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Die mehr als 20-jährige Tyramin-Signalamplifikation (TSA) ist eine Klasse von Assay-Techniken, die Meerrettichperoxidase (HRP) für die In-situ-Markierung von Zielantigenen mit hoher Dichte verwenden und in enzymgebundenen Immunosorbent-Assays (ELISAs), In-situ-Hybridisierung (ISH), Immunhistochemie (IHC) und anderen Techniken zum Nachweis biologischer Antigene weit verbreitet sind. Erhebliche Verbesserung der Empfindlichkeit des detektierten Signals1. Die polychromatische Opalfärbung auf Basis der TSA-Technologie wurde kürzlich entwickelt und in mehreren Studien weit verbreitet 2,3,4,5. Die traditionelle Immunfluoreszenzfärbung (IF) bietet Forschern ein einfaches Werkzeug zum Nachweis und Vergleich der Verteilung von Proteinen in den Zellen und Geweben verschiedener Modellorganismen. Es basiert auf einer Antikörper-/Antigen-spezifischen Bindung und umfasst direkte und indirekte Ansätze6. Bei der direkten Immunfärbung wird ein Fluorophor-konjugierter Primärantikörper gegen das interessierende Antigen verwendet, was eine direkte Fluoreszenzdetektion mit einem Fluoreszenzmikroskop ermöglicht. Der indirekte Immunfärbeansatz beinhaltet die Anwendung eines Fluorophor-konjugierten Sekundärantikörpers gegen den nicht konjugierten Primärantikörper 6,7.
Herkömmliche Immunfluoreszenz-Färbemethoden können nur ein, zwei oder in einigen Fällen drei Antigene in Geweben färben, was eine große Einschränkung bei der Gewinnung der reichhaltigen Informationen in Gewebeschnitten darstellt. Die Interpretation quantitativer Ergebnisse hängt oft von visueller Beobachtung und genauer Quantifizierung durch Bildgebungssoftware wie ImageJ ab. Es gibt technische Einschränkungen, wie z. B. die Einschränkung der Antikörperspezies, schwache fluoreszierende Markierungssignale und die Farbüberlappung von Fluoreszenzfarbstoffen (Tabelle 1). Die Opal-Multiplex-IHC-Technik (mIHC) basiert auf der TSA-Ableitung, die die Multiplex-Färbung und differentielle Markierung von mehr als 7-9 Antigenen auf demselben Gewebeschnitt ohne Einschränkung der Herkunft des Primärantikörpers ermöglicht, aber eine hohe Spezifität des entsprechenden Antikörpers gegen das Antigen erfordert. Das Färbeverfahren ähnelt dem der normalen Immunfluoreszenzfärbung, mit zwei Unterschieden: Bei jeder Färberunde wird nur ein Antikörper verwendet und ein Antikörper-Elutionsschritt hinzugefügt. Antikörper, die durch nichtkovalente Bindungen an das Antigen gebunden sind, können durch Mikrowellenelution entfernt werden, aber das TSA-Fluoreszenzsignal, das durch kovalente Bindungen an die Oberfläche des Antigens gebunden ist, bleibt erhalten.
Aktivierte Tyramin (T)-Moleküle, die mit dem Farbstoff markiert sind, sind am Zielantigen stark angereichert, was eine effiziente Verstärkung des Fluoreszenzsignals ermöglicht. Dies ermöglicht die direkte Markierung des Antigens ohne Antikörperinterferenz, und dann kann nach mehreren Färbezyklen eine mehrfarbige Markierung erreicht werden 8,9,10 (Abbildung 1). Obwohl diese Technologie zuverlässige und genaue Bilder für die Untersuchung von Krankheiten liefert, kann die Erstellung einer nützlichen Multiplex-Fluoreszenz-Immunhistochemie (mfIHC)-Färbestrategie aufgrund der Notwendigkeit umfangreicher Optimierungen und Designs zeitaufwändig und anspruchsvoll sein. Daher wurde dieses Multiplex-Panel-Protokoll in einem automatisierten IHC-Färbegerät mit einer kürzeren Färbezeit als das manuelle Protokoll optimiert. Dieser Ansatz kann von jedem Forscher für immunonkologische Studien an humanen formalinfixierten und paraffineingebetteten (FFPE) Gewebeproben direkt angewendet und angepasst werden11. Darüber hinaus werden die Methoden zur Objektträgervorbereitung, Antikörperoptimierung und Multiplex-Design hilfreich sein, um robuste Bilder zu erhalten, die genaue zelluläre Interaktionen in situ darstellen, und um die Optimierungszeit für die manuelle Analyse zu verkürzen12.
Das mfIHC umfasst hauptsächlich die Bilderfassung und Datenanalyse. In Bezug auf die Bildaufnahme müssen mehrfarbig markierte, komplex gefärbte Proben mit professionellen spektralen Bildgebungsgeräten detektiert werden, um die verschiedenen gemischten Farbsignale zu identifizieren und Bilder mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis ohne Störungen durch Gewebeautofluoreszenz zu erhalten. Zu den aktuellen Geräten für die spektrale Bildgebung gehören hauptsächlich spektrale konfokale Mikroskope und multispektrale Gewebebildgebungssysteme. Das multispektrale Gewebebildgebungssystem ist ein professionelles Bildgebungssystem, das für die quantitative Analyse von Gewebeschnitten entwickelt wurde, und sein wichtigstes Merkmal ist die Erfassung von Bildspektralinformationen, die sowohl morphologische Struktur- als auch optische Kartierungsinformationen biologischer Gewebeproben liefern13,14. Jedes Pixel im Spektralbild enthält eine vollständige Spektralkurve, und jeder Farbstoff (einschließlich Autofluoreszenz) hat sein entsprechendes charakteristisches Spektrum, das die vollständige Aufzeichnung und genaue Identifizierung von gemischten und überlappenden Multilabel-Signalen ermöglicht.
In Bezug auf die Datenanalyse sind mehrfarbig markierte Proben aufgrund der morphologischen Struktur und der Bestandteile der Gewebeproben äußerst komplex. Gewöhnliche Software kann verschiedene Gewebetypen nicht automatisch identifizieren. Daher wird eine intelligente quantitative Gewebeanalysesoftware für die quantitative Analyse der Antigenexpression in bestimmten Regionen verwendet 15,16,17,18.
Vor allem hat die Multilabel-Immunfluoreszenzfärbung in Kombination mit multispektraler Bildgebung und quantitativer Pathologie-Analysetechnologie die Vorteile einer großen Anzahl von Nachweiszielen, einer effektiven Färbung und einer genauen Analyse und kann daher die Genauigkeit der histomorphologischen Analyse erheblich verbessern, die räumliche Beziehung zwischen Proteinen mit zellulärer Auflösung aufdecken und dazu beitragen, reichhaltigere und zuverlässigere Informationen aus Gewebeschnittproben zu gewinnen19 (Tabelle 1).