방법 논문

항체 생체내 분포를 연구하기 위한 In Vivo Immunofluorescence 국소화 방법

2025년 7월 8일

이 논문에서

초록

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출처: Wischhusen, J. C., et al. 암 연구에서 치료 및 진단 항체 생체 분포 평가를 위한 생체 내 면역형광 국소화. J. Vis. 특급 (2019).

이 동영상은 유방암의 쥐 모델에서 종양 표적 항체의 생체 내 분포를 연구하기 위한 IVIL(in vivo immunofluorescence localization) 기술을 보여줍니다. 마우스에 종양 특이적 항체를 정맥 주사하면 종양을 외과적으로 분리하고 종양 조직 내 항체의 국소화를 생체 외 면역 염색을 통해 확인합니다.

프로토콜

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동물 모델과 관련된 모든 절차는 지역 기관 동물 관리 위원회와 JoVE 수의학 검토 위원회에서 검토되었습니다.

1. 유방암 발병의 형질전환 마우스 모델

  1. 진행하기 전에 촉진 또는 캘리퍼스 측정을 통해 적절한 종양 성장을 위해 원하는 암 모델의 마우스를 관찰합니다.
    메모: 여기에서는 유방암 발병의 형질전환 쥐 모델(FVB/N-Tg(MMTV-PyMT)634Mul/J)(MMTV-PyMT)을 사용하였다. 이 동물들은 각 유선에서 생후 6주에서 12주 사이에 자발적으로 침습성 유방암이 발생합니다. 정상 유선은 전이유전자 음성, 연령이 일치하는 새끼의 대조군으로 사용되었습니다.

2. 특이 및 비특이적 항체 제제의 정맥 주사

  1. 탈염 컬럼(예: PD-10)에서 토끼 항-마우스 B7-H3 및 토끼 면역글로불린 G(IgG) 이소타입 제어 항체를 정제하여 제조업체 지침에 따라 방부제 및 저장 버퍼를 제거합니다.
    메모: 일부 항체는 Protein-A 아가로스 비드 기반 프로토콜로 추가 정제가 필요할 수 있습니다.
  2. 개별 마이크로 원심분리기 튜브에서 각 항체 접합체 33μg의 부분 표본 투여량.
    메모: 투여되는 제제의 용량은 응용 프로그램에 따라 다를 수 있으며 항체 접합체가 일상적으로 사용되는 용량과 일치합니다. 동물 안전을 위해 부피가 100μL 이상인 경우 항체 용액의 농도가 필요합니다.
  3. 조직 채취 전 원하는 시점(여기서는 96시간)에 2L/분의 속도로 산소가 흐르는 2% 이소플루란으로 종양 보유 동물을 마취하고 37°C의 가열된 스테이지에 놓습니다. 시술 전에 적절한 마취 수준에 도달했는지 확인하기 위해 발가락 꼬집기를 수행합니다.
  4. 항체 용액의 꼬리 정맥 접종을 준비하기 위해서는 동물의 꼬리를 알코올 물티슈로 3회 닦아 소독합니다. 꼬리 정맥을 약 30초 동안 열 패드로 따뜻하게 하여 꼬리 정맥을 확장시킵니다. 동물 전체를 가열하지 마십시오. 열 패드를 제거한 후 알코올 천으로 꼬리를 한 번 더 닦습니다.
  5. 27G 꼬리 정맥 카테터를 사용하여 두 개의 측면 꼬리 정맥 중 하나에 나비 바늘을 삽입하고 삽입 된 바늘로 꼬리를 수술 테이프 조각으로 조심스럽게 무대에 고정합니다.
    메모: 카테터로 들어가는 눈에 보이는 혈액 역류는 꼬리 정맥 내에서 바늘의 적절한 위치를 나타냅니다.
  6. 25μL의 멸균 인산염 완충 식염수(PBS)로 카테터를 플러시한 다음 인슐린 주사기를 사용하여 항체 용액을 카테터에 주입합니다. 25μL의 멸균 PBS로 카테터를 다시 한 번 세척합니다.
  7. 꼬리에서 바늘을 제거하고 압력을 가하여 출혈을 멈춥니다.
  8. 마취를 끄고 완전히 깨어날 때까지 동물에게 고통의 징후가 없는지 관찰합니다.

