$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wysoce multipleksowana immunofluorescencja (mIF) to zaawansowana technika, która rewolucjonizuje dziedzinę analizy tkanek, umożliwiając jednoczesną wizualizację wielu biomarkerów białkowych w jednym przekroju tkanki1,2. Ta funkcja zapewnia niezrównany poziom szczegółowości i rozdzielczości przestrzennej, co często ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia interakcji między typami komórek o złożonej morfologii w mikrośrodowisku tkanek w wielu skalach przestrzennych3. Technika ta jest szczególnie cenna w badaniach onkologicznych, gdzie może być wykorzystana do kolokalizacji biomarkerów nowotworowych, celów leków białkowych, lokalnego statusu immunologicznego i punktów kontrolnych, interakcji między różnymi typami komórek, a nawet wzorców kolokalizacji subkomórkowej związanych z metabolizmem leków w tkance4,5,6.
Pomimo swojego potencjału, większość technologii mIF nadal stoi przed poważnymi wyzwaniami, szczególnie w zakresie równoważenia czułości i przepustowości z możliwościami multipleksowania. To ograniczenie jest szczególnie ważne w przypadku wykrywania biomarkerów klinicznych, które mogą wykazywać bardzo niską ekspresję, takich jak HER2 i PD-L17,8,9. Aby zrozumieć, dlaczego tak jest, konieczne jest zrozumienie innych modalności mIF. Te tradycyjne metody utorowały drogę dla bardziej wyrafinowanych platform mIF, ale mają swoje własne zestawy zalet i ograniczeń.
Bezpośrednia immunofluorescencja (DIF) wykorzystuje przeciwciała bezpośrednio sprzężone z fluoroforami lub z oligonukleotydem zdolnym do rekrutacji fluoroforów10. Ta metoda jest prosta do multipleksowania, ale cierpi na niższą czułość i trudności z rozdzieleniem sygnału z tła tkankowego lub artefaktów barwienia.
Immunofluorescencja pośrednia (IIF) wykorzystuje przeciwciało wtórne, które wiąże się z przeciwciałem pierwotnym. Ma to zwiększony sygnał w porównaniu z DIF opartym na podstawach. W połączeniu z ulepszonymi konstrukcjami komórek przepływowych, sekwencyjny IIF może wykryć do 40 biomarkerów w jednym teście2,11. Jednak nadal cierpią one na względny brak czułości w porównaniu ze strategiami wzmacniania sygnału opartymi na enzymach, takimi jak te, które można znaleźć w technikach immunohistochemicznych (IHC).
Immunofluorescencja oparta na katalizie enzymatycznej jest najczęściej obserwowana w metodach IHC wykorzystujących peroksydazę chrzanową (HRP) do chromogennego (DAB) lub fluorescencyjnego osadzania barwników (np. wzmocnienie sygnału tyramidowego (TSA)). Ponieważ testy te są oparte na tym samym enzymie katalitycznym, ich czułość wykrywania jest podobna, dzięki czemu wielospektralne testy mIF oparte na TSA są odpowiednie do zastosowań klinicznych2,12. Zaletą wzmocnienia sygnału opartego na DNA jest możliwy wysoki stopień multipleksowania przy zachowaniu doskonałego wzmocnienia sygnału i modularności. W przeciwieństwie do tego, metody oparte na HRP są mniej modułowe i trudne do optymalizacji, co wymaga dodatkowych cykli opracowywania i testowania paneli.
immunofluorescencja przeciwciał DNA z kodem kreskowym
Zademonstrowany tutaj test mIF wykorzystuje polimerazę DNA do jednoczesnej amplifikacji przeciwciał oznaczonych kodem kreskowym DNA, a następnie cykle barwienia i odbarwiania sondy reporterowej przy użyciu czterech fluorescencyjnych oligonukleotydów na rundę obrazowania (Figura 1).

Rysunek 1: Graficzna ilustracja protokołu testu immunofluorescencji multipleksowej. Przeciwciała sprzężone z kodami kreskowymi są dodawane w jednym kroku, a kody kreskowe są jednocześnie amplifikowane. W każdym cyklu dodawane są grupy czterech sond fluorescencyjnych, co pozwala na jednoczesną wizualizację czterech markerów. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
To jednorundowe dodawanie przeciwciał i jednoetapowa amplifikacja znacznie upraszcza protokół testu. Proces ten jest ułatwiony dzięki zautomatyzowanym, wysokowydajnym systemom barwienia i skanowania, które zapewniają powtarzalne wyniki od szkiełka do szkiełka i partii po partii na dużej liczbie próbek wykorzystywanych w badaniach klinicznych13.
Jedną z głównych zalet tej technologii jest jej zdolność do utrzymania wysokiej czułości przy jednoczesnym umożliwieniu rozległego multipleksowania2. Przepływ pracy zapewnia również, że przepustowość obrazowania pozostaje wysoka, rozwiązując w ten sposób jedno z głównych ograniczeń wysoce multipleksowanych technologii mIF (np. > 8 biomarkerów) w badaniach klinicznych. Jest to szczególnie ważne w badaniach klinicznych, w których subtelne różnice w celach terapeutycznych dla leków o niskiej liczebności (np. niski poziom HER2) u różnych pacjentów mogą dostarczyć krytycznych informacji na temat odpowiedzi terapeutycznej.
Oprócz tych kluczowych atrybutów, ten test zapewnia również konfigurowalność panelu, możliwości obrazowania całego preparatu o wysokiej przepustowości oraz rozdzielczość optyczną niezbędną do badania procesów subkomórkowych i kompartmentów, a także wypukłości komórkowych związanych z makrofagami i komórkami dendrytycznymi. Możliwość badania złożonych fenotypów komórkowych w wielu skalach przestrzennych jest krytyczną zaletą obrazowania optycznego w porównaniu z metodami opartymi na obrazowaniu cytometrii masowej (IMC)2.
W tej pracy przedstawiono protokół dla 8-pleksowego testu mIF przy użyciu autostainera i skanera całego szkiełka. Ten test obejmuje panel ośmiu przeciwciał pierwszorzędowych: CD3, CD4, CD8, CD68, FOXP3, PD-1, PD-L1 i pan-Cytokeratin14. Ten panel markerów pozwoli na immunoprofilowanie tkanki nowotworowej i identyfikację komórek znajdujących się w środowisku guza lub zrębu. Protokół ten wykorzystuje zautomatyzowaną maszynę do barwienia szkiełek do wstępnego barwienia i wymiany sondy, a barwienie i obrazowanie można zakończyć w ciągu 2 dni. Przedstawiono również metody walidacji testu mIF i przeprowadzania analizy otrzymanych obrazów.