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L'amplificazione del segnale della tiramina (TSA), che ha una storia di oltre 20 anni, è una classe di tecniche di analisi che utilizzano la perossidasi di rafano (HRP) per la marcatura in situ ad alta densità di antigeni bersaglio ed è ampiamente applicata nei saggi di immunoassorbimento enzimatico (ELISA), nell'ibridazione in situ (ISH), nell'immunoistochimica (IHC) e in altre tecniche per la rilevazione di antigeni biologici. migliorare in modo sostanziale la sensibilità del segnale rilevato1. La colorazione policromatica opalina basata sulla tecnologia TSA è stata recentemente sviluppata e ampiamente utilizzata in diversi studi 2,3,4,5. La colorazione tradizionale a immunofluorescenza (IF) fornisce ai ricercatori uno strumento semplice per il rilevamento e il confronto della distribuzione delle proteine nelle cellule e nei tessuti di vari organismi modello. Si basa sul legame anticorpo-antigene-specifico e comprende approcci diretti e indiretti6. L'immunocolorazione diretta prevede l'uso di un anticorpo primario coniugato con fluorofori contro l'antigene di interesse, che consente la rilevazione diretta della fluorescenza utilizzando un microscopio a fluorescenza. L'approccio di immunocolorazione indiretta prevede l'applicazione di un anticorpo secondario coniugato con fluorofori contro l'anticorpo primario non coniugato 6,7.
I metodi tradizionali di colorazione a immunofluorescenza a etichetta singola possono colorare solo uno, due o, in alcuni casi, tre antigeni nei tessuti, il che rappresenta una delle principali limitazioni nell'estrazione delle ricche informazioni contenute nelle sezioni di tessuto. L'interpretazione dei risultati quantitativi dipende spesso dall'osservazione visiva e dalla quantificazione accurata da parte di software di imaging, come ImageJ. Esistono limitazioni tecniche, come la restrizione delle specie di anticorpi, i segnali deboli dell'etichetta fluorescente e la sovrapposizione dei colori dei coloranti fluorescenti (Tabella 1). La tecnica Opal multiplex IHC (mIHC) si basa sulla derivazione TSA, che consente la colorazione multiplex e la marcatura differenziale di più di 7-9 antigeni sulla stessa sezione di tessuto, senza restrizioni sull'origine dell'anticorpo primario, ma richiede un'elevata specificità dell'anticorpo corrispondente contro l'antigene. La procedura di colorazione è simile a quella della normale colorazione a immunofluorescenza, ad eccezione di due differenze: ogni ciclo di colorazione prevede l'uso di un solo anticorpo e viene aggiunta una fase di eluizione dell'anticorpo. Gli anticorpi legati all'antigene da legami non covalenti possono essere rimossi mediante eluizione a microonde, ma il segnale fluorescente TSA legato alla superficie dell'antigene da legami covalenti viene mantenuto.
Le molecole di tiramina (T) attivate marcate con il colorante sono altamente arricchite a livello dell'antigene bersaglio, consentendo un'efficiente amplificazione del segnale fluorescente. Ciò consente la marcatura diretta dell'antigene senza interferenze anticorpali e quindi la marcatura multicolore può essere ottenuta dopo più cicli di colorazione 8,9,10 (Figura 1). Sebbene questa tecnologia produca immagini affidabili e accurate per lo studio della malattia, la creazione di un'utile strategia di colorazione con immunoistochimica fluorescente multiplex (mfIHC) può richiedere molto tempo e impegnatività a causa della necessità di un'ampia ottimizzazione e progettazione. Pertanto, questo protocollo del pannello multiplex è stato ottimizzato in un coloratore IHC automatizzato con un tempo di colorazione più breve rispetto a quello del protocollo manuale. Questo approccio può essere applicato e adattato direttamente da qualsiasi ricercatore per studi di immuno-oncologia su campioni di tessuto umano fissati in formalina e inclusi in paraffina (FFPE)11. Inoltre, i metodi per la preparazione dei vetrini, l'ottimizzazione degli anticorpi e la progettazione multiplex saranno utili per ottenere immagini robuste che rappresentino accurate interazioni cellulari in situ e per abbreviare il periodo di ottimizzazione per l'analisi manuale12.
L'mfIHC comprende principalmente l'acquisizione di immagini e l'analisi dei dati. In termini di acquisizione di immagini, i campioni colorati con complessi marcati multicolore devono essere rilevati con apparecchiature di imaging spettrale professionali per identificare i vari segnali di colore misti e ottenere immagini ad alto rapporto segnale-rumore senza interferenze dovute all'autofluorescenza dei tessuti. Le attuali apparecchiature per l'imaging spettrale comprendono principalmente microscopi confocali spettrali e sistemi di imaging tissutale multispettrale. Il sistema di imaging tissutale multispettrale è un sistema di imaging professionale progettato per l'analisi quantitativa di sezioni di tessuto e la sua caratteristica più importante è l'acquisizione di informazioni spettrali di immagine, che forniscono sia informazioni sulla struttura morfologica che sulla mappatura ottica di campioni di tessuto biologico13,14. Ogni pixel nell'immagine spettrale contiene una curva spettrale completa e ogni colorante (compresa l'autofluorescenza) ha il suo spettro caratteristico corrispondente, che consente la registrazione completa e l'identificazione accurata di segnali multietichetta misti e sovrapposti.
In termini di analisi dei dati, i campioni marcati multicolore sono estremamente complessi a causa della struttura morfologica e delle cellule costituenti i campioni di tessuto. Il software ordinario non è in grado di identificare automaticamente i diversi tipi di tessuto. Pertanto, il software intelligente di analisi quantitativa dei tessuti viene utilizzato per l'analisi quantitativa dell'espressione dell'antigene in regioni specifiche 15,16,17,18.
Soprattutto, la colorazione a immunofluorescenza multimarca fusa con l'imaging multispettrale e la tecnologia di analisi patologica quantitativa presenta i vantaggi di un gran numero di bersagli di rilevamento, di una colorazione efficace e di un'analisi accurata, e può quindi migliorare significativamente l'accuratezza dell'analisi istomorfologica, rivelare la relazione spaziale tra le proteine con risoluzione a livello cellulare e aiutare a estrarre informazioni più ricche e affidabili da campioni di sezioni di tessuto19 (Tabella 1).