de un gran número de objetivos de detección, tinción efectiva y análisis preciso y, por lo tanto, puede mejorar significativamente la precisión del análisis histomorfológico, revelar la relación espacial entre las proteínas con resolución a nivel celular y ayudar a extraer información más rica y confiable de muestras de secciones de tejido19 (Tabla 1).
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El protocolo está aprobado por las directrices del Comité de Ética del Hospital de China Occidental, Universidad de Sichuan, China. Las muestras de tejido de cáncer de pulmón se obtuvieron durante la cirugía en el Centro de Cáncer de Pulmón del Hospital de China Occidental, y se obtuvo el consentimiento informado de cada paciente.
1. Preparación de la sección de tejido
2. Optimización del anticuerpo primario
NOTA: Se utilizaron experimentos convencionales de IHQ para determinar las condiciones de incubación de anticuerpos individuales, incluyendo principalmente la concentración de anticuerpos y las condiciones de reparación de antígenos. Consulte las condiciones en el manual de instrucciones de anticuerpos.
3. Método de tinción mIHC
NOTA: La tinción de mIHC de ópalo es uno de los métodos de mIHC disponibles. En este protocolo experimental de 5 colores, como cada muestra de tejido debe teñirse con cuatro anticuerpos, se necesitan cuatro incubaciones de anticuerpos primarios, incubaciones de anticuerpos secundarios e incubaciones cromogénicas de amplificación de la señal TSA, así como cinco restauraciones de antígenos. Por último, se realiza la tinción de 4'6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) y el sellado con agente de estallido antifluorescente.
4. Configura el control negativo
5. Escaneo totalmente automático de portaobjetos de tejido
NOTA: El equipo utilizado para la obtención de imágenes espectrales es un analizador de cuantificación de tejidos multiespectrales totalmente automatizado, y la visualización de imágenes y análisis de portaobjetos de 5 colores se puede realizar utilizando el sistema de referencia (consulte la Tabla de materiales). El sistema utiliza imágenes multiespectrales para la desmezcla cuantitativa de múltiples fluoróforos y la autofluorescencia tisular.
6. Análisis de fluorescencia
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Optimizamos el esquema de emparejamiento del anticuerpo primario CD8 y los fluoróforos. Ambos conjuntos de resultados de fluorescencia correspondieron exactamente a las mismas condiciones de incubación de anticuerpos en el grupo experimental, excepto por el cambio en el fluoróforo emparejado con anticuerpos. Como se muestra en la Figura 2, hubo una diferencia significativa en la coincidencia de canales de las células T CD8+ con el fluoróforo 480 y el fluoróforo 690. El canal con fluor?...
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La mIHC es una técnica experimental indispensable en el campo de la investigación científica para el análisis cuantitativo y espacial de múltiples marcadores proteicos a nivel de una sola célula en una sola sección de tejido, proporcionando datos intuitivos y precisos para el estudio de la patología de la enfermedad centrándose en la estructura tisular detallada y las interacciones celulares en el contexto del tejido original. La adopción generalizada de la tecnología mIHC requerirá protocolos experimentales ...
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Todos los autores declaran que no existen conflictos de intereses.
Los autores desean agradecer a los miembros del Instituto de Investigación de Patología Clínica del Hospital de China Occidental, que contribuyeron con orientación técnica para la inmunofluorescencia múltiple de calidad y el procesamiento de IHQ. Este protocolo contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (82200078).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
Anti-CD8 | Abcam | ab237709 | Primary antibody, 1/100, PH9 |
Anti-CD68 | Abcam | ab955 | Primary antibody, 1/300, PH9 |
Anti-CK5/6 | Millipore | MAB1620 | Primary antibody, 1/150, PH9 |
Anti-HMGCS1 | GeneTex | GTX112346 | Primary antibody, 1/300, PH6 |
Animal nonimmune serum | MXB Biotechnologies | SP KIT-B3 | Antigen blocking |
Fluormount-G | SouthernBiotech | 0100-01 | Anti-fluorescent burst |
Opal PolarisTM 7-Color Manual IHC Kit | Akoya | NEL861001KT | Opal mIHC Staining |
Wash Buffer | Dako | K8000/K8002/K8007/K8023 | Washing the tissues slides |
Software | |||
HALO | intelligent quantitative tissue analysis software, paid software | ||
inForm | intelligent quantitative tissue analysis software, paid software | ||
PerkinElmer Vectra | multispectral tissue imaging systems, fully automatic scanning of tissue slides. | ||
QuPath 0.3.2 | intelligent quantitative tissue analysis software, open source software, used in this experiment. |
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