本研究记录了一种用于免疫组织化学的合成抗原对照品的简便制备方法。该技术可适用于多种抗原,并能在较宽的浓度范围内进行调整。所制备的样品可作为参考,用于评估实验内和实验间的一致性及可重复性。
本研究记录了一种用于免疫组织化学的合成抗原对照品的简便制备方法。该技术可适用于多种抗原,并能在较宽的浓度范围内进行调整。所制备的样品可作为参考,用于评估实验内和实验间的一致性及可重复性。
免疫组织化学(IHC)检测可提供有关蛋白质表达模式的重要信息,其可靠解读依赖于经过充分表征的阳性和阴性对照样本。由于合适的组织或细胞系对照并不总是可获得,因此建立一种简便的方法来制备合成的IHC对照可能具有重要意义。本文介绍了一种适用于多种抗原类型(包括蛋白质、多肽或寡核苷酸)且浓度范围广泛的合成IHC对照制备方法。本方案以人红细胞白血病致癌基因B2(ERBB2/HER2)胞内区(ICD)的一段多肽为例,该多肽可被多种具有诊断意义的抗体识别。将HER2 ICD多肽在牛血清白蛋白(BSA)溶液中进行系列稀释后,加入甲醛并在85 °C加热10分钟,使多肽与BSA混合物凝固并发生交联。所得凝胶可像组织样本一样进行处理、切片和染色,从而获得一系列已知抗原浓度的样本,其染色强度覆盖较宽的范围。
该简易方案与常规组织学实验室操作流程一致。本方法仅要求使用者具备足量的目标抗原。可自行合成或商业制备编码相关表位的重组蛋白、蛋白结构域或线性肽段。自行制备抗体的实验室可保留免疫原性抗原的等分试样,作为合成对照靶标。通过制备浓度范围广泛的明确定义的阳性对照,使用者可评估实验室内及实验室间检测的性能,深入了解其检测方法的动态范围和线性关系,并针对特定实验目标优化检测条件。
免疫组织化学(IHC)能够在福尔马林固定、石蜡包埋(FFPE)的组织切片中,对目标抗原进行灵敏、特异且空间定位精确的检测。然而,IHC染色结果可能受到多种变量的影响,包括热缺血和冷缺血时间、组织固定、组织预处理、抗体活性与浓度、检测体系的化学反应以及反应时间1。因此,为确保IHC反应结果的可重复性并实现准确判读,必须严格控制这些变量,并使用经过充分表征的阳性与阴性对照样本。常用的对照包括已知表达目标抗原的石蜡包埋组织或细胞系,这些信息通常来自独立的分析结果,但此类样本并非总是可获得1。此外,组织和细胞系对照中目标抗原的表达水平通常仅能定性了解,且可能存在变异。含有可重复、浓度精确已知的目标抗原的对照样本,有助于优化IHC反应条件。作者已描述一种通用方法,可适用于多种抗原类型,并在生理相关浓度范围内制备合成IHC对照样本2。本文提供了该类标准品制备与使用的详细实验方案。
适当的对照对于正确解读免疫组化(IHC)检测结果至关重要1,3,4。根据研究人员的具体需求,已采用组织、培养细胞以及包被多肽的基质作为IHC对照。使用组织作为IHC对照的优势与局限性已有广泛讨论1,4。对于许多抗体而言,可从特定的正常组织中选择合适的对照,这些组织中的细胞群体表达目标抗原,且表达水平具有较宽的动态范围。然而,当目标抗原的表达部位或丰度尚未明确,或潜在的交叉反应抗原在同一细胞或组织部位共表达时,组织对照的适用性较差。在这些情况下,表达目标抗原的培养细胞系切块可能更为有用。为了进一步验证靶标特异性,可对细胞系进行改造,使其过表达或低表达目标抗原。例如,近期有研究利用表达不同水平PD-L1抗原的同基因型细胞系组织微阵列,评估了多种抗PD-L1检测方法5。然而,细胞系切块在常规应用中存在实际限制,包括培养足够数量细胞所需的成本和时间,以及某些抗原的表达水平可能不够稳定,即使在克隆来源的细胞系中也可能存在变异6。合成多肽是针对识别短线性表位抗体的第三种IHC对照选择。Steven Bogen及其同事已发表大量关于将多肽偶联至玻片表面7,8或玻璃微珠9作为对照的研究。该团队的一项研究显示,基于多肽的IHC对照的定量分析能够检测到平行分析的组织对照在定性评估中未能发现的染色过程变异10。尽管基于微珠抗原的标准品可能具有广泛适用性,但其许多技术细节由作者专有,限制了其广泛应用。
