Verschillende stappen zijn cruciaal voor de consistente uitvoering van deze op dekglas gebaseerde immunofluorescentieworkflow. Alle procedures worden uitgevoerd binnen de beperkte omgeving van een kweekputje in een 24-wells plaat, wat de hantering vereenvoudigt, monsterbehandeling beperkt en volledige bedekking van het dekglas mogelijk maakt met lage reagensvolumes, waardoor het antibody-verbruik per experiment wordt verminderd. Omdat deze oplossingen met een laag volume gevoelig zijn voor verdamping, worden incubaties bij voorkeur uitgevoerd in een bevochtigingskamer en mogen monsters nooit uitdrogen: zelfs kortstondige uitdroging verhoogt de achtergrondfluorescentie en verslechtert de cellulaire morfologie. Bij het aspireren wordt een dunne laag buffer op het dekglas achtergelaten en wordt de volgende oplossing onmiddellijk toegevoegd.
Een juiste zaaidichtheid van cellen en een gecontroleerde confluentie op het moment van fixatie zijn essentieel om achtergrondruis te beperken en de morfologie te behouden, aangezien overgroei de achtergrondruis verhoogt en de cellulaire architectuur aantast. Evenzo is een nauwkeurige controle van de incubatietijd en -temperatuur gedurende het gehele proces vereist, aangezien beide de fixatie-efficiëntie, antilichaambinding en het achtergrondsignaal beïnvloeden5,13. Wanneer de omgevingscondities fluctueren, verbetert een temperatuurgecontroleerde incubator of droogoven ingesteld op 25 °C, in combinatie met een consistente incubatietijd over alle replica's heen, de reproduceerbaarheid.
Fixatie is de eerste cruciale stap, aangezien deze de preservering van antigenen en de cellulaire architectuur bepaalt5, en het fixatief wordt gekozen op basis van de lokalisatie van het doelwit en de gevoeligheid van het epitope. PFA wordt aanbevolen voor de meeste membraangeassocieerde, cytoplasmatische, nucleaire en cytoskeletale doelwitten, omdat het de architectuur behoudt, de antigeenverdeling handhaaft en compatibel is met phalloïdine-gebaseerde F-actine kleuring. Methanol kan worden verkozen voor bepaalde nucleaire antigenen die slecht worden gedetecteerd na cross-linking fixatie, in het bijzonder fosfo-epitopen of aldehydegevoelige epitopen, maar het verstoort de membraanintegriteit, extraheert oplosbare eiwitten en belemmert de phalloïdine/F-actine kleuring; de compatibiliteit dient voor elk doelwit te worden gevalideerd 13,14,15,16. Voor oplosbare cytokinen en andere snel gesecreteerde eiwitten zorgt PFA-fixatie in combinatie met BFA-voorbehandeling ervoor dat het intracellulaire signaal vóór fixatie behouden blijft: BFA blokkeert het eiwittransport van het endoplasmatisch reticulum naar het Golgi-apparaat, wat de intracellulaire accumulatie van gesecreteerde eiwitten bevordert en detectie via immunofluorescentie mogelijk maakt. Wanneer doelwitten met tegenstrijdige fixatie-eisen gelijktijdig gedetecteerd moeten worden, is empirische optimalisatie vereist. Glyoxaal, een klein dialdehyde, is beschreven als een alternatief voor PFA, met snellere cross-linking, verbeterde antigeenpreservering en compatibiliteit met immunofluorescentie en super-resolutie microscopie; wij hebben geen directe ervaring met glyoxaal-fixatie en presenteren dit als een in de literatuur ondersteunde optie17,18.
Na de fixatie maakt een passende permeabilisatie toegang van antilichamen tot intracellulaire en nucleaire epitopen mogelijk, terwijl de structurele integriteit behouden blijft5. Onvoldoende permeabilisatie resulteert doorgaans in een zwak of afwezig signaal ondanks een intacte morfologie, wat wijst op een beperkte toegang van antilichamen, terwijl overmatige permeabilisatie oplosbare eiwitten extraheert, membranen verstoort, tot verlies van cytoskeletale kleuring leidt en de achtergrondruis verhoogt. Het type detergent, de concentratie en de incubatietijd worden daarom geoptimaliseerd voor het doelewit. Adequate permeabilisatie kan worden beoordeeld aan de hand van vier criteria: (i) specifiek signaal in het verwachte subcellular compartiment; (ii) behouden morfologie, met intacte nucleaire en cytoplasmatische grenzen die respectievelijk door Hoechst 33342 en phalloïdine zijn gevisualiseerd; (iii) goed gedefinieerde F-actine kleuring, aangezien een diffuus of verloren cytoskeletaal signaal wijst op over-permeabilisatie; en (iv) een lage achtergrond in negatieve controles. Als aan deze criteria niet wordt voldaan, worden de concentratie van het niet-ionische detergent octylfenolethoxylaat en/of de incubatietijd empirisch aangepast. Wanneer membraangeassocieerde en intracellulaire antigenen in één enkel panel worden gecombineerd, behouden mildere condities (lagere detergentconcentratie, kortere incubatie) de membraanepitopen terwijl intracellulaire toegang mogelijk blijft; een tijdreeks beginnend bij 5 min en stapsgewijs toenemend is hierbij nuttig. Indien er in plaats daarvan saponine wordt gebruikt, moet dit in alle daaropvolgende antilichaam- en wasbuffers worden gehandhaafd, aangezien het permeabiliserende effect ervan reversibel is.
Antilichaamconcentraties worden empirisch vastgesteld door titratie in plaats van overgenomen uit algemene aanbevelingen. Een praktische aanpak is een seriële verdunningsreeks die ten minste 3–4 concentraties boven en onder de door de fabrikant gesuggereerde verdunning omvat (bijv. 1:50, 1:100, 1:200 en 1:400 bij een aanbevolen verdunning van 1:200), toegepast op replica-dekglaasjes onder identieke omstandigheden. Elke verdunning wordt geëvalueerd op specifieke signaalintensiteit in het verwachte compartiment; de signaal-ruisverhouding, waarbij gekleurde monsters worden vergeleken met de overeenkomstige controle zonder primair antilichaam en de secundaire achtergrond met de controle zonder antilichaam; en het behoud van de morfologie. De laagste concentratie die een sterk, specifiek signaal met minimale achtergrond geeft, wordt geselecteerd. Een aanhoudende hoge achtergrond wordt doorgaans verminderd door verdere titratie, verlengde blokkering of verhoogde wasstrengentie, terwijl een zwak signaal kan wijzen op overmatige fixatie, een suboptimale antilichaamconcentratie, het onvermogen van het primaire antilichaam om het doelepitoop te herkennen, een mismatch tussen het secundaire antilichaam en de gastsoort van het primaire antilichaam (bijv. een anti-konijn secundair antilichaam toegepast op een primair antilichaam met muis als gastheer), of verlies van het fluorofoor-signaal door degradatie van het secundaire antilichaam als gevolg van verval of onjuiste opslag, met name herhaalde blootstelling aan licht. Als er bij alle verdunningen geen signaal aanwezig is, is het raadzaam om de incubatie van het primaire antilichaam te verlengen of over te gaan op incubatie gedurende de nacht bij 4 °C, de antigene expressie in de cellijn te bevestigen, de compatibiliteit van het antilichaam met de fixatie- en permeabilisatiecondities te verifiëren, het lot, de opslag en de vervaldatum van de primaire en secundaire antilichamen te controleren, te bevestigen dat de microscoop beschikt over de juiste excitatie- en emissiefilters voor het fluorofoor, en, indien het probleem aanhoudt, een alternatieve kloon te testen. Bij het bereiden van werkoplossingen is het benodigde cocktailvolume het aantal putjes vermenigvuldigd met 150 µL plus ongeveer 10% extra om pipetteerverlies te compenseren; het stockvolume van elk antilichaam is gelijk aan dit totaal gedeeld door de verdunningsfactor (bijv. 825 µL ÷ 200 = 4,13 µL voor een 1:200 verdunning), waarbij de rest wordt aangevuld met TBST–BSA 1%. Dezelfde berekening is van toepassing op de secundaire cocktail, waarbij de overeenkomstige verdunningsfactor wordt ingevuld.
De prestaties van multiplexing hangen uiteindelijk af van het ontwerp van het fluorofoorpanel. De fluoroforen die zijn toegewezen aan de primaire targets, de nucleaire tegenkleuring en de cytoskeletmarker moeten worden gecoördineerd om spectrale overlap of signaalduplicatie te voorkomen, en het imaging-systeem moet de excitatie en detectie van elke geselecteerde fluorofoor ondersteunen9,10; de excitatie- en emissiebereiken voor elke filterkubus zijn opgenomen in Aanvullende Tabel 1, waardoor een directe vergelijking van de spectrale compatibiliteit over het hele panel mogelijk is. Gebruikers die dit panel aanpassen aan andere fluoroforen, wordt geadviseerd om waar mogelijk combinaties te kiezen met minimale overlap van aangrenzende kanalen en om de afwezigheid van crosstalk te verifiëren in enkelvoudige kleuringscontroles voordat targets worden gecombineerd, zoals hier is gedaan. Residu-signaal dat toegeschreven kan worden aan co-aanwezige fluoroforen werd waargenomen in alle verworven kanalen in het multiplex-panel (Aanvullende Figuur 1), maar was afwezig in de overeenkomstige enkelvoudige kleuringscontroles en controles met alleen secundaire antilichamen (Aanvullende Figuur 2), wat wijst op spectrale crosstalk door de breedbandige filtersets die zijn gebruikt bij widefield-acquisitie (mogelijk reduceerbaar met confocale, lasergebaseerde excitatie). Gegeven de ruimtelijke scheiding tussen de nucleolaire lokalisatie van p14ARF en de filamenteuze/cytoplasmatische distributie van actine en IFN-β, compromitteert deze crosstalk de interpretatie van de p14ARF-lokalisatie in het multiplex-panel niet. Deze workflow is gebaseerd op conventionele fluorofoor-gebaseerde multiplexing, waarbij het aantal gelijktijdig oplosbare targets wordt beperkt door de beschikbare gastsoorten van antilichamen en spectraal onderscheidbare fluoroforen. Hogere-orde multiplexing kan worden bereikt via cyclische immunofluorescentie of spectrale imaging, die respectievelijk iteratieve kleuring/bleken of lineaire unmixing van overlappende fluoroforen mogelijk maken, maar hiervoor is gespecialiseerde apparatuur en software nodig die hier niet worden behandeld19,20.
Het ejctiemedium beïnvloedt zowel de beeldkwaliteit als de duurzaamheid van het signaal. Er kan gebruik worden gemaakt van een commercieel zelfuithardend antifade-medium of, als zelfgemaakt alternatief, 80% glycerol in PBS (zonder antifade, niet zelfuithardend); zelfgemaakte glycerolgebaseerde montages worden afgesloten met transparante nagellak om uitdroging en verschuiving van het dekglas te voorkomen, en media zonder kernkleuringen worden gekozen zodra de tegenkleuring van de kernen is voltooid. Beelden worden bij voorkeur direct na het uitharden vastgelegd. Wanneer onmiddellijke beeldvorming niet mogelijk is, kunnen uitgeharde preparaten 2–4 weken in een donkere doos bij 4 °C of tot 6 maanden bij −20 °C worden bewaard, waarbij moet worden rekening gehouden met het feit dat zeer fotolabiele fluoroforen (bijv. groen emitterende fluoroforen) na verloop van tijd signaal verliezen, zelfs onder optimale bewaarcondities. Commerciële antifade-media verlengen de stabiliteit van fluoroforen aanzienlijk in vergelijking met zelfgemaakte glycerolgebaseerde media; wanneer dat laatste wordt gebruikt, wordt acquisitie binnen 24–48 h sterk aanbevolen. Transparante nagellak is compatibel met de meeste fluoroforen en heeft geen merkbare invloed op het behoud van het signaal, mits er minstens 30 min donkere uithardingstijd wordt toegestaan vóór bewaring.
Vanaf de fixatiestap is een steriele techniek niet langer vereist en kan de kleuring op de werkbank worden uitgevoerd, waarbij een gecertificeerde chemische zuurkast wordt gereserveerd voor reagentia die zijn gelabeld met VOORZICHTIG. D17 en andere tumor-afgeleide cellijnen worden behandeld in overeenstemming met de institutionele richtlijnen voor biologische veiligheid voor materialen uit risicogroep 1 of 2, indien van toepassing. Alle materialen die in contact komen met gekweekte cellen, dekglasjes, tips, medium en vloeibaar afval worden gedecontamineerd vóór verwijdering: vloeibaar afval wordt geïnactiveerd met bleekmiddel tot een eindconcentratie van 10% gedurende ten minste 30 min, en vast afval wordt weggegooid in geschikte containers voor biologisch afval. Chemisch afval dat PFA, methanol of octylfenolethoxylaat niet-ionisch detergent bevat, wordt gescheiden en afgevoerd in overeenstemming met de institutionele voorschriften voor chemische veiligheid.
Hoewel deze workflow is ontworpen om breed bruikbaar te zijn, dient deze primair te worden beschouwd als aanpasbaar aan het specifieke target in plaats van als een rigide, universele procedure; een succesvolle toepassing hangt af van het inzicht van de onderzoeker in de lokalisatie, oplosbaarheid, epitopen-toegankelijkheid en gevoeligheid voor fixatie en permeabilisatie van elk antigeen. Twee beperkingen moeten worden benadrukt. Ten eerste is de beoordeling van de kleuring hier kwalitatief, gebaseerd op vergelijking met negatieve controles en de verwachte subcellulaire lokalisatie, in plaats van op een formele kwantificering van de signaal-ruisverhouding; bijgevolg weerspiegelt de hier gerapporteerde consistentie reproduceerbare kwalitatieve kleuring over verschillende replicate dekglasjes en controlecondities, en niet een kwantitatief gevalideerde prestatie. In Aanvullende Tabel 2 wordt een geconsolideerde gids voor probleemoplossing gegeven, waarin veelvoorkomende problemen, waarschijnlijke oorzaken en correctieve maatregelen worden samengevat. Laboratoria die kwantitatieve resultaten vereisen, kunnen open-source beeldanalyse-software gebruiken voor het meten van de gemiddelde intensiteit, achtergrondcorrectie, kwantificering op basis van Region of Interest (ROI) en intensiteitsprofielen21. Ten tweede zijn de representatieve gegevens afkomstig van één enkele adherente canine tumorlijn (D17), waardoor uitbreiding naar andere celtypen, soorten of antigeencombinaties een target-specifieke re-optimalisatie van fixatie, permeabilisatie en antilichaamomstandigheden zal vereisen.
Samenvattend biedt dit protocol een flexibele, kostenefficiënte workflow voor mono- en multiplex immunofluorescentie in adherente 2D-culturen, waarbij een laag reagensverbruik wordt gecombineerd met consistente kleurprestaties op standaard laboratoriumapparatuur, terwijl ruimte blijft voor geïnformeerde, doelgerichte aanpassingen.