$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Highly multiplexed immunofluorescentie (mIF) is een geavanceerde techniek die een revolutie teweegbrengt op het gebied van weefselanalyse door de gelijktijdige visualisatie van meerdere eiwitbiomarkers binnen een enkele weefselsectiemogelijk te maken 1,2. Deze mogelijkheid biedt een ongeëvenaard niveau van detail en ruimtelijke resolutie, wat vaak cruciaal is voor het begrijpen van de interacties tussen celtypen met complexe morfologieën binnen de weefselmicro-omgeving op meerdere ruimtelijke schalen3. De techniek is vooral waardevol in oncologisch onderzoek, waar het kan worden gebruikt om tumorbiomarkers, eiwitgeneesmiddeldoelen, de lokale immuun- en checkpointstatus, de interacties tussen verschillende celtypen en zelfs de subcellulaire colokalisatiepatronen die verband houden met het geneesmiddelmetabolisme in het weefselte co-lokaliseren 4,5,6.
Ondanks het potentieel staan de meeste mIF-technologieën nog steeds voor aanzienlijke uitdagingen, met name bij het balanceren van gevoeligheid en doorvoer met multiplexingmogelijkheden. Deze beperking is vooral van cruciaal belang voor de detectie van klinische biomarkers die een zeer lage expressie kunnen vertonen, zoals HER2 en PD-L1 7,8,9. Om te zien waarom dit zo is, is het essentieel om andere modaliteiten van mIF te begrijpen. Deze traditionele methoden hebben de weg vrijgemaakt voor meer geavanceerde mIF-platforms, maar ze hebben hun eigen voordelen en beperkingen.
Directe immunofluorescentie (DIF) maakt gebruik van antilichamen die direct zijn geconjugeerd aan fluoroforen, of aan een oligonucleotide dat in staat is fluoroforen te rekruteren10. Deze methode is eenvoudig te multiplexen, maar lijdt aan een lagere gevoeligheid en moeite met het oplossen van signalen van weefselachtergrond of kleuringsartefacten.
Indirecte immunofluorescentie (IIF) maakt gebruik van een secundair antilichaam dat zich bindt aan het primaire antilichaam. Dit heeft een verhoogd signaal in vergelijking met primaire DIF. In combinatie met verbeterde flowcelontwerpen kan sequentiële IIF tot 40 biomarkers detecteren in één test 2,11. Deze lijden echter nog steeds aan een relatief gebrek aan gevoeligheid in vergelijking met op enzymen gebaseerde strategieën voor signaalversterking, zoals die worden aangetroffen in immunohistochemie (IHC) -technieken.
Op enzymkatalyse gebaseerde immunofluorescentie wordt het vaakst gezien bij IHC-methoden waarbij mierikswortelperoxidase (HRP) wordt gebruikt voor chromogene (DAB) of fluorescerende kleurstofafzetting (bijv. tyramidesignaalamplificatie (TSA)). Aangezien deze testen gebaseerd zijn op hetzelfde katalytische enzym, is hun detectiegevoeligheid vergelijkbaar, waardoor multispectrale TSA-gebaseerde mIF-testen geschikt zijn voor klinische toepassingen 2,12. Het voordeel van op DNA gebaseerde signaalversterking is de hoge mate van multiplexing die mogelijk is met behoud van een uitstekende signaalversterking en modulariteit. Op HRP gebaseerde methoden zijn daarentegen minder modulair en moeilijk te optimaliseren, waardoor extra paneelontwikkelings- en testcycli nodig zijn.
Immunofluorescentie van antilichamen met DNA-streepjescode
De hier gedemonstreerde mIF-test maakt gebruik van een DNA-polymerase om tegelijkertijd DNA-antilichamen met barcode te amplificeren, gevolgd door cycli van kleuring en kleuring van de reportersonde met behulp van vier fluorescerende oligonucleotiden per beeldvormingsronde (Figuur 1).

Figuur 1: Grafische illustratie van het multiplex-immunofluorescentietestprotocol. Barcode-geconjugeerde antilichamen worden in één stap toegevoegd en de barcodes worden tegelijkertijd geamplificeerd. In elke cyclus worden groepen van vier fluorescerende sondes toegevoegd, waardoor vier markeringen tegelijk kunnen worden gevisualiseerd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Deze toevoeging van antilichamen in één ronde en versterking in één stap vereenvoudigt het testprotocol aanzienlijk. Het proces wordt gefaciliteerd door geautomatiseerde kleurings- en scansystemen met hoge doorvoer, die zorgen voor reproduceerbare resultaten van dia tot dia en van batch tot batch voor een groot aantal monsters die in klinische onderzoeken worden gebruikt13.
Een van de belangrijkste voordelen van deze technologie is het vermogen om een hoge gevoeligheid te behouden en tegelijkertijd uitgebreide multiplexing mogelijk te maken2. De workflow zorgt er ook voor dat de beeldvormingsdoorvoer hoog blijft, waardoor een van de belangrijkste beperkingen van sterk gemultiplexte mIF-technologieën (bijv. > 8 biomarkers) voor klinische studies wordt aangepakt. Dit is vooral belangrijk in klinisch onderzoek, waar subtiele variaties in de doelwitten van geneesmiddelen met een lage abundantie (bijv. lage HER2) bij patiënten kritische inzichten kunnen verschaffen in de therapeutische respons.
Naast deze belangrijke kenmerken biedt deze test ook configureerbaarheid van het paneel, beeldvormingsmogelijkheden met hoge doorvoer en optische resolutie die nodig is om subcellulaire processen en compartimenten te onderzoeken, evenals cellulaire uitsteeksels geassocieerd met macrofagen en dendritische cellen. Het vermogen om complexe cellulaire fenotypes op meerdere ruimtelijke schalen te onderzoeken, is een cruciaal voordeel van optische beeldvorming versus op beeldvorming gebaseerde massacytometrie (IMC)-gebaseerde methoden2.
In dit werk wordt een protocol voor een 8-plex mIF-test gepresenteerd met behulp van een autostainer en een scanner voor hele dia's. Deze test omvat een panel van acht primaire antilichamen: CD3, CD4, CD8, CD68, FOXP3, PD-1, PD-L1 en pan-cytokeratine14. Dit panel van markers maakt immunoprofilering van tumorweefsel en identificatie van cellen in de tumor- of stroma-omgeving mogelijk. Dit protocol maakt gebruik van een geautomatiseerde objectglaaskleuringskleuring voor de eerste kleurings- en sondewisselrondes, en de kleuring en beeldvorming kunnen binnen 2 dagen worden voltooid. Methoden voor het valideren van een mIF-test en het uitvoeren van analyse van de resulterende beelden worden ook getoond.