$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
אימונופלואורסצנציה מרובת מאוד (mIF) היא טכניקה מתקדמת המחוללת מהפכה בתחום ניתוח הרקמות בכך שהיא מאפשרת הדמיה בו-זמנית של סמנים ביולוגיים מרובים של חלבונים בתוך קטע רקמה יחיד 1,2. יכולת זו מספקת רמת פירוט ורזולוציה מרחבית שאין שני לה, שלעתים קרובות חיונית להבנת האינטראקציות בין סוגי תאים עם מורפולוגיות מורכבות בתוך מיקרו-סביבת הרקמה על פני קני מידה מרחביים מרובים3. הטכניקה חשובה במיוחד במחקר אונקולוגי, שם ניתן להשתמש בה כדי למקם סמנים ביולוגיים של גידול, מטרות תרופות חלבון, מצב החיסון המקומי ונקודת הביקורת, האינטראקציות בין סוגי תאים שונים, ואפילו דפוסי הקולוקליזציה התת-תאיים הקשורים למטבוליזם של התרופהבתוך הרקמה 4,5,6.
למרות הפוטנציאל שלה, רוב טכנולוגיות ה-mIF עדיין מתמודדות עם אתגרים משמעותיים, במיוחד באיזון בין רגישות ותפוקה לבין יכולות ריבוב. מגבלה זו קריטית במיוחד לאיתור סמנים ביולוגיים קליניים שיכולים להראות ביטוי נמוך מאוד כגון HER2 ו-PD-L1 7,8,9. כדי להבין מדוע זה כך, חיוני להבין שיטות אחרות של mIF. שיטות מסורתיות אלו סללו את הדרך לפלטפורמות mIF מתוחכמות יותר, אך הן מגיעות עם סטים משלהן של יתרונות ומגבלות.
אימונופלואורסצנציה ישירה (DIF) משתמשת בנוגדנים המצומדים ישירות לפלואורופורים, או לאוליגונוקלאוטיד המסוגל לגייס פלואורופורים10. שיטה זו פשוטה לריבוי אך סובלת מרגישות נמוכה יותר וקושי בפתרון אות מרקע רקמות או חפצי צביעה.
אימונופלואורסצנציה עקיפה (IIF) משתמשת בנוגדנים משניים שנקשרים לנוגדנים הראשוניים. זה הגדיל את האות בהשוואה ל-DIF מבוסס ראשוני. בשילוב עם עיצובים משופרים של תאי זרימה, IIF רציף יכול לזהות עד 40 סמנים ביולוגיים בבדיקה אחת 2,11. עם זאת, אלה עדיין סובלים מחוסר רגישות יחסי בהשוואה לאסטרטגיות מבוססות אנזימים להגברת אותות, כמו אלה שנמצאות בטכניקות אימונוהיסטוכימיה (IHC).
אימונופלואורסצנציה מבוססת קטליזה של אנזים נראית לרוב בשיטות IHC המשתמשות בחזרת פרוקסידאז (HRP) לתצהיר צבע כרומוגני (DAB) או פלואורסצנטי (למשל, הגברת אות טירמיד (TSA)). מכיוון שבדיקות אלו מבוססות על אותו אנזים קטליטי, רגישות הזיהוי שלהן דומה, מה שהופך את מבחני mIF מבוססי TSA רב-ספקטרליים למתאימים ליישומים קליניים 2,12. היתרון של הגברת אותות מבוססת DNA הוא דרגת הריבוב הגבוהה האפשרית תוך שמירה על הגברת אותות ומודולריות מצוינים. לעומת זאת, שיטות מבוססות HRP הן פחות מודולריות וקשות לאופטימיזציה, ודורשות מחזורי פיתוח ובדיקה נוספים של פאנלים.
אימונופלואורסצנציה של נוגדנים ברקודים ב-DNA
בדיקת ה-mIF המודגמת כאן משתמשת ב-DNA פולימראז כדי להגביר בו זמנית נוגדנים מקודדים ב-DNA, ואחריהם מחזורים של צביעה והימנעות של בדיקה מדווחת באמצעות ארבעה אוליגונוקלאוטידים פלואורסצנטיים לכל סבב הדמיה (איור 1).

איור 1: איור גרפי של פרוטוקול בדיקת אימונופלואורסצנציה מרובה. נוגדנים מצומדים לברקוד מתווספים בשלב אחד, והברקודים מוגברים בו זמנית. קבוצות של ארבעה בדיקות פלואורסצנטיות מתווספות בכל מחזור, ומאפשרות לדמיין ארבעה סמנים בבת אחת. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
תוספת נוגדנים חד-סיבובית זו והגברה חד-שלבית מפשטת מאוד את פרוטוקול הבדיקה. התהליך מתאפשר על ידי מערכות צביעה וסריקה אוטומטיות בתפוקה גבוהה, המבטיחות תוצאות הניתנות לשחזור משקופית לשקופית ומאצווה לאצווה על פני מספר רב של דגימות המשמשות במחקרים קליניים13.
אחד היתרונות העיקריים של טכנולוגיה זו הוא יכולתה לשמור על רגישות גבוהה תוך מתן אפשרות לריבוב נרחב2. זרימת העבודה גם מבטיחה שתפוקת ההדמיה תישאר גבוהה, ובכך נותנת מענה לאחת המגבלות העיקריות של טכנולוגיות mIF מרובות מאוד (למשל, > 8 סמנים ביולוגיים) למחקרים קליניים. זה חשוב במיוחד במחקר קליני, שבו וריאציות עדינות ביעדי התרופות בשפע נמוך (למשל, HER2 נמוך) בין מטופלים יכולות לספק תובנות קריטיות לגבי התגובה הטיפולית.
בנוסף לתכונות מפתח אלה, בדיקה זו מספקת גם יכולת תצורה של פאנל, יכולות הדמיה של שקופיות שלמות בתפוקה גבוהה ורזולוציה אופטית הנחוצה לחקירת תהליכים ותאים תת-תאיים, כמו גם בליטות תאיות הקשורות למקרופאגים ותאים דנדריטיים. היכולת לחקור פנוטיפים תאיים מורכבים על פני קני מידה מרחביים מרובים היא יתרון קריטי של הדמיה אופטית לעומת שיטות מבוססות ציטומטריית מסה הדמיה (IMC)2.
בעבודה זו מוצג פרוטוקול לבדיקת mIF 8-plex באמצעות מכתים אוטומטיים וסורק שקופיות שלמות. בדיקה זו כוללת פאנל של שמונה נוגדנים עיקריים: CD3, CD4, CD8, CD68, FOXP3, PD-1, PD-L1 ופאן-ציטוקרטין14. פאנל סמנים זה יאפשר פרופיל חיסוני של רקמת הגידול וזיהוי תאים הנמצאים בסביבת הגידול או הסטרומה. פרוטוקול זה משתמש במכתים שקופיות אוטומטי עבור סבבי צביעה והחלפת בדיקה ראשוניים, וניתן להשלים את הצביעה וההדמיה תוך יומיים. מוצגות גם שיטות לאימות בדיקת mIF וביצוע ניתוח של התמונות המתקבלות.