$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wzmacnianie sygnału tyramyny (TSA), które ma ponad 20-letnią historię, to klasa technik testowych, które wykorzystują peroksydazę chrzanową (HRP) do znakowania in situ o dużej gęstości docelowych antygenów i jest szeroko stosowana w testach immunoenzymatycznych (ELISA), hybrydyzacji in situ (ISH), immunohistochemii (IHC) i innych technikach wykrywania antygenów biologicznych, Znaczna poprawa czułości wykrywanego sygnału1. Barwienie polichromatyczne opalizowe oparte na technologii TSA zostało niedawno opracowane i szeroko stosowane w kilku badaniach2,3,4,5. Tradycyjne barwienie immunofluorescencyjne (IF) zapewnia naukowcom łatwe narzędzie do wykrywania i porównywania rozmieszczenia białek w komórkach i tkankach różnych organizmów modelowych. Opiera się na wiązaniu specyficznym dla przeciwciała/antygenu i obejmuje podejścia bezpośrednie i pośrednie6. Bezpośrednie barwienie immunologiczne polega na zastosowaniu sprzężonego z fluoroforem przeciwciała pierwszorzędowego przeciwko badanemu antygenowi, co umożliwia bezpośrednie wykrywanie fluorescencyjne za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego. Podejście do pośredniego barwienia immunologicznego polega na zastosowaniu przeciwciała drugorzędowego sprzężonego z fluoroforem przeciwko niesprzężonemu przeciwciału pierwszorzędowemu6,7.
Tradycyjne, jednoznacznikowe, immunofluorescencyjne metody barwienia mogą zabarwić tylko jeden, dwa, a w niektórych przypadkach trzy antygeny w tkankach, co jest głównym ograniczeniem w wydobywaniu bogatych informacji zawartych w skrawkach tkanek. Interpretacja wyników ilościowych często zależy od obserwacji wizualnej i dokładnej kwantyfikacji za pomocą oprogramowania do obrazowania, takiego jak ImageJ. Istnieją ograniczenia techniczne, takie jak ograniczenie gatunków przeciwciał, słabe sygnały znaczników fluorescencyjnych i nakładanie się kolorów barwników fluorescencyjnych (Tabela 1). Technika Opal multiplex IHC (mIHC) opiera się na wyprowadzeniu TSA, które umożliwia barwienie multipleksowe i znakowanie różnicowe więcej niż 7-9 antygenów na tym samym odcinku tkanki, bez ograniczeń co do pochodzenia przeciwciała pierwszorzędowego, ale wymaga wysokiej swoistości odpowiedniego przeciwciała przeciwko antygenowi. Procedura barwienia jest podobna do normalnego barwienia immunofluorescencyjnego, z wyjątkiem dwóch różnic: każda runda barwienia obejmuje użycie tylko jednego przeciwciała i dodaje się etap elucji przeciwciał. Przeciwciała związane z antygenem wiązaniami niekowalencyjnymi można usunąć przez elucję mikrofalową, ale sygnał fluorescencyjny TSA związany z powierzchnią antygenu wiązaniami kowalencyjnymi jest zachowywany.
Aktywowane cząsteczki tyraminy (T) znakowane barwnikiem są wysoce wzbogacone w antygen docelowy, co pozwala na skuteczne wzmocnienie sygnału fluorescencyjnego. Pozwala to na bezpośrednie znakowanie antygenu bez ingerencji przeciwciał, a następnie można uzyskać wielokolorowe znakowanie po wielu cyklach barwienia8,9,10 (Rysunek 1). Chociaż technologia ta zapewnia wiarygodne i dokładne obrazy do badania chorób, stworzenie użytecznej strategii barwienia metodą immunohistochemii fluorescencji multipleksowej (mfIHC) może być czasochłonne i wymagające ze względu na potrzebę szeroko zakrojonej optymalizacji i projektowania. W związku z tym ten protokół panelu multipleksowego został zoptymalizowany w automatycznym barwieniu IHC z krótszym czasem barwienia niż w przypadku protokołu ręcznego. Podejście to może być bezpośrednio zastosowane i zaadaptowane przez każdego badacza do badań immunoonkologicznych na próbkach tkanek ludzkich utrwalonych w formalinie i zatopionych w parafinie (FFPE)11. Co więcej, metody przygotowania preparatów, optymalizacji przeciwciał i projektowania multipleksów będą pomocne w uzyskiwaniu solidnych obrazów, które reprezentują dokładne interakcje komórkowe in situ oraz w skróceniu okresu optymalizacji dla analizy ręcznej12.
mfIHC obejmuje głównie akwizycję obrazów i analizę danych. Jeśli chodzi o akwizycję obrazu, wielobarwne, złożone próbki barwione muszą być wykrywane za pomocą profesjonalnego sprzętu do obrazowania spektralnego, aby zidentyfikować różne mieszane sygnały kolorystyczne i uzyskać obrazy o wysokim stosunku sygnału do szumu bez zakłóceń spowodowanych autofluorescencją tkanek. Obecny sprzęt do obrazowania spektralnego obejmuje głównie spektralne mikroskopy konfokalne i wielospektralne systemy obrazowania tkanek. Wielospektralny system obrazowania tkanek jest profesjonalnym systemem obrazowania przeznaczonym do analizy ilościowej skrawków tkanek, a jego najważniejszą cechą jest pozyskiwanie informacji spektralnych obrazu, które dostarczają zarówno informacji o strukturze morfologicznej, jak i mapowaniu optycznym próbek tkanek biologicznych13,14. Każdy piksel na obrazie widmowym zawiera pełną krzywą spektralną, a każdy barwnik (w tym autofluorescencja) ma odpowiadające mu widmo charakterystyczne, co umożliwia pełne zarejestrowanie i dokładną identyfikację mieszanych i nakładających się na siebie sygnałów wieloetykietowych.
Pod względem analizy danych, próbki znakowane wielokolorowo są niezwykle skomplikowane ze względu na strukturę morfologiczną i komórki składowe próbek tkanek. Zwykłe oprogramowanie nie jest w stanie automatycznie zidentyfikować różnych typów tkanek. W związku z tym inteligentne oprogramowanie do ilościowej analizy tkanek jest wykorzystywane do ilościowej analizy ekspresji antygenu w określonych regionach15,16,17,18.
Przede wszystkim, wieloznakowe barwienie immunofluorescencyjne połączone z technologią obrazowania wielospektralnego i ilościowej analizy patologicznej ma zalety dużej liczby celów wykrywania, skutecznego barwienia i dokładnej analizy, a zatem może znacznie poprawić dokładność analizy histomorfologicznej, ujawnić przestrzenne relacje między białkami z rozdzielczością na poziomie komórkowym oraz pomóc w wydobyciu bogatszych i bardziej wiarygodnych informacji z sekcji tkanek samples19 (Tabela 1).