출처: 토마스 채피1,토마스 에스 그리피스2,3,4,캐스린 엘 슈베르트페거1,3,4
1 미네소타 대학교 미니애폴리스 대학교, MN 55455
2 미네소타 대학교 비뇨기과, 미니애폴리스, MN 55455
3 Masonic 암 센터, 미네소타 대학, 미니애폴리스, MN 55455
4 면역학 센터, 미네소타 대학, 미니애폴리스, MN 55455
조직 단면의 병리학적 분석은 정상적인 조직 구조에 대한 더 나은 이해를 얻고 질병의 메커니즘에 대한 우리의 이해에 기여하기 위해 사용될 수 있습니다. 조직 생검은 환자또는 생체 내 실험에서 종종 포름알데히드 또는 파라핀 왁스에 포함시킴으로써 보존됩니다. 이렇게 하면 장기 저장 및 조직을 단면화할 수 있습니다. 조직은 마이크로토메를 사용하여 얇은 (5 μm) 섹션으로 절단되고 단면도는 유리 슬라이드에 부착됩니다. 조직 섹션은 조직 섹션 내의 특정 단백질의 검출을 허용하는 항체로 얼룩질 수 있습니다. 형광에 결합 된 항체로 염색 (또한 형광으로 알려진) – 레이저에 의해 흥분 할 때 특정 파장에서 빛을 방출 하는 화합물 -면역 형광으로 알려져 있다. 단면 내에서 단백질을 검출하는 기능은 조직 내의 세포 유형 이질성, 특정 신호 경로의 활성화 및 바이오마커의 발현과 같은 정보를 제공할 수 있다. 사용된 형광과 분석에 사용할 수 있는 현미경의 유형에 따라 여러 색상을 사용할 수 있으며, 이를 통해 표적의 멀티플렉스 분석을 가능하게 합니다.
다음 프로토콜은 파라핀 임베디드 조직 섹션의 면역 형광 염색에 관여하는 기본적인 단계를 간략하게 설명합니다. 이 프로토콜은 조직의 고정, 파라핀 포함 과정 또는 조직의 단면에 대한 세부 사항을 포함하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 조직이 단면화되고 유리 슬라이드에 놓이면 일련의 등급에 대한 에탄올 (EtOH) 배큐어를 통해 수화됩니다. 단면도는 조직 단면에 항체의 비특이적 결합을 감소시키기 위하여 차단 시약으로 배양됩니다. 그 때 단면도는 불소로 직접 표지될 지도 모르거나 아닐 지도 모르다 1 차적인 항체로 배양됩니다. 1차 항체가 직접 표지되지 않으면, 단면도는 불소로 표지된 이차 항체로 인큐베이션됩니다. 상이한 항체는 다른 염색 조건을 요구할 수 있고, 따라서 항체의 최적화를 위한 제안이 포함되어 있습니다. 모든 언바운드 항체를 제거하기 위해 세척한 후, 슬라이드는 DAPI를 함유한 미디어와 함께 장착되어 핵을 형광으로 표시합니다. 마운팅 미디어가 건조되면 슬라이드는 다른 형광을 감지 할 수있는 레이저현미경을 사용하여 이미지를 이미지화 할 수 있습니다.
1. 셋업
2. 프로토콜
3. 데이터 분석 및 결과
세포내 단백질의 기능은 주로 세포 내의 적절한 국소화에 달려 있습니다. 면역형광 현미경검사는 형광염료를 사용하여 단백질이 세포 내부를 시각화할 수 있는 방법입니다. 형광염은 형광염으로, 이는 특이적 파장에서 광에너지를 흡수한 다음, 배출이라고 하는 다른 파장에서 에너지를 즉시 방출하는 분자이다.
형광염료는 표적 특이적 항체에 접합되고 면역염색에 의한 배양된 세포 또는 조직으로 소개된다. 이 1 차적인 항체가 관심있는 단백질에 결합할 때, 단백질은 형광염으로 표지됩니다. 대안적으로, 형광염은 1차 항체 대신 이차 항체에 공각될 수 있고, 이차 항체는 표적을 표지하기 위해 단백질 1차 항체 복합체에 결합한다. 그 후, 샘플은 형광 라벨링을 보존하기 위해 안티페이드 장착 배지에서 밀봉되고 형광 현미경에 대한 이미징을 준비합니다.