3. 표적 종양 조직의 수집 및 준비

  1. 원하는 시점에서, 수용 가능한 제도적 절차에 따라 동물을 인도적으로 안락사시키며, 여기서 챔버 변위 유량이 10-30% 부피/분
    인 압축 가스 탱크에서 100% CO2를 점진적으로 흡입합니다. 메모: IVIL 기술의 일부 응용 분야는 자유롭게 순환하는 항체를 제거하기 위해 PBS를 사용한 심장 관류에 의한 안락사를 필요로 합니다.
  2. 호흡 및 심장 운동 중단, 발가락 끼임 반응 부족, 점막의 회색화를 통한 인도적 안락사를 확인한 후 다음과 같이 수술용 가위와 집게를 사용하여 종양 조직을 절제합니다.
    1. 마우스를 누운 자세로 눕히고 꼬리에 가장 가까운 유선(5번째) 사이의 피부층 만 집게로 잡고 수술용 가위로 작게 절개합니다.
    2. 닫힌 가위를 절단 부위에 넣고 끝을 천천히 열어 밑에 있는 복벽막에서 피부를 조심스럽게 분리하여 손상되지 않도록 합니다.
    3. 복부를 수직으로 절개하여 내막에서 피부를 계속 분리합니다. 제3 유선과 제4 유선(Madmary glands between the third and fourth mammary glands) 사이에서 복부를 가로질러 수평으로 절단하여 피부를 후퇴시키고 유선을 시각화할 수 있도록 합니다.
      메모: 유선과 땀샘은 표면적으로 피부 아래에 위치합니다.
    4. 집게로 각 종양이나 정상선을 잡고 수술용 가위를 사용하여 부착된 피부를 조심스럽게 잘라냅니다.
  3. 절제된 조직을 일회용 조직 기본 주형에 넣고, 사전 라벨링하고 최적 절단 온도(OCT) 매립 매체로 채운 다음, 드라이 아이스에 올려 주형을 빠르게 동결합니다. off-target 전달을 연구하려면 다른 관심 조직 또는 기관(예: 간 또는 폐)을 절제합니다.
    메모: 이 시점에서 프로토콜을 일시 중지하려면 진행할 준비가 될 때까지 동결 조직 블록을 -80°C에서 보관하십시오.
  4. 저온 유지 장치를 사용하여 10μm 두께의 동결 조직 블록을 절단하고 인접한 절편을 사전 라벨링된 접착 유리 슬라이드에 놓습니다.
    메모: 이 시점에서 프로토콜을 일시 중지하려면 계속 진행할 준비가 될 때까지 -80°C에서 슬라이드를 보관하십시오.

4. Ex vivo 염색 프로토콜

참고: 형광 현미경 이미지 간의 정량적 비교를 위해 모든 슬라이드는 동일한 준비된 용액으로 동시에 염색됩니다.