另一种IHC标准方法是将靶抗原掺入人工制备的蛋白质凝胶中。这一概念最早由Per Brandtzaeg于1972年在一项研究中提出,该研究使用戊二醛使正常兔血清发生聚合11。将所得凝胶切成小块后,浸泡于含不同浓度目标免疫球蛋白抗原的溶液中1至4周。经酒精固定和石蜡包埋后,结果显示,这些对照切片的染色强度与浸泡所用抗原溶液浓度的对数值相对应。随后,研究人员制备了稀释BSA或脑组织匀浆溶液中特定氨基酸的戊二醛偶联物,作为免疫电镜研究中的阳性对照12,13。近期有研究探讨了使用甲醛固定的蛋白质溶液制成的凝胶作为FFPE组织在质谱分析中的替代物14。另一项近期研究则考察了在不同浓度和pH条件下加热人血清白蛋白或牛血清白蛋白溶液所形成凝胶的结构与特性15。这些作者发现,血清白蛋白可形成三种类型的凝胶,其机械弹性、二级结构保留程度以及脂肪酸结合能力因实验条件不同而异。综上所述,这些文献证明了本研究中所采用方法的总体可行性:成分明确的蛋白质溶液可形成类似组织的凝胶,能够进一步通过常规组织学方法进行处理、切片和染色。
本方案描述了一种由牛血清白蛋白(BSA)经加热和甲醛交联聚合形成的合成型免疫组化对照物的制备方法。该凝胶可掺入多种抗原,包括全长蛋白、蛋白结构域和线性肽段,以及非蛋白抗原 如寡核苷酸2。本示例使用一种抗原 即编码人ERBB2(HER2/neu)蛋白C端16个氨基酸的线性肽段TPTAENPEYLGLDVPV-COOH(见材料表)。该序列包含三个 commercially available、具有诊断意义的抗体所识别的表位 包括Herceptest多克隆试剂(ENPEYLGLDVP)以及单克隆抗体CB11(AENPEYL)和4B5(TAENPEYLGL)(见材料表)16。
本文所展示的方法采用常规组织学实验室中易于获取的试剂,并使用任何实际操作的组织学实验室都熟悉的技术和流程。最主要的局限性在于需要鉴定并购买目标抗原,但在许多情况下,这一过程的成本相对较低。由于这些合成对照品的组成完全明确,且制备方法简单,因此可在众多实验室中实现并获得可重复的结果。它们的应用可能有助于对免疫组化(IHC)染色结果进行客观、可量化的评估,并提高实验室内部及不同实验室之间的可重复性。
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1. 储备液和工具的准备
2. 肽的制备与稀释
3. 准备 BSA-多肽凝胶
4. BSA 凝胶的修剪、处理与包埋
5. 肽段稀释系列的初步评估
6. BSA 凝胶 TMA 构建
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肽应在室温下完全溶解于适当的溶剂中,形成光学澄清的溶液。如果在30-60分钟后仍存在可见的颗粒物质,可尝试加入额外体积的原始溶剂或替代溶剂,但总体积不得超过表1中计算的5倍浓度肽储备液的预定体积。同样,肽与BSA的混合溶液应保持半透明状态(图1A)。
肽/BSA 凝胶样品在与 37% 甲醛加热后应形成不透明的橡胶状凝块(图 1B-I)。在从微量离心管中取出时,凝胶样品可能出现轻微断裂(图 3A),但不应影响后续操作步骤。石蜡包埋的凝胶样品应能顺利切片,无撕裂或震颤现象。若凝胶切片出现不规则撕脱(图 3B),可通过减少修块面的切削强度和/或短暂浸泡于冰水或氨水中加以改善。当一种或多种染色试剂分布不均时,可能出现水印样模式的信号减弱区域(
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该方法允许用户利用大多数组织学实验室常见的材料和技术,制备具有已知组成和抗原浓度的均匀样品,作为免疫组化(IHC)反应中的标准品。最关键的步骤是确定目标抗体所结合的表位。本方案描述了使用来自ERBB2/HER2胞内区(ICD)的线性肽抗原进行操作。相同的方案也可用于制备含有寡核苷酸、荧光标记、蛋白质结构域或全长蛋白质的BSA凝胶。后一种方法对于识别构象性表位的抗体尤为有用,因为单一线性肽序列无法重建此类表位。例如,含有0.1 mg/mL小鼠、大鼠和兔源性天然IgG的BSA凝胶标准品可作为流程对照,以确认二抗检测和染色步骤按预期正常进行。