형광 현미경은 강력한 광원을 갖추고 있습니다. 광선은 먼저 여기 필터를 통과하여 여기 파장의 빛만 통과할 수 있습니다. 흥분 광은 비열 거울 또는 빔 스플리터라고 불리는 특수 거울에 도달하며, 이는 객관적인 렌즈쪽으로 여기 파장을 선택적으로 반영하도록 설계되었습니다. 그런 다음 렌즈는 샘플의 작은 영역에 빛을 집중시습니다. 시료에 도달하면 빛은 형광을 자극하고 다른 파장에서 빛 에너지를 방출합니다. 이 빛은 객관적인 렌즈를 통해 이색 거울로 다시 전달됩니다. 방출 파장이 여기 파장과 다르기 때문에, 이색 거울은 방출 광이 통과할 수 있게 합니다. 그런 다음, 방출 필터라고 하는 제2 필터를 통과하여 존재할 수 있는 다른 파장의 빛을 제거합니다. 그 후, 광선은 이제 접안또는 카메라에 도달하여 특정 형광에서 방출된 빛으로 생성된 확대된 이미지를 제시합니다. 이 이미지는 세포 내의 관심 있는 단백질의 위치를 나타낸다.
DNA 결합 형광염은 세포 내의 기준점으로 핵을 표지하는 면역 염색과 함께 종종 사용됩니다. 여러 가지 다른 형광은 다른 여기 방출 파장을 가진, 단백질의 국소화를 비교하기 위하여 동일 견본 내의 다른 단백질을 위해 이용될 수 있습니다.
이 비디오는 형광 현미경에 샘플을 이미징 한 다음 조직 샘플에 관심있는 단백질의 면역 형광 염색 절차를 보여줍니다.
염색 과정을 시작하기 전에 포함 과정에서 탈수된 섹션은 재수화되어야 합니다. 이렇게 하려면 먼저 슬라이드를 슬라이드 홀더에 넣은 다음 슬라이드를 100% Xlene isomers에 완전히 잠급합니다. 슬라이드가 3분 동안 인큐베이션되도록 허용합니다. 그런 다음 용기에서 슬라이드를 제거하고 종이 타월로 여분의 자일렌을 닦아 신선한 용기에 새 자일렌 목욕에 넣고 3 분 동안 추가로 넣습니다. 신선한 자일렌과 함께 새 용기에 매번 이 배양을 반복하고 새 용기로 옮기기 전에 종이 타월로 슬라이드를 닦아 총 3 개의 인큐베이션을 반복하십시오. 다음으로, 100% 에탄올부터 2분 동안 시작하여 일련의 등급에 있는 에탄올 솔루션에서 섹션을 배양합니다. 슬라이드 랙을 종이 타월로 닦고 슬라이드를 100% 에탄올의 새 용기로 2분 간 전달합니다. 종이 타월로 세척, 여분의 에탄올을 닦아 내고 지정된 시간 동안 에탄올 농도가 표시된 다음 슬라이드를 새로운 욕조로 옮기는 주기를 계속하십시오. 최종 에탄올 세척 후, 여분의 용액을 흔들어 5 분 동안 1X PBS에서 슬라이드를 배양.
염색 프로세스를 시작하려면 먼저 PAP 펜으로 섹션을 동그라미하여 버퍼가 커버해야 하는 최소 영역을 식별합니다. 섹션이 슬라이드에 명확하게 표시되면 각 슬라이드에 100 마이크로리터의 블로킹 버퍼를 추가하여 전체 단면 표면을 덮습니다. 조직이 블로킹 버퍼로 덮여 난 후 슬라이드를 가습 챔버에 놓습니다. 슬라이드를 실온에서 1시간 동안 인큐베이션하도록 둡니다.
