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Method Article
이 실험 프로토콜은 주로 단일 채널 항체 배양 조건을 최적화하고 항체 및 채널의 설정을 조정하여 임상 기원 폐암 조직의 자가형광 및 채널 누화 문제를 해결함으로써 다중 면역조직화학(IHC) 염색 방법을 설명하고 최적화합니다.
폐암은 전 세계적으로 악성 종양 관련 이환율 및 사망률의 주요 원인이며, 복잡한 종양 미세환경은 폐암 환자의 주요 사망 원인으로 여겨져 왔습니다. 종양 미세환경의 복잡성으로 인해 종양 조직의 세포 간 관계를 이해하기 위한 효과적인 방법이 필요합니다. 다중 면역조직화학(mIHC) 기술은 종양 조직에서 신호 전달 경로의 업스트림과 다운스트림 단백질 발현 간의 관계를 추론하고 임상 진단 및 치료 계획을 개발하기 위한 핵심 도구가 되었습니다. mIHC는 티라민 신호 증폭(TSA) 기술을 기반으로 하는 다중 표지 면역형광 염색 방법으로, 동일한 조직 절편 샘플에서 여러 표적 분자를 동시에 검출하여 서로 다른 단백질 동시 발현 및 공동 국소화 분석을 달성할 수 있습니다. 이 실험 프로토콜에서는 임상적 기원의 폐 편평 암종의 파라핀 포매 조직 절편을 다중 면역조직화학적 염색을 실시했습니다. 실험 프로토콜을 최적화함으로써 표지된 표적 세포 및 단백질의 다중 면역조직화학적 염색을 달성하여 폐 조직의 자가형광 및 채널 누화 문제를 해결했습니다. 또한 다중 면역조직화학 염색은 단일 세포 염기서열 분석, 단백질체학 및 조직 공간 염기서열 분석을 포함한 종양 관련 고처리량 염기서열 분석의 실험적 검증에 널리 사용되어 직관적이고 시각적인 병리학 검증 결과를 제공합니다.
20년 이상의 역사를 가진 티라민 신호 증폭(TSA)은 고추냉이 과산화효소(HRP)를 사용하여 표적 항원의 고밀도 in situ 라벨링에 사용되는 분석 기법의 일종으로, 효소 결합 면역 흡착 분석법(ELISA), 현장 혼성화(in situ hybridization, ISH), 면역조직화학(immunohistochemistry, IHC) 및 기타 생물학적 항원 검출 기술에 널리 적용되고 있습니다. 검출된 신호의 감도를 실질적으로 향상시키는단계 1. TSA 기술을 기반으로 한 오팔 다색 염색은 최근 개발되어 여러 연구에서 널리 사용되고있습니다 2,3,4,5. 기존의 면역형광(IF) 염색은 연구자들에게 다양한 모델 유기체의 세포 및 조직 내 단백질 분포를 검출하고 비교할 수 있는 쉬운 도구를 제공합니다. 항체/항원 특이적 결합을 기반으로 하며 직접 및 간접 접근법을 포함한다6. 직접 면역염색은 관심 항원에 대한 형광단 접합 1차 항체를 사용하는 것을 포함하며, 형광 현미경을 사용하여 직접 형광 검출을 가능하게 합니다. 간접 면역염색 접근법은 비접합 1차 항체 6,7에 형광단 접합 2차 항체를 적용하는 것을 포함합니다.
기존의 단일 표지 면역형광 염색법은 조직에서 1개, 2개 또는 경우에 따라 3개의 항원만 염색할 수 있으며, 이는 조직 절편에 포함된 풍부한 정보를 마이닝하는 데 있어 주요 한계입니다. 정량적 결과의 해석은 종종 ImageJ와 같은 이미징 소프트웨어를 통한 육안 관찰 및 정확한 정량화에 의존합니다. 항체 종 제한, 약한 형광 표지 신호, 형광 염료 색상 중첩 등의 기술적 한계가 있습니다(표 1). 오팔 멀티플렉스 IHC(mIHC) 기술은 TSA 유도를 기반으로 하며, 이는 1차 항체의 기원에 대한 제한 없이 동일한 조직 섹션에 7-9개 이상의 항원에 대한 다중 염색 및 차등 라벨링을 허용하지만 항원에 대한 해당 항체의 높은 특이성을 요구합니다. 염색 절차는 두 가지 차이점을 제외하고는 일반 면역형광 염색과 유사합니다: 각 염색 라운드에는 하나의 항체만 사용하고 항체 용출 단계가 추가됩니다. 비공유 결합에 의해 항원에 결합된 항체는 마이크로파 용출에 의해 제거될 수 있지만, 공유 결합에 의해 항원 표면에 결합된 TSA 형광 신호는 유지됩니다.
염료로 표지된 활성 티라민(T) 분자는 표적 항원에서 고도로 농축되어 형광 신호를 효율적으로 증폭할 수 있습니다. 이를 통해 항체 간섭 없이 항원을 직접 라벨링할 수 있으며, 여러 번의 염색 주기 8,9,10 후에 다색 라벨링을 달성할 수 있습니다(그림 1). 이 기술은 질병 연구를 위한 신뢰할 수 있고 정확한 이미지를 생성하지만, 광범위한 최적화 및 설계가 필요하기 때문에 유용한 다중 형광 면역조직화학(mfIHC) 염색 전략을 수립하는 데 시간이 많이 걸리고 까다로울 수 있습니다. 따라서 이 멀티플렉스 패널 프로토콜은 수동 프로토콜보다 염색 시간이 짧은 자동 IHC 염색기에 최적화되었습니다. 이 접근법은 인간 포르말린 고정 및 파라핀 포매(FFPE) 조직 샘플에 대한 면역 종양학 연구를 위해 모든 연구자가 직접 적용하고 적용할 수 있습니다11. 또한, 슬라이드 준비, 항체 최적화 및 멀티플렉스 설계 방법은 in situ 정확한 세포 상호작용을 나타내는 견고한 이미지를 획득하고 수동 분석을 위한 최적화 기간을 단축하는 데 도움이 될 것입니다12.
