A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פרוטוקול ניסיוני זה מתאר ומייעל שיטת צביעה של אימונוהיסטוכימיה מרובת אולמים (IHC), בעיקר על ידי אופטימיזציה של תנאי דגירה של נוגדנים חד-ערוציים והתאמת ההגדרות של נוגדנים ותעלות לפתרון בעיות של אוטופלואורסנציה ותקשורת צולבת ערוצים ברקמות סרטן ריאות ממוצא קליני.
סרטן הריאה הוא הגורם המוביל לתחלואה ותמותה מגידולים ממאירים בכל רחבי העולם, והמיקרו-סביבה המורכבת של הגידול נחשבת לסיבת המוות המובילה בקרב חולי סרטן ריאה. המורכבות של המיקרו-סביבה של הגידול דורשת שיטות יעילות להבנת יחסי תא-תא ברקמות הגידול. טכניקת האימונוהיסטוכימיה המרובבת (mIHC) הפכה לכלי מפתח להסקת הקשר בין ביטוי חלבונים במעלה ובמורד הזרם של מסלולי איתות ברקמות הגידול לבין פיתוח אבחנות קליניות ותוכניות טיפול. mIHC היא שיטת צביעה אימונופלואורסצנטית מרובת תוויות המבוססת על טכנולוגיית הגברת אות טיראמין (TSA), שיכולה לזהות בו זמנית מולקולות מטרה מרובות על אותה דגימת מקטע רקמה כדי להשיג ביטוי משותף של חלבונים שונים וניתוח לוקליזציה משותפת. בפרוטוקול ניסויי זה, קטעי רקמה משובצים בפרפין של קרצינומה קשקשית ריאתית ממקור קליני היו נתונים לצביעה אימונוהיסטוכימית מרובה. על ידי אופטימיזציה של פרוטוקול הניסוי, הושגה צביעה אימונוהיסטוכימית מרובת משתתפים של תאי מטרה וחלבונים מסומנים, ופתר את בעיית האוטופלואורסצנטיות ושיחות הערוץ ברקמות הריאה. בנוסף, צביעה אימונוהיסטוכימית מרובת משתתפים נמצאת בשימוש נרחב בתיקוף ניסיוני של ריצוף הקשור לגידול, בתפוקה גבוהה, כולל ריצוף תא יחיד, פרוטאומיקה וריצוף חלל רקמות, ומספק תוצאות אימות פתולוגיות אינטואיטיביות וחזותיות.
הגברת אות טיראמין (TSA), שיש לה היסטוריה של יותר מ -20 שנה, היא קבוצה של טכניקות בדיקה המשתמשות בפרוקסידז חזרת (HRP) לתיוג צפיפות גבוהה באתרו של אנטיגני מטרה ומיושמת באופן נרחב בבדיקות אימונוסורבנטיות מקושרות אנזימים (ELISAs), הכלאה באתרו (ISH), אימונוהיסטוכימיה (IHC) וטכניקות אחרות לזיהוי אנטיגנים ביולוגיים, שיפור משמעותי ברגישות האות שזוהה1. צביעה פוליכרומטית אופל המבוססת על טכנולוגיית TSA פותחה לאחרונה ונמצאת בשימוש נרחב במספר מחקרים 2,3,4,5. צביעת אימונופלואורסנציה מסורתית (IF) מספקת לחוקרים כלי קל לזיהוי והשוואה של התפלגות החלבונים בתאים וברקמות של אורגניזמים שונים במודל. הוא מבוסס על קשירה ספציפית לנוגדנים/אנטיגן וכולל גישות ישירות ועקיפות6. הצמדה חיסונית ישירה כוללת שימוש בנוגדן ראשוני מצומד פלואורופור כנגד האנטיגן המעניין, המאפשר זיהוי פלואורסצנטי ישיר באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי. הגישה החיסונית העקיפה כוללת יישום של נוגדן משני מצומד פלואורופור כנגד נוגדן ראשוני לא מצומד 6,7.