원하는 인큐베이션 시간에 따라 슬라이드에서 배수하여 차단 버퍼를 제거합니다. 다음으로, 1차 항체를 차단 버퍼에서 희석한다. 1:100 희석의 경우, 1.5 밀리리터 원심분리기 튜브에 990 마이크로리터의 블로킹 버퍼를 넣고, 1차 항체의 마이크로리터10을 동일한 튜브에 넣습니다. 한 슬라이드를 컨트롤로 레이블을 지정한 다음 블로킹 버퍼의 마이크로리터 100개를 추가합니다. 이 대조는 이차 항체의 비특이적 결합을 식별하는 데 도움이 될 것이다. 이제 나머지 슬라이드에 1차 항체 버퍼100 마이크로리터를 추가합니다. 어둠 속에서 섭씨 4도의 가습실에서 하룻밤 사이에 구역을 배양합니다.
하룻밤 잠복에 따라 챔버에서 섹션을 제거하고 각 슬라이드에서 기본 항체와 차단 버퍼를 제어에서 배출합니다. 슬라이드를 슬라이드 랙에 넣은 다음 1X PBS에서 각각 10분 동안 세 번 세척합니다. 슬라이드가 1X PBS에서 세척하는 동안, 차단 버퍼에 이차 항체를 희석. 1:200 희석의 경우, 1.5 밀리리터 튜브에 995 마이크로리터의 블로킹 버퍼를 넣고 동일한 튜브에 이차 항체의 5마이크로리터를 넣습니다. 대조군을 포함한 모든 섹션에 이차 항체를 추가하고 빛으로부터 보호되는 가습 챔버에서 1시간 동안 배양합니다. 타이머가 울리면 인큐베이터에서 슬라이드를 제거합니다. 이차 항체를 단면도에서 배출합니다. 보조 항체가 제거되면 슬라이드를 슬라이드 랙에 넣고 1X PBS에 슬라이드를 10분 동안 완전히 잠급하여 빛으로부터 보호합니다. 이 워시를 세 번 반복하여 각 세척에 신선한 1X PBS를 사용하십시오. 세차장에 따라 각 슬라이드에 DAPI가 포함된 장착 매체 를 2~3방울 떨어뜨리고 샘플에 유리 커버슬립을 놓습니다. 형광 범위를 사용하여 섹션을 이미징하기 전에 어두운 곳에서 밤새 건조 슬라이드를 허용합니다.
이미징 중에 이미지 캡처의 세부 사항은 사용 가능한 특정 현미경 및 소프트웨어에 따라 달라집니다. 그러나 이 특정 예제에서는 소프트웨어 라이카 응용 프로그램 제품군, 버전 3. 도 8, 분석을 수행하는 데 사용된다. 이 프로그램을 사용하여 획득 탭과 이미지 오버레이 획득 모드를 클릭하여 DAPI 및 RFP를 모두 활성화합니다. 다음으로 소프트웨어에 정의된 기본 설정을 사용하여 초기 설정을 사용한 다음 노출 시간과 게인을 수정하여 밝기를 최적화하여 DAPI 및 RFP 모두에 대한 노출, 게인 및 감마를 조정하여 최소한의 최적의 설정은 샘플의 이미지 채도 및 광표백을 방지하는 것이 바람직하다는 점을 명심하십시오. 감마는 이미지의 어두운 영역을 최적화하기 위해 수정할 수 있습니다.
설정이 조정되면 오버레이 획득 버튼을 눌러 DAPI 및 RFP 노출의 오버레이 이미지를 만듭니다. 이 예는 입증된 기술을 사용하여 포착된 마우스 유방 종양 섹션을 나타내며, 항체 F4/80으로 염색되어 대식세포 및 기타 골수성 세포에 적색으로 묘사된 항원을 검출합니다. DAPI 함유 마운팅 미디어가 사용되었기 때문에 핵은 파란색으로 표시됩니다. 이미징의 데이터는 조직 섹션 내의 단백질의 강도 및 국소화에 관한 정보를 제공할 것이다.