本文所述的抗原-BSA凝胶方法可与其他技术相互补充,用于控制和标准化免疫组化(IHC)反应。具有明确目标抗原表达水平的细胞系和组织样本对于严格控制的IHC实验方案至关重要1,3,4。已有研究提出将偶联在玻片或玻璃微珠表面的多肽作为定量对照
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Charles A. Havnar、Kathy J. Hötzel、Charles A. Jones、Carmina M. Espiritu、Linda K. Rangell 和 Franklin V. Peale 是基因泰克(Genentech)和罗氏(Roche)的员工及股东。其关联公司生产本研究中使用的试剂和仪器。
作者们衷心感谢同事 Jeffrey Tom 和 Aimin Song 在多肽合成方面的帮助,Nianfeng Ge 在 TMA 构建方面的协助,Shari Lau 在免疫组化染色方面的支持,Melissa Edick 在数字显微扫描方面的贡献,以及 Hai Ngu 在数字图像定量分析方面的协助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 抗 HER2/neu 克隆 4B5 | Ventana | 5278368001 | |
| 活检包埋盒 | Leica | 3801090 | |
| 牛血清白蛋白,超纯 | Cell Signaling Technology | BSA #9998 | |
| 50 mL 圆底离心管 | Corning | 352070 | |
| 一次性底模(15 mm x 15 mm) | Fisher | 22-363-553 | |
| 一次性底模 (24 mm x 24 mm) | Fisher | 22-363-554 | |
| 一次性刮勺 | VWR | 80081-188 | |
| Eppendorf Thermomixer | Eppendorf | 22331 | |
| 37% 甲醛 | Electron Microscopy Sciences | 15686 | |
| ERBB2 / HER2 肽段 | UniProt P04626-1;氨基酸 1240-55 | ||
| Leica Autostainer XL | Leica | ST5010 | |
| 磁力搅拌子 | |||
| NanoZoomer 2.0 HT 全片图像扫描仪 | Hamamatsu | ||
| 10% 中性缓冲福尔马林 | VWR | 16004-128 | |
| 无核酸酶微离心管 1.5 mL | |||
| Paraplast 石蜡 | Leica | 39601006 | |
| 肽段参数计算器 | Pep-Calc17 | https://www.pep-calc.com/ | |
| 肽段供应商 | ABclonal Science | 用户应联系肽段供应商以获取质量、纯度和成本的详细信息。 | |
| Anaspec Peptide | 用户应联系肽段供应商以获取质量、纯度和成本的详细信息。 | ||
| CPC Scientific | 用户应联系肽段供应商以获取质量、纯度和成本的详细信息。 | ||
| New England Peptide | 用户应联系肽段供应商以获取质量、纯度和成本的详细信息。 | ||
| 磷酸盐缓冲液 pH 7.2 | |||
| 试剂级乙醇 | Thermo Scientific | 9111 | |
| 单刃剃刀 | VWR | 55411-050 | |
| Superfrost Plus 带正电荷载玻片 | Thermo Scientific | 6776214 | |
| TMA 组织阵列仪(Tissue Grand Master) | 3DHISTECH | ||
| 二甲苯 | VWR | 89370-088 |
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