mfIHC는 주로 이미지 획득 및 데이터 분석을 포함합니다. 이미지 획득 측면에서, 다양한 혼합 색상 신호를 식별하고 조직 자가형광의 간섭 없이 높은 신호 대 노이즈 이미지를 얻기 위해 전문 스펙트럼 이미징 장비로 다색 표지된 복합 염색 샘플을 검출해야 합니다. 현재 스펙트럼 이미징을 위한 장비에는 주로 스펙트럼 컨포칼 현미경과 다중 스펙트럼 조직 이미징 시스템이 포함됩니다. 다중 스펙트럼 조직 이미징 시스템은 조직 절편의 정량적 분석을 위해 설계된 전문 이미징 시스템이며, 가장 중요한 특징은 생체 조직 샘플의 형태학적 구조와 광학 매핑 정보를 모두 제공하는 이미지 스펙트럼 정보의 획득입니다(13,14). 스펙트럼 이미지의 모든 픽셀은 완전한 스펙트럼 곡선을 포함하며, 각 염료(자가형광 포함)에는 해당 특성 스펙트럼이 있어 혼합 및 중첩 다중 레이블 신호를 완벽하게 기록하고 정확하게 식별할 수 있습니다.
데이터 분석 측면에서 다색 표지 샘플은 조직 샘플의 형태학적 구조와 구성 세포로 인해 매우 복잡합니다. 일반 소프트웨어는 다른 조직 유형을 자동으로 식별할 수 없습니다. 따라서, 지능형 정량적 조직 분석 소프트웨어는 특정 영역(15,16,17,18)에서의 항원 발현의 정량적 분석을 위해 사용된다.
무엇보다도, 다중스펙트럼 이미징 및 정량적 병리학 분석 기술과 융합된 다중표지 면역형광 염색은 많은 수의 검출 표적, 효과적인 염색 및 정확한 분석의 장점이 있으며, 따라서 조직형태학적 분석의 정확도를 크게 향상시킬 수 있고, 세포 수준의 분해능으로 단백질 간의 공간적 관계를 밝힐 수 있으며, 조직 절편 샘플로부터 보다 풍부하고 신뢰할 수 있는 정보를 마이닝하는 데 도움이 될 수 있다19 (표 1).
이 프로토콜은 중국 쓰촨 대학교 화경 병원 윤리 위원회의 지침에 의해 승인되었습니다. 폐암 조직 샘플은 West China Hospital의 폐암 센터에서 수술 중에 획득되었으며 각 환자로부터 정보에 입각한 동의를 얻었습니다.
1. 조직 절편 준비
2. 1차 항체의 최적화
참고: 기존의 IHC 실험은 주로 항체 농도 및 항원 복구 조건을 포함하여 개별 항체의 배양 조건을 결정하는 데 사용되었습니다. 항체 사용 설명서의 조건을 참조하십시오.
3. mIHC 염색 방법
참고: 오팔 mIHC 염색은 사용 가능한 mIHC 방법 중 하나입니다. 이 실험적인 5색 프로토콜에서는 각 조직 샘플을 4개의 항체로 염색해야 하므로 4개의 1차 항체 배양, 2차 항체 배양 및 TSA 신호 증폭 발색 배양과 5개의 항원 수복물이 필요합니다. 마지막으로, 4'6-디아미디노-2-페닐린돌(DAPI) 염색 및 항 형광 파열제 밀봉을 수행합니다.
4. 네거티브 컨트롤 설정
5. 조직 슬라이드의 완전 자동 스캐닝
참고: 스펙트럼 이미징에 사용되는 장비는 완전 자동화된 다중 스펙트럼 조직 정량 분석기이며, 참조 시스템을 사용하여 5색 슬라이드의 이미징 및 분석 시각화를 수행할 수 있습니다( 재료 표 참조). 이 시스템은 다중 형광단 및 조직 자가형광의 정량적 불혼합을 위해 다중 스펙트럼 이미징을 사용합니다.
6. 형광 분석
CD8 1차 항체와 형광단의 매칭 체계를 최적화했습니다. 두 세트의 형광 결과는 항체 일치 형광단의 변화를 제외하고는 실험 그룹에서 정확히 동일한 항체 배양 조건에 해당했습니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 CD8+ T 세포와 형광단 480 및 형광단 690의 채널 일치에는 상당한 차이가 있었습니다. 형광단 690이 있는 채널은 매우 강한 형광 배경을 보여주며, 노란색 원 안에 있는 넓은 ...
mIHC는 단일 조직 절편에서 단일 세포 수준에서 여러 단백질 마커의 정량적 및 공간적 분석을 위한 과학 연구 분야에서 없어서는 안될 실험 기법으로, 원래 조직의 맥락에서 상세한 조직 구조와 세포 상호 작용에 중점을 두어 질병 병리학 연구를 위한 직관적이고 정확한 데이터를 제공합니다. mIHC 기술이 널리 채택되려면 최적화되고 효과적인 실험 프로토콜이 필요합니다. 실험에서 발생할 수 있는...
모든 저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
저자들은 고품질 다중 면역형광 및 IHC 처리를 위한 기술 지침을 제공한 임상 병리학 연구소 West China Hospital의 구성원에게 감사의 뜻을 전합니다. 이 프로토콜은 중국 국립 자연 과학 재단(82200078)의 지원을 받았습니다.
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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