שיטות מסורתיות של צביעה אימונופלואורסצנטית עם תווית אחת יכולות להכתים רק אנטיגן אחד, שניים או במקרים מסוימים שלושה אנטיגנים ברקמות, מה שמהווה מגבלה משמעותית בכריית המידע העשיר הכלול בקטעי רקמות. הפרשנות של תוצאות כמותיות תלויה לעתים קרובות בתצפית חזותית וכימות מדויק על ידי תוכנות הדמיה, כגון ImageJ. ישנן מגבלות טכניות, כגון הגבלת מיני נוגדנים, אותות תווית פלואורסצנטיים חלשים וחפיפת צבע פלואורסצנטי (טבלה 1). טכניקת אופל מולטיפלקס IHC (mIHC) מבוססת על נגזרת TSA, המאפשרת צביעת מולטיפלקס ותיוג דיפרנציאלי של יותר מ 7-9 אנטיגנים על אותו חתך רקמה, ללא הגבלה על מקור הנוגדן הראשוני, אך דורשת ספציפיות גבוהה של הנוגדן המתאים כנגד האנטיגן. הליך הצביעה דומה לזה של צביעה אימונופלואורסצנטית רגילה, למעט שני הבדלים: כל סבב צביעה כרוך בשימוש בנוגדן אחד בלבד ונוסף שלב פליטת נוגדנים. נוגדנים הקשורים לאנטיגן על ידי קשרים לא קוולנטיים ניתנים להסרה על ידי הדבקה במיקרוגל, אך האות הפלואורסצנטי TSA הקשור לפני השטח של האנטיגן על ידי קשרים קוולנטיים נשמר.
מולקולות טיראמין פעיל (T) המסומנות בצבע מועשרות מאוד באנטיגן המטרה, ומאפשרות הגברה יעילה של האות הפלואורסצנטי. זה מאפשר תיוג ישיר של האנטיגן ללא הפרעה של נוגדנים, ואז ניתן להשיג תיוג צבעוני לאחר מחזורי צביעה מרובים 8,9,10 (איור 1). למרות שטכנולוגיה זו מייצרת תמונות אמינות ומדויקות לחקר מחלות, יצירת אסטרטגיית צביעה פלואורסצנטית פלואורסצנטית שימושית (mfIHC) יכולה להיות גוזלת זמן ומדויקת בשל הצורך באופטימיזציה ועיצוב נרחבים. לכן, פרוטוקול פאנל מולטיפלקס זה עבר אופטימיזציה במכתים IHC אוטומטי עם זמן צביעה קצר יותר מזה של הפרוטוקול הידני. גישה זו יכולה להיות מיושמת ומותאמת ישירות על ידי כל חוקר למחקרים אימונו-אונקולוגיים על דגימות רקמה קבועות פורמלין ומשובצות פרפין (FFPE)אנושיות 11. יתר על כן, השיטות להכנת שקופיות, אופטימיזציה של נוגדנים ועיצוב מולטיפלקס יסייעו בהשגת תמונות חזקות המייצגות אינטראקציות תאיות מדויקות באתרן ולקיצור תקופת האופטימיזציה לניתוח ידני12.
mfIHC כולל בעיקר רכישת תמונות וניתוח נתונים. במונחים של רכישת תמונה, דגימות מוכתמות מורכבות עם תוויות מרובות צבעים צריכות להיות מזוהות עם ציוד הדמיה ספקטרלי מקצועי כדי לזהות את אותות הצבע המעורבים השונים ולקבל תמונות אות לרעש גבוהות ללא הפרעה של אוטופלואורסצנטיות רקמות. הציוד הנוכחי לדימות ספקטרלי כולל בעיקר מיקרוסקופים קונפוקליים ספקטרליים ומערכות דימות רקמות מולטיספקטרליות. מערכת דימות רקמות מולטיספקטרלית היא מערכת הדמיה מקצועית המיועדת לניתוח כמותי של קטעי רקמות, והמאפיין החשוב ביותר שלה הוא רכישת מידע ספקטרלי תמונה, המספק הן מבנה מורפולוגי והן מידע מיפוי אופטי של דגימות רקמה ביולוגית13,14. כל פיקסל בתמונה הספקטרלית מכיל עקומה ספקטרלית שלמה, ולכל צבע (כולל אוטופלואורסצנציה) יש את הספקטרום האופייני המתאים לו, המאפשר הקלטה מלאה וזיהוי מדויק של אותות מעורבים וחופפים מרובי תוויות.