  1. OCT를 제거하기 위해 실온 PBS로 냉동 조직 슬라이드를 5분 동안 헹굽니다.
  2. 염색하는 동안 필요한 용액의 양을 줄이기 위해 소수성 장벽 펜으로 조직 단면을 구분합니다.
    메모: 펜이 조직 샘플 위로 흐르지 않도록 주의하십시오.amp슬라이드에서 조직을 제거하거나 영향을 받는 조직 부분의 적절한 염색을 방해할 수 있습니다. 조직 부분이 어떤 지점에서도 탈수되지 않도록 하십시오.
  3. 조직 절편을 4% 파라포름알데히드 용액으로 5분 동안 고정합니다.
  4. PBS에서 슬라이드를 5분 동안 헹굽니다.
  5. PBS에서 0.5% Triton-X 100으로 조직 절편을 15분 동안 투과시킵니다.
  6. PBS에서 슬라이드를 5분 동안 헹굽니다.
  7. 실온에서 1시간 동안 PBS(차단 용액)에서 3% w/v 소 혈청 알부민(BSA) 및 5% v/v 염소 혈청으로 조직을 차단합니다.
    메모: 차단 용액 혈청을 2차 항체 숙주 동물에 일치시킵니다.
  8. PBS에서 슬라이드를 5분 동안 헹굽니다.
  9. 원하는 경우 기록을 보관하는 1차 항체, 즉 일반적인 핵(예: DAPI), 혈관(예: CD31) 또는 세포질 마커(예: actin)로 절편을 배양합니다. 여기서, 1:100 희석된 랫드 안티 마우스 CD31(혈관 마커)을 제조업체의 지침에 따라 슬라이드 트레이에서 탈수로부터 보호된 4°C에서 밤새 차단 용액에 사용했습니다.
    메모: 1차 항체 또는 항체 접합체를 추가로 추가하지 마십시오. 주입되어 in vivo 조직에 축적되도록 방치된 접합체는 1차 항체로 작용합니다.
  10. PBS에서 슬라이드를 5분 동안 헹굽니다., 매번 PBS를 변경하면서 세 번 헹굽니다.
  11. 1차 항체를 라벨링하기 위해 슬라이드를 2차 항체로 배양합니다. 이 응용 분야의 경우, AlexaFluor-546 접합 염소 항토끼 항체(1:200 희석, 제조업체 지침에 따라 최적화됨)를 사용하여 항-B7-H3 항체를 시각화하고 AlexaFluor-488 염소 항-쥐 2차 항체(1:200 희석, 제조업체 지침에 따라 최적화)를 차단 용액에서 방출 용액에 넣고 슬라이드 트레이에서 실온에서 1시간 동안 CD31을 시각화합니다.
    메모: 2차 항체는 동일한 숙주 동물에서 유래하지만 2차 항체의 친화력과 각 1차 항체의 숙주 종과 일치합니다. 슬라이드는 이 시점부터 빛으로부터 보호됩니다.
  12. PBS에서 슬라이드를 5분 동안 헹굽니다., 매번 PBS를 변경하면서 세 번 헹굽니다.
  13. 장착 매체 한 방울을 조직 슬라이스 중앙에 바르고 기포가 갇히지 않도록 커버슬립을 조심스럽게 놓습니다.
  14. 커버슬립의 가장자리를 투명한 매니큐어로 밀봉하고 건조시킵니다.
    메모: 이 시점에서 최대 일주일 동안 프로토콜을 일시 중지하려면 진행할 준비가 될 때까지 슬라이드를 -20°C에서 보관하십시오.

5. 컨포칼 현미경 이미징 및 정량적 이미지 분석

참고: 컨포칼 현미경 및 이미징 매개변수 준비는 사용되는 컨포칼 시스템에 따라 다릅니다. 여기에 사용된 현미경은 상업적으로 구매했으며(예: Zeiss LSM 510 Meta 시스템) 관련 수집 소프트웨어(예: Zen 2009)를 사용했습니다. 그러나 이러한 단계 중 다수는 모든 컨포칼 현미경에 적용되며 기본적인 컨포칼 현미경 지식을 가정합니다.

  1. 시스템을 켜고 예열한 후 원하는 대물렌즈를 선택합니다. 여기서는 20x(개구수 = 0.8) 대물렌즈가 사용되었습니다.
  2. 포지티브 컨트롤 슬라이드를 로드하고 커버슬립 다운하여 가장 밝은 신호에 대한 최적화를 설정할 수 있습니다. 빨간색 채널의 이미징, 라이브 이미징 모드에서 샘플에 시스템 초점을 맞춥니다.
  3. 사용된 각 레이저 채널에 대해 다음과 같이 레이저 강도, 마스터 게인 및 핀홀 크기를 최적화합니다.
    1. 이미징을 위해 연속 모드로 전환합니다.
    2. LUT(Look Up Table) 히스토그램을 모니터링하면서 Laser Intensity(레이저 출력 제어) 및 Gain(Master)(광전자 증배관의 전압 제어) 슬라이드 바를 최적화합니다. 픽셀을 포화시키지 않고 히스토그램의 동적 범위가 채워질 때까지 이 두 설정을 조정합니다.
      메모: 레이저 강도가 너무 높으면 광표백이 발생합니다. 게인(마스터)이 너무 높으면 이미지에 노이즈가 발생합니다. 이상적으로는 게인(마스터)이 해당 범위의 중간에 있습니다.
    3. 핀홀을 가장 높은 해상도와 가장 얇은 z 슬라이스를 제공하는 1AU(Airy Unit)로 설정합니다.
    4. 디지털 오프셋 막대를 밀어 LUT 히스토그램의 노이즈 플로어를 최소화하여 진정한 검은색 배경을 만듭니다.
      메모: 각 레이저 채널과 대물렌즈에 대해 현미경 설정이 최적화되면 이미징 세션 내내 그리고 모든 슬라이드의 이미징에 대해 일관되게 유지하여 슬라이드 간의 정량적 비교가 가능합니다.
  4. Acquisition Mode 탭의 Averaging에서 원하는 NumberBit Depth를 선택합니다. 최적 버튼을 클릭하여 최적의 픽셀 크기를 설정합니다.
  5. Snap 획득 버튼을 사용하여 고품질 이미지를 수집합니다. 여기에서는 종양 내에서 무작위 시야를 선택했지만 다른 관심 영역(혈관, 종양 가장자리, 침투 깊이 등)에 다른 관심 영역이 적용될 수 있습니다.
  6. 오프라인 처리 및 정량화를 위해 컨포칼 소프트웨어에서 사용하는 형식(여기서는 ".lsm")으로 이미지 파일을 저장합니다.
    메모: 동일한 세션 동안 모든 슬라이드가 이미지화되지 않은 경우 설정을 저장하고 다음 방문 시 다시 로드하지만 광표백으로 인해 동일한 슬라이드를 다시 이미징하는 것은 권장되지 않습니다.
  7. 정량적 형광 강도 측정을 수행합니다. Fiji(Fiji Is Just ImageJ 소프트웨어)를 열고 .lsm 이미지 파일을 상태 표시줄로 끌어 로드합니다.
  8. 색상 채널 데이터를 분할합니다. 이미지 > 스택 > 분할 채널로 이동합니다.
  9. 필요에 따라 형광 이미지를 전처리하거나, 즉, 배경 신호를 빼거나(Process > Subtract Background) 필터링 방법을 통해 노이즈를 줄입니다.
  10. 신호 강도에 대한 임계값을 설정하여 기준 단백질(혈관, 핵, 세포 염색)에 해당하는 색상 채널을 분할합니다(이미지 > Adjust > Threshold).
    메모: 수동 임계값 적용은 이미지 분석에 주관성을 도입하므로 자동화된 임계값 지정 알고리즘을 사용하거나 이미지 히스토그램을 참조하면 이미지 분석 결과의 편향을 줄일 수 있습니다.
  11. 이 임계값을 사용하여 이진 마스크(Process > Binary > Convert to Mask)를 만듭니다.
  12. 마스크 내에서 ROI를 측정하고 레이블을 지정합니다(Analyze > Analyze Particles를 > Add to Manager > OK를 선택합니다).
  13. 관심 항체에 해당하는 색상 채널에 ROI를 적용합니다(채널 이미지 클릭, > 도구 분석 > ROI 관리자 > 측정). 이렇게 하면 마스크 ROI가 항체 이미지에 적용되고 결과 창에서 라벨 섹션에 대한 이미지 측정값이 제공됩니다. 결과 저장 창(파일 > 저장).
  14. 여기에 설명된 대로 평균 형광 강도와 같은 원하는 관심 통계량을 계산합니다.
  15. 슬라이드 세트 내의 각 이미지에 대해 모든 처리 단계를 동일하게 수행합니다. 큰 이미지 배치에 대해 이 작업을 자동으로 수행하는 매크로를 만듭니다.
  16. 정량적 측정 후에만 이미지를 표시하려면 정성적 이미지 조정을 적용하여 모든 슬라이드에서 최소, 최대, 밝기 및 대비를 동일한 수준으로 조정하여 생체 분포 패턴의 시각화를 최적화합니다(이미지 > 밝기/대비 조정 >).
  17. 이미지 유형(이미지 > 유형 > RGB 색상)을 변환하고 프리젠테이션 및 출판물에 사용하기 위해 .tiff(파일 > > Tiff 저장 등)과 같은 무손실 이미지 유형으로 파일을 저장합니다.

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공개 사항

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선언된 이해 상충이 없습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
동물 모델
FVB / N-Tg (MMTV-PyMT) 634Mul / J잭슨 연구소2374암컷, 생후 4-6주
동물 취급 용품
27G 카테터비주얼소닉주문하려면 전화주세요Vevo MicroMarker 꼬리 정맥 접근 캐뉼레이션 키트
알코올 물티슈피셔 사이언티픽제22-246073
거즈 스폰지 (4 "x 4"16 플라이)카디널 헬스(Cardinal Health)2913
히트 램프모건빌 사이언티픽HL0100
이소플루란Henry Schein 동물 건강29404
안과 연고피셔 사이언티픽NC0490117
수술용 테이프3엠1530-1
조직 수집
일회용 베이스 몰드피셔 사이언티픽제22-363-556
최적 절삭 온도(OCT) 매체피셔 사이언티픽제23-730-571
외과 런던 겸자정밀 과학 도구11080-02
외과 용 가위정밀 과학 도구14084-08
항 체
AlexaFluor-488 염소 항쥐 IgG생명 기술A-11006
AlexaFluor-546 염소 항토끼 IgG생명 기술A-11010
AlexaFluor-594 염소 항인간 IgG생명 기술A11014
인간 IgG 동형 제어Novus 생물학적 제제NBP1-97043
인간화 항네트린-1 항체네트리스 제약contact@netrispharma.com
토끼 안티 마우스 CD276 (B7-H3)아브캠AB134161EPNCIR122 클론
쥐 안티 마우스 CD31BD 바이오사이언스550274MEC 13.3 클론
시약
소 혈청 알부민(BSA)시그마-알드리치A2153-50지
클리어 매니큐어모든 지역 약국
인도 시아닌 그린 - NHS인트레이스 메디컬ICG-NHS 에스테르
장착 매체써모피셔 사이언티픽TA-006-FM
노멀 염소 세럼피셔 사이언티픽ICN19135680
파라포름알데히드(PFA)피셔 사이언티픽AAJ19943K2
멸균 인산염 완충 식염수(PBS)써모피셔 사이언티픽14190250
트리톤-X 100시그마-알드리치T8787
공급
접착 유리 슬라이드폭스바겐제48311-703
탈염 컬럼피셔 사이언티픽Tel.: 45-000-148
유리 커버 슬립피셔 사이언티픽12-544지
소수성 배리어 펜테드 펠라22311
마이크로 원심분리기 튜브피셔 사이언티픽05-402-25
슬라이드 염색 트레이폭스바겐87000-136
소프트웨어
피지LOCI, UW-매디슨.버전 4.0https://fiji.sc/
년 호 년 년 년 호 호 년 년 (영어) 호 년

재인쇄 및 허가

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