예를 들어, F4/80으로 염색된 종양의 이미지에서, 이러한 항원표면 염색이 관찰된다. 이러한 데이터는 또한 조직 섹션 내의 특정 세포 집단의 주파수에 관한 정보를 제공할 수 있다. 이는 양색스테인드 셀의 수를 계산하여 정량화할 수 있으며, 여기에 빨간색으로 도시된 총 세포 집단과 비교하고, 파란색으로 표시되고, 다음 방정식을 사용하여 주파수를 계산한다.
그림 1: 유방 종양 섹션의 F4/80 염색. 고정 후 마우스 유방 종양은 항 F4/80으로 단면화되고 염색되고 DAPI 함유 마운팅 미디어를 사용하여 장착되었습니다. 염색은 세포 표면 F4/80에 의해 빨간색으로 염색에 의해 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
이미징에서 얻은 데이터는 조직 섹션 내에서 관심 있는 단백질의 발현의 강도 및 국소화에 관한 정보를 제공할 것이다. 검사되는 단백질에 따라, 이 데이터는 또한 조직 단면도 내의 특정 세포 집단의 주파수에 관하여 정보를 제공할 수 있었습니다. 이것은 긍정적으로 얼룩진 세포의 수를 계산하고 총 세포 집단과 비교하여 정량화될 수 있습니다.
면역 형광은 조직 섹션의 맥락 내에서 단백질 발현 및 국소화의 조사를 허용합니다. 이 기술은 정상 및 병든 조직에서 단백질 국소화 또는 세포 수를 검토해서 조직의 맥락에서 조직이 어떻게 변화하는지 이해하는 데 사용할 수 있습니다. 지역화 또는 식 패턴의 변경 내용을 결정하 고 샘플의 특정 특성에 연결 될 수 있습니다.
The function of a protein in a cell is largely dependent on its proper localization within the cell. Immunofluorescence microscopy is a method by which a protein can be visualized inside cells using fluorescent dyes. A fluorescent dye is a fluorophore, that is a molecule that absorbs light energy at a specific wavelength by a process called excitation, and then immediately releases the energy at a different wavelength, known as emission.
Fluorescent dyes are conjugated to a target-specific antibody and introduced into cultured cells or tissue by immunostaining. When this primary antibody binds to the protein of interest, the protein gets labeled with the fluorescent dye. Alternatively, the fluorescent dye can be conjugated to a secondary antibody, instead of the primary antibody, and the secondary antibody binds to the protein primary antibody complex to label the target. After that, the sample is sealed in an antifade mounting medium to preserve the fluorescence labeling and is then ready for imaging on a fluorescence microscope.
A fluorescence microscope is equipped with a powerful light source. The light beam first passes through an excitation filter, which allows only the light at the excitation wavelength to pass through. The excitation light then reaches a specialized mirror, called a dichroic mirror or a beam splitter, which is designed to selectively reflect the excitation wavelength towards an objective lens. The lens then focuses the light onto a small region in the sample. Upon reaching the sample, the light excites the fluorophores, which then emit the light energy at a different wavelength. This light is transmitted back through the objective lens to the dichroic mirror. Since the emission wavelength is different from the excitation wavelength, the dichroic mirror allows the emission light to pass through. Then, it goes through a second filter, called the emission filter, which eliminates light from any other wavelengths that may be present. After that, the light rays now reach the eyepiece or camera, where they present a magnified image created from the emitted light from the specific fluorophores. This image represents the location of the protein of interest within the cell.
DNA binding fluorescent dyes are often used along with immunostaining to label nuclei as a point of reference within the cells. Multiple different fluorophores, with different excitation emission wavelengths, can be used for different proteins within the same sample to compare localization of the proteins.
This video demonstrates the procedure for immunofluorescent staining of a protein of interest in a tissue sample followed by imaging the sample on a fluorescence microscope.
Before beginning the staining process, the sections, which were dehydrated during the embedding process, need to be rehydrated. To do this, first, place the slides into a slide holder and then completely submerge the slides in 100% Xlene isomers. Allow the slides to incubate for three minutes. Then, remove the slides from the container, wipe off any excess Xylene with a paper towel, and place them into a new Xylene bath in a fresh container, for a further three minutes. Repeat this incubation each time in a new container with fresh Xylene and wiping down the slides with paper towels before transferring to the new container, for a total of three incubations. Next, incubate the sections in a series of graded ethanol solutions, starting with 100% ethanol for two minutes. Wipe off the slide rack with a paper towel, and transfer the slides to a new container of 100% ethanol for another two minutes. Continue the cycle of washing, wiping excess ethanol with a paper towel, and transferring the slides to a new bath, following the indicated concentrations of ethanol for the specified time. After the final ethanol wash, shake off the excess solution and incubate the slides in 1X PBS for five minutes.
To begin the staining process, first, circle the sections with a PAP pen to identify the minimal area that the buffers need to cover. Once the sections are clearly marked on the slide, add 100 microliters of blocking buffer to each slide, making sure to cover the entire section surface. After the tissues are covered in blocking buffer, place the slides in a humidified chamber. Leave the slides to incubate for one hour at room temperature.
Following the desired incubation time, remove the blocking buffer by draining it off the slide. Next, dilute the primary antibody in blocking buffer. For a 1:100 dilution, add 990 microliters of blocking buffer to a 1.5 milliliter centrifuge tube, followed by 10 microliters of the primary antibody to the same tube. Label one slide as a control and then add 100 microliters of blocking buffer. This control will help identify any non-specific binding of the secondary antibody. Now, add 100 microliters of primary antibody buffer to the remaining slides. Incubate the sections overnight in a humidified chamber at four degrees celsius, in the dark.
Following the overnight incubation, remove the sections from the chamber and drain the primary antibody off each slide and the blocking buffer from the control. Place the slides into a slide rack and then wash them three times in 1X PBS for ten minutes each. While the slides are washing in 1X PBS, dilute the secondary antibody in blocking buffer. For a 1:200 dilution, add 995 microliters of blocking buffer to a 1.5 milliliter tube, followed by five microliters of the secondary antibody to the same tube. Add the secondary antibody to all of the sections, including the control, and incubate them for one hour in a humidified chamber protected from light. When the timer sounds, remove the slides from the incubator. Drain the secondary antibody off the sections. Once the secondary antibody is removed, place the slides in a slide rack and then completely submerge the slides in 1X PBS for 10 minutes, protected from light. Repeat this wash three times, using fresh 1X PBS for each wash. Following the washes, add two to three drops of mounting media containing DAPI to each slide and place a glass coverslip on the samples. Allow the slides to dry overnight in a dark place before imaging the sections using a fluorescent scope.
During imaging, the details of image capture will depend upon the specific microscope and software available. However, in this particular example, the software Leica Application Suite, Version 3. 8, is used to perform the analysis. Using this program, click on the Acquire tab and in Image Overlay Acquisition mode, enable both DAPI and RFP. Next, adjust the Exposure, Gain, and Gamma for both DAPI and RFP, by taking an initial using the default settings defined by the software, and then optimizing for brightness by modifying the exposure time and the gain, keeping in mind that minimal optimal settings are desirable to avoid image saturation and photobleaching of the samples. Gamma can be modified to optimize darker areas of an image.
Once the settings are adjusted, press the Acquire Overlay button to create overlay images of the DAPI and RFP exposures. This example image, captured using the demonstrated technique, shows a mouse mammary tumor section, stained with the antibody F4/80, which detects an antigen, depicted in red, on macrophages and other myeloid cells. Since DAPI-containing mounting media was used, nuclei are shown in blue. The data from the imaging will provide information regarding the intensity and localization of the protein within the tissue section.
For example, in the image of the tumor stained with F4/80, cell surface staining of this antigen is observed. These data can also provide information regarding the frequency of specific cell populations within the tissue section. This can be quantified by counting the number of positively stained cells, here shown in red, and comparing that with the total cell population, shown in blue, and calculating the frequency using the following equation.
Related Videos
Immunology
92.5K views
Immunology
22.7K views
Immunology
236.8K views
Immunology
28.3K views
Immunology
78.5K views
Immunology
43.3K views
Immunology
53.6K views
Immunology
43.0K views
Immunology
87.4K views
Immunology
24.1K views
Immunology
22.1K views
Immunology
151.4K views