במונחים של ניתוח נתונים, דגימות מסומנות צבעוניות הן מורכבות ביותר בשל המבנה המורפולוגי והתאים המרכיבים של דגימות הרקמה. תוכנה רגילה אינה יכולה לזהות באופן אוטומטי סוגי רקמות שונים. לפיכך, תוכנה חכמה לניתוח רקמות כמותי משמשת לניתוח כמותי של ביטוי אנטיגן באזורים ספציפיים 15,16,17,18.
מעל לכל, צביעה אימונופלואורסצנטית מרובת תוויות המשולבת עם הדמיה מולטיספקטרלית וטכנולוגיית ניתוח פתולוגיה כמותית היא בעלת יתרונות של מספר רב של מטרות זיהוי, צביעה יעילה וניתוח מדויק, ולכן היא יכולה לשפר באופן משמעותי את דיוק הניתוח ההיסטומורפולוגי, לחשוף את הקשר המרחבי בין חלבונים ברזולוציה ברמת התא, ולסייע בכריית מידע עשיר ואמין יותר מדגימות חתך רקמות19 (טבלה 1).
הפרוטוקול מאושר על ידי הנחיות ועדת האתיקה של בית החולים מערב סין, אוניברסיטת סצ'ואן, סין. דגימות רקמת סרטן הריאה התקבלו במהלך ניתוח במרכז לסרטן ריאות בבית החולים מערב סין, והתקבלה הסכמה מדעת מכל חולה.
1. הכנת מקטע רקמות
2. אופטימיזציה של נוגדן ראשוני
הערה: ניסויים קונבנציונליים של IHC שימשו לקביעת תנאי הדגירה של נוגדנים בודדים, בעיקר כולל ריכוז נוגדנים ותנאי תיקון אנטיגן. עיין בתנאים במדריך הוראות הנוגדנים.
3. שיטת צביעת mIHC
הערה: צביעת אופל mIHC היא אחת משיטות mIHC הזמינות. בפרוטוקול ניסיוני זה של 5 צבעים, מכיוון שכל דגימת רקמה צריכה להיות מוכתמת בארבעה נוגדנים, ארבע דגירות נוגדנים ראשוניות, דגירות נוגדנים משניות והדגרות כרומוגניות של הגברת אותות TSA, כמו גם חמישה שחזורי אנטיגן. לבסוף, 4'6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) צביעה ואיטום סוכן מתפרץ אנטי פלואורסצנטי מבוצעים.
4. הגדר את השליטה השלילית
5. סריקה אוטומטית לחלוטין של שקופיות רקמות
הערה: הציוד המשמש להדמיה ספקטרלית הוא מנתח כימות רקמות מולטיספקטרלי אוטומטי לחלוטין, וניתן לבצע הדמיה וניתוח של שקופיות ב-5 צבעים באמצעות המערכת המוזכרת (ראה טבלת חומרים). המערכת משתמשת בהדמיה מולטיספקטרלית לפירוק כמותי של פלואורופורים מרובים ואוטופלואורסצנטיות רקמות.
6. ניתוח פלואורסצנטיות
ביצענו אופטימיזציה של ערכת ההתאמה של נוגדנים ראשוניים CD8 ופלואורופורים. שתי קבוצות התוצאות הפלואורסצנטיות התאימו בדיוק לאותם תנאי דגירה של נוגדנים בקבוצת הניסוי, למעט השינוי בפלואורופור תואם הנוגדנים. כפי שניתן לראות באיור 2, היה הבדל משמעותי בהתאמת התעלה של תאי T CD8+ עם פל...
mIHC היא טכניקה ניסיונית חיונית בתחום המחקר המדעי לניתוח כמותי ומרחבי של סמנים חלבוניים מרובים ברמת התא הבודד בקטע רקמה יחיד, המספק נתונים אינטואיטיביים ומדויקים לחקר פתולוגיה של מחלות על ידי התמקדות במבנה הרקמה המפורט ובאינטראקציות תאיות בהקשר של הרקמה המקורית. האימוץ הנרחב של טכנולוגיי...
כל המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.
המחברים רוצים להודות לחברי מכון המחקר לפתולוגיה קלינית בית החולים מערב סין, שתרמו הדרכה טכנית לאימונופלואורסנציה מולטיפלקס איכותית ועיבוד IHC. פרוטוקול זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82200078).
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. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved