Zgodnie z hipotezą prionową, nieprawidłowa izoforma (PrPSc) jest głównym lub jedynym składnikiem czynnika zakaźnego w zakaźnych encefalopatiach gąbczastych (TSE). Potwierdzenie diagnozy TSE opiera się na immunodetekcji PrPSc z zastosowaniem protokołów immunohistochemicznych (IHC) i/lub metod western blot (WB) tkanek mózgu1.
IHC to metoda wykorzystująca przeciwciała monoklonalne lub w niektórych przypadkach poliklonalne (jako przeciwciała pierwotne) w pierwszym kroku immunostainingu specyficznie ukierunkowanych antygenów znajdujących się w komórkach przekroju tkankowego. Każde skuteczne wiązanie przeciwciała pierwotnego z antygenem jest następnie wizualizowane przy użyciu przeciwciał wtórnych specyficznych dla przeciwciał pierwotnych. Przeciwciała wtórne te są sprzężone z enzymami, takimi jak peroksydaza chrzanowa (HRP) lub fosfataza zasadowa (AP). Wizualizację uzyskuje się poprzez dodanie substratu do tych enzymów, co prowadzi do powstania nierozpuszczalnych produktów barwnych zlokalizowanych w obszarach, w których przeciwciała pierwotne związały się z docelowymi antygenami. Poprawę wizualizacji można osiągnąć poprzez barwienie kontrastowe, w którym stosuje się barwnik w celu stworzenia kontrastu pomiędzy tkanką immunoznakowaną a nieznakowaną2.
W przypadku IHC z wykorzystaniem tkanek utrwalonych w formalinie i zatopionych w parafinie (FFPE), utrwalanie formaliną może znosić skuteczność przeciwciał pierwotnych z powodu tworzenia wiązań krzyżowych przez formaldehyd oraz podgrzewania i dehydratacji podczas zatapiania w parafinie. Procesy te zmieniają konformację białek, niszcząc, denaturując lub maskując epitopy, co zmniejsza lub całkowicie znosi możliwość ich detekcji3. W związku z tym konieczne jest przeprowadzenie odzyskiwania antygenu (AR). Techniki AR rozrywają wiązania krzyżowe grup chemicznych wywołane przez formaldehyd w cząsteczkach antygenowych, przywracając lub odsłaniając pierwotną konformację antygenu-białka. Skutkuje to odzyskaniem powinowactwa przeciwciała do antygenu (epitopu) w celu immunoznakowania. Ostateczna skuteczność AR zależy od właściwości docelowego antygenu i/lub przeciwciała pierwotnego2.
Odzyskiwanie antygenu (epitopu) indukowane ciepłem (HIER) jest jedną z procedur AR3 i jest rutynowo stosowane przy detekcji PrPSc metodą IHC, zgodnie z opisem w niniejszym dokumencie. IHC jest niezbędne w diagnostyce i stosowane w laboratoriach badawczych do określania dystrybucji tkankowej antygenu związanego z patologią. Jest ono szeroko wykorzystywane w diagnostyce i badaniach nad nowotworami, neuronauką oraz chorobami zakaźnymi4, między innymi. W przypadku TSE, IHC odgrywa istotną rolę w diagnostyce i badaniach w celu potwierdzenia i analizy dystrybucji PrPSc u naturalnych gospodarzy i w modelach eksperymentalnych. IHC przyczynia się do badań nad patogenezą prionów oraz analizy typów i wzorców depozycji PrPSc, w szczególności w tkankach nerwowych5, co pozwala na wykrycie odchyleń od rutynowo opisywanych infekcji i identyfikację potencjalnych nowych szczepów prionów.
Ponieważ priony wywołujące gąbczaste encefalopatie bydlęce (BSE) mogą zarażać ludzi, niektóre protokoły laboratoryjne związane z pracą z BSE mogą wymagać stosowania udogodnień i praktyk poziomu BSL-36. Obejmuje to m.in. wykorzystanie szczelnego pojemnika wtórnego do transportu próbek tkanek potencjalnie zainfekowanych BSE w obrębie instytutu i laboratorium. Obejmuje to również, w miarę możliwości, wyznaczenie obszarów izolacji oraz sprzętu dedykowanego do badań nad prionami i analizy BSE. Jest to wprowadzane w celu zapobiegania skażeniu poza obszarem roboczym oraz zapewnienia ograniczonej przestrzeni na wypadek konieczności przeprowadzenia procedur dekontaminacji.
W związku z tym Laboratorium Patologii INIAV stosuje zalecane udogodnienia i praktyki dla 3. poziomu bezpieczeństwa biologicznego (BSL-3)6 w celu zarządzania potencjalnie zainfekowanymi prionami próbkami tkanek bydła, małych przeżuwaczy i jeleniowatych związanych z nadzorem nad TSE.
Tkanki utrwalone w formalinie i zatopione w parafinie, wykorzystywane w procedurach diagnostycznych lub badawczych dotyczących TSE, zwłaszcza w obrębie ośrodkowego układu nerwowego, mogą być potencjalnie zakaźne. W związku z tym tkanki utrwalone muszą zostać poddane działaniu kwasu mrówczego w celu zmniejszenia zakaźności prionów, jeśli są obecne, przed przetworzeniem tkanek. Procedurę tę przeprowadza się poprzez umieszczenie utrwalonych, przyciętych tkanek (o grubości około 2-4 mm) w kasecie do obróbki. Kaseta jest następnie zanurzana w 98% kwasie mrówczanym (na 1 h). Po zanurzeniu kasety z tkankami są płukane pod bieżącą wodą przez 30 min, a następnie przeniesione z powrotem do utrwalacza przed dalszym przetwarzaniem. Jeśli skrawki tkanek nie zostały potraktowane przed obróbką, skrawki potraktowane po mikrotomii muszą być zanurzone w nierozcieńczonym kwasie mrówczanym przez co najmniej 5 min przed barwieniem histologicznym7. Protokół IHC dla PrPSc obejmuje rutynowy etap odsłaniania epitopów kwasem mrówczanym, który służy również do inaktywacji prionów7. Po tych etapach inaktywacji prionów uzyskane utrwalone tkanki mogą być przetwarzane w warunkach BSL-2 zgodnie ze standardowymi praktykami BSL-2.
Minimalnym wymogiem w zakresie pobierania próbek tkanek do diagnostyki TSE u każdego zwierzęcia objętego nadzorem nad TSE jest pobranie pnia mózgu (na poziomie obex). Dodatkowo, w celu wykrycia atypowego BSE i scrapie, zaleca się również pobranie części móżdżku1,8. W diagnostyce CWD należy przebadać zarówno pień mózgu (obex), jak i węzły chłonne zakątka gardła, ponieważ PrPSc może zostać wykryty w tkankach limfatycznych przy braku wykrywalnego PrPSc w obex9, co zostało omówione przez Machado i wsp.10.
Fragment pnia mózgu obejmujący obex zawiera diagnostyczne miejsca docelowe TSE, mianowicie: jądro grzbietowe nerwu błędnego (DVN), jądro tractus solitarii (STN) oraz jądro rdzeniowe nerwu trójdzielnego (V). Obszary te konsekwentnie wykazują obustronną akumulację PrPSc, nawet we wczesnych stadiach BSE i klasycznego scrapie. W klinicznych przypadkach zaawansowanego TSE wszystkie obszary istoty szarej w obrębie pnia mózgu wykazują rozległą dystrybucję PrPSc11.
Przed krojenie i opracowaniem próbki mózgu poddawane są ocenie (Rycina 1) w celu ustalenia stopnia autolizy oraz obecności ewentualnych uszkodzeń tkanek, które mogłyby wpłynąć na przydatność próbki do potwierdzającej diagnostyki IHC8Aby potwierdzić poprawność protokołów preparatywnych oraz wyników analitycznych, w każdym badaniu, wraz z przygotowaniem tkanek z przypadków badawczych, dołączono próbki tkanek TSE dodatnie i ujemne jako kontrole.

Rysunek 1: Procedura IHC dla PrPSc . Przedstawienie sekwencji krok po kroku procedury IHC dla PrPSc , od deparafinizacji skrawków tkankowych po końcowe barwienie immunohistoryczne i detekcję (FFPE – utrwalone w formalinie i zatopione w parafinie; Mab – przeciwciało monoklonalne; DAB – 3,3'-diaminobenzydyna). Rysunek został przygotowany w BioRender.